Das Innere der Erde und die Plattentektonik

Das Innere der Erde: Aufbau und Merkmale

Charakteristika: Die Dichte steigt mit der Tiefe. Die innere Wärme nimmt mit der Tiefe zu, ebenso wie der Erdmagnetismus. Die Erde besitzt eine konzentrisch geschichtete Struktur.

Chemische Zusammensetzung

Die chemische Struktur unterteilt sich in: Erdkruste, die Mohorovičić-Diskontinuität, den Mantel sowie die Gutenberg-Diskontinuität.

Physikalische Zusammensetzung

• Lithosphäre: Fest.
• Asthenosphäre: Magma (halbflüssig).
• Mesosphäre: Starr.
• Äußerer Kern: Flüssig.
• Innerer Kern: Fest.

Weitere Diskontinuitäten sind die Conrad-Diskontinuität (zwischen kontinentaler und ozeanischer Kruste), die Repetti-Diskontinuität (oberer/unterer Mantel) und die Lehmann-Diskontinuität (äußerer/innerer Kern).

Lithosphäre und Asthenosphäre

Lithosphäre: Eine feste Schicht aus Gestein, die die Kruste und den obersten Teil des Mantels umfasst; sie ist in Platten unterteilt.
Asthenosphäre: Eine Schicht aus Magma (halbflüssig) in etwa 60–300 km Tiefe. Hier entstehen Konvektionsströme, welche die lithosphärischen Platten bewegen.

Transformation des Reliefs

• Orogenese: Bildung von Gebirgen (Reliefbildung).
• Glyptogenese: Abtragung des Reliefs (Erosion).

Dies bildet den geologischen Zyklus. Intern wirken metamorphe Prozesse (Neubildung von Gesteinen) und der magmatische Zyklus, während Sedimentation ein externer geologischer Prozess ist.

Verformungen der Erdkruste

• Elastisch: Verformt sich unter Krafteinwirkung und kehrt in den Ursprungszustand zurück.
• Plastisch: Verformt sich unter Krafteinwirkung dauerhaft und regeneriert sich nicht.
• Bruch: Das Material verliert bei zu hoher Belastung den inneren Zusammenhalt und bricht (Fraktur).

Erdbeben: Erschütterungen der Lithosphäre

Ein Erdbeben entsteht im Hypozentrum (innerer Punkt der Entstehung). Das Epizentrum ist der Punkt an der Oberfläche direkt über dem Hypozentrum.

Seismische Wellen

• P-Wellen (Primärwellen): Längswellen, die sich in allen Medien ausbreiten; sie sind am schnellsten.
• S-Wellen (Sekundärwellen): Querwellen, die sich in Flüssigkeiten nicht ausbreiten können.
• L-Wellen (Oberflächenwellen): Treten am Epizentrum auf und bewegen sich quer zur Oberfläche. Sie entstehen an Trennflächen verschiedener Medien (Luft-Boden, Boden-Wasser) und verursachen die größten Schäden.

Die Messung erfolgt über die Magnitude (freigesetzte Energiemenge auf der Richter-Skala) und die Intensität (destruktive Auswirkungen nach MSK).

Vulkane

Ein Punkt an der Oberfläche, an dem Magma durch Gase nach außen tritt. Beispiele für Eruptionstypen sind hawaiianisch, strombolianisch oder plinianisch.

Kontinentaldrift nach Wegener

Die Kontinente haben sich im Laufe der Zeit verschoben. Beweise:

1. Geografisch: Die Form der Kontinente passt zusammen.
2. Geologisch: Ähnliche geologische Strukturen auf verschiedenen Kontinenten.
3. Paläontologisch: Studium identischer Fossilien auf getrennten Kontinenten.
4. Paläoklimatisch: Verteilung von Klimazonen auf verschiedenen Kontinenten.

Ursachen (nach damaliger Theorie): Zentrifugalkraft durch Erdrotation sowie die Anziehungskraft von Sonne und Mond. Afrika und Südamerika trennen sich weiterhin; die Arabische Halbinsel trennt sich durch das Rote Meer von Afrika.

Tektonische Platten und Bewegungen

Es gibt ozeanische Platten (z. B. Pazifische Platte), kontinentale Platten (Eurasische Platte) und gemischte Platten (Afrikanische Platte).

Bewegungsarten

• Divergenz (Trennung): Bildung von mittelozeanischen Rücken (Unterwassergebirge), z. B. im Atlantik.
• Konvergenz (Zusammenstoß): Subduktion (ozeanische Gräben), z. B. Nazca-Platte und Südamerikanische Platte.
• Transformstörung: Seitliche Verschiebung, z. B. San-Andreas-Verwerfung in Kalifornien (1000 km lang).

Ursachen: Konvektionsströme in der Asthenosphäre bewegen die Platten. An den Rücken tritt neues Material aus, in den Subduktionszonen wird ozeanische Kruste vernichtet und taucht ins Innere ab.

Isostatische Bewegungen

Vertikale Ausgleichsbewegungen der Platten, die auf der Asthenosphäre (Magma) schwimmen, um ein isostatisches Gleