Fossilien, Kontinentalverschiebung und der Aufbau der Erde

Was ist ein Fossil?

Ein Fossil ist jedes Zeugnis der Vergangenheit oder ihrer Tätigkeiten, das erhalten geblieben ist. Der Prozess, bei dem ein Fossil entsteht, wird als Versteinerung bezeichnet und geschieht in der Regel wie folgt:

1. Ein Organismus stirbt und wird von Sedimenten bedeckt.
2. Die weichen Teile verrotten, aber die harten Teile bleiben stabil genug, dass ihre äußere Oberfläche in das Sediment eingeprägt wird.
3. Manchmal sind diese harten Teile gut mineralisiert und konserviert.
4. Harte Teile lösen sich auf und der Hohlraum wird durch Material aus dem Grundwasser gefüllt.

Was wird durch Fossilien aufgezeigt?

Die Existenz von Fossilien mariner Organismen in den Bergen ermöglicht es uns, zwei Schlussfolgerungen zu ziehen:

• Die Orte, an denen es Felsen mit Fossilien von Meerestieren gibt, lagen einst unter dem Meer. Der Körper lebte im Meer, lagerte sich nach dem Tod auf dem Boden ab und wurde von Sedimenten begraben.
• Die Berge sind nicht so alt wie die Erde. Wenn heute Organismen versteinern würden, gäbe es keine Steine, die sie bereits enthalten.

Wie erklären wir ihre Gegenwart?

Ein Meeresbereich kann aus folgenden Gründen zum Festland werden:

1. Sinken oder Steigen des Meeresspiegels.
2. Hebung oder Senkung des Kontinents.
3. Beide Prozesse haben gleichzeitig stattgefunden.

Veränderungen des Meeresspiegels

Meeresspiegeländerungen, die hier diskutiert werden, nennt man eustatische Änderungen. Sie haben breite und langanhaltende Auswirkungen auf die Erde. Es gibt zwei Verfahren für eustatische Änderungen:

1. Die Veränderung des Wasservolumens der Ozeane: In den großen Eiszeiten sank der Meeresspiegel um etwa hundert Meter im Vergleich zum heutigen Niveau. In wärmeren Jahreszeiten verursachte das Schmelzen der Eiskappen einen Anstieg von etwa 80 Metern über dem heutigen Niveau.
2. Die Variation der Form der Meeresbecken: Verschiedene interne Prozesse lassen den Meeresboden steigen oder sinken. Die Schwankungen des Meeresspiegels können bis zu 350 Meter erreichen.

Isostatische Änderungen

Zwischen den Küsten gibt es einige Änderungen. In das Meer eingedrungene Flusstäler bilden Gletschertäler oder Fjorde; hier sinken die Küsten. Es gibt andere Strände, die flach sind und sich gehoben haben; dies sind die Küsten der Hebung. Die Existenz von Küstensenkungen und -hebungen wird durch die Theorie der Isostasie erklärt. Senkung bedeutet das Absinken in einem Becken, in dem Massen abgelagert werden. Die Landmassen bewegen sich sehr langsam, um ein isostatisches Gleichgewicht zu erhalten. Nach der Theorie der Isostasie befindet sich die Erdkruste im Schwerefeld im Gleichgewicht mit den dichteren Materialien im Inneren, sodass sie sich bei Entlastung hebt und bei Überlastung senkt.

Ein Relief mit zwei großen Stufen

Die hypsometrische Kurve zeigt den prozentualen Bereich der Erdoberfläche in jeder Höhe an. Die Erdkruste hat zwei wesentliche Stufen, die durch unterschiedliche Materialien entstehen: die dicke kontinentale Kruste und die dünne, spärliche ozeanische Kruste.

Die Funktionen des Reliefs nach der Isostasie:

1. Gebiete mit geringer Dichte und großer Dicke bilden die kontinentale Kruste.
2. Zonen, die dünn und dicht sind, bilden die ozeanische Kruste.
3. Jeder Prozess, der die Dicke der Kruste erhöht, führt zum Erreichen höherer Lagen.

