Geothermie und die Dynamik der Plattentektonik

Geothermie: Erneuerbare Energie aus dem Erdinneren

Geothermie ist eine erneuerbare Energiequelle (oft in Verbindung mit Vulkanen).

Die geothermische Steigung

Die innere Wärme der Erde nimmt mit der Tiefe zu: etwa 3 °C pro 100 Meter Tiefe. Geothermische Energie dient als alternative oder ergänzende Energiequelle zu nicht-erneuerbaren Energien.

Sie wird genutzt, um Strom zu erzeugen, indem Wasser zu Dampf erhitzt wird, welcher die Turbinen des Generators antreibt.

Die terrestrische Lithosphäre und Kontinentalverschiebung

Eigenschaften der Lithosphäre

Die terrestrische Lithosphäre besteht aus kontinentalen und ozeanischen Platten. Die ozeanische Kruste ist dünner und dichter als die kontinentale Kruste.

Wegener und die Theorie der Kontinentalverschiebung

Alfred Wegener entwickelte die Theorie der Kontinentalverschiebung. Er postulierte, dass sich die Kontinente bewegen, basierend auf folgenden Beweisen:

• Ähnlichkeiten zwischen Afrika und Südamerika.
• Hinweise auf frühere Eiszeiten.
• Gleiche Flora und Fauna auf verschiedenen Kontinenten.

Urkontinente und Urozean

• Laurasia: Europa und Afrika (im ursprünglichen Modell).
• Gondwana: Afrika, Südamerika und Ozeanien.
• Panthalassa: Das Meer (der Urozean).

Beweise für die Plattentektonik

Die Theorie der Plattentektonik wird durch folgende Beobachtungen gestützt:

• Das Alter der Gesteine des Meeresbodens.
• Der Paläomagnetismus der Gesteine des Meeresbodens (wechselnde Polarität).
• Die Untersuchung von Unterwasserstrukturen.
• Die Verteilung von Vulkanen und Erdbeben.
• Die Analyse der Paläoklimatologie.

Dynamik der Lithosphäre und Plattenbewegungen

Antriebskräfte

Die Hauptbewegungen werden durch Konvektionsströme angetrieben: Material kühlt am Boden ab und erwärmt sich beim Aufsteigen, wodurch die Platten in Bewegung gesetzt werden.

Plattengrenzen

Wir unterscheiden folgende Grenzen:

• Konvergente Grenzen: Zwei Platten kollidieren. Wenn sie die gleiche Dichte haben (kontinental-kontinental), bildet sich ein Gebirgskamm.
• Subduktion: Verschiedene Platten kollidieren (meist ozeanisch unter kontinental).
• Divergierende Grenzen: Neue Kruste wird gebildet. Hier entstehen Verwerfungen oder vulkanische Rücken (Dorsale).
• Transformierende Grenzen (Neutrale Grenzen): Die Platten reiben aneinander (z. B. die San-Andreas-Verwerfung). Hier besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit für Erdbeben.

Divergierende Grenzen und Grabenbrüche

An divergierenden Grenzen beginnt der Aufbau einer Spaltung der Lithosphäre. Ursache kann das Aufsteigen von Material sein, oft durch „Hot Spots“, die Risse in den Platten verursachen.

Mittelozeanischer Rücken: Wenn die Kluft weiter fortschreitet, kann die kontinentale Lithosphäre brechen. Frakturen in diesem Bereich führen zu resultierenden Blöcken.

Unterscheidung von Verwerfungen

• Normale Verwerfung: Entsteht durch Dehnung.
• Aufschiebung (Reverse Schuld): Entsteht durch Kompression.

Konvergente Grenzen und Orogenese

Die Zerstörung der Lithosphäre tritt an Subduktionszonen auf, wo die dichtere ozeanische Platte abtaucht. Dabei bilden sich Sedimente und Falten. Vulkane entstehen über der Subduktionszone. Die Neigung dieser Zone wird durch die Benioff-Ebene beschrieben.

Der Himalaya wurde durch die Kollision der kontinentalen und ozeanischen Platte gebildet. Bei der Orogenese (Gebirgsbildung) finden magmatische und metamorphe Prozesse statt.

Faltenbildung

Falten sind Verformungen der Gesteinsschichten:

• Faltenscharnier: Punkt der maximalen Krümmung.
• Axialebene: Die Ebene, in der die Falte liegt.
• Faltenachse: Imaginäre Linie durch die Axialebene.
• Kern (Old): Die innere Zone der Falte.

Ein Klinometer misst die Neigung der Schichten.

• Antiklinale (Sattel): Eine Aufwölbung der Schichten, die durch Erosion freigelegt werden kann.
• Synklinale (Mulde): Die Schichten sind nach unten gebogen.

Überschiebung: Zwei Platten kollidieren. Die Kraft wird am oberen und am unteren Rand schwächer. Eine Überschiebung ist keine divergierende Plattengrenze.

Magmatische Prozesse

Magmatische Prozesse finden in Vulkanen der Subduktionszone statt.

Plutonismus: Das Magma steigt langsam auf und erstarrt. Wenn das Magma abkühlt, entsteht plutonisches Gestein (Tiefengestein). Das Gestein ist dabei nicht kalt.

Beispiel: Wenn Magma in einer Kammer abkühlt und die Temperatur sinkt, entsteht plutonisches Gestein.

Metamorphe Prozesse

Metamorphe Prozesse beschreiben die Umwandlung eines Gesteins durch hohen Druck und hohe Temperatur in diesen Regionen. Magmatische und metamorphe Gesteine entstehen an den Rändern konvergenter Platten.

Weitere geologische Phänomene

• Transformierende Grenzen: Es gibt seismische Aktivität.
• Intraplatten-Bereiche: Die Explosion von Magma kann Inseln bilden.
• Wilson-Zyklus: Beschreibt die Bewegung der Rifts und die Möglichkeit, dass sich Kontinente wieder vereinigen.