Alfred Wegener und die Kontinentaldrift

Alfred Wegener veröffentlichte ein Buch, in dem er argumentierte, dass sich die Kontinente verschieben. Damit begründete er die mobilistische Theorie. Seine Gegner vertraten fixistische Theorien, welche die Möglichkeit horizontaler Kontinentalbewegungen bestritten.

Hintergrund der Ideen zur Mobilität:

• Alexander von Humboldt bemerkte die Ähnlichkeiten zwischen den Atlantikküsten und deren scheinbare Passgenauigkeit.
• Frank Taylor ist ein frühes Beispiel für Ideen zur kontinentalen Mobilität, die Wegeners Arbeit vorausgingen.

Wegeners Argumente:

1. Geografie: Die Kontinente schienen wie Teile eines Puzzles zusammenzupassen.
2. Geologie: Wegener stellte fest, dass geologische Formationen auf beiden Seiten des Atlantiks eine gewisse Kontinuität aufweisen.
3. Paläoklima: Er nutzte Sedimentgesteine als Indikatoren für das Klima der Vergangenheit und zeichnete alte Klimazonen nach.
4. Paläontologie: Er analysierte die Verteilung von Fossilien und fand heraus, dass Organismen der gleichen Art an weit voneinander entfernten Orten gefunden wurden.

Die Theorie der Kontinentalverschiebung

Wegener errichtete seine Theorie auf folgenden Ideen:

1. In der Vergangenheit waren alle Landmassen zu einem großen Superkontinent namens Pangäa vereint.
2. Pangäa teilte sich auf, die Fragmente verschoben sich und daraus resultierten die heutigen Kontinente.
3. An der vorderen Front der heranrückenden Kontinente bildeten sich Gebirgsfalten.

Wegeners Hypothese konnte die genaue Ursache der Verschiebung nicht klären. Er vermutete zwei Ursachen:

1. Die Zentrifugalkraft verschob die Kontinente Richtung Äquator.
2. Die Gezeitenbremsung durch die Anziehungskraft von Sonne und Mond.

Keiner der beiden Erklärungsansätze war jedoch ausreichend.

Die Geheimnisse der Ozeantiefen

Wissenschaftlich sind die Tiefen aus zwei Gründen von Interesse:

1. Die Ozeane bedecken 71 % der Planetenoberfläche.
2. Man erwartete, in den Ablagerungsschichten Materialien aus 4 Milliarden Jahren zu finden.

Das Meer offenbart seine Geheimnisse:

1. Das Vorhandensein der ozeanischen Rücken.
2. Das Fehlen von Sedimenten und deren ungewöhnliche Verteilung.
3. Das geringe Alter des Meeresbodens.

Fakten über das Innere der Erde

1. Das Innere der Erde ist dichter als die bekannte Masse an der Oberfläche.
2. Das Innere der Erde ist heiß; in Minen steigt die Temperatur mit zunehmender Tiefe an.
3. Die Erde wirkt wie ein Magnet; es gibt ein Magnetfeld, was durch den metallischen Kern erklärt werden kann.
4. Die Erde ist in Schichten aufgebaut. Ein Erdbeben erzeugt seismische Wellen, die sich in alle Richtungen bewegen.

Zusammensetzung der Erdkruste

Die Erdkruste ist eine dünne Oberflächenschicht. Auf den Kontinenten besteht sie überwiegend aus Granit und Gneis mit einer Sedimentdecke. In den Ozeanen wird sie von Basalt dominiert, ebenfalls von Sedimenten bedeckt. Der Mantel ist eine dicke Schicht, die von der Kruste durch die Mohorovičić-Diskontinuität getrennt wird. Der Mantel besteht aus Peridotit. Der Kern ist der zentrale Bereich; er ist vom Mantel durch die Gutenberg-Diskontinuität isoliert und besteht aus Eisen und Nickel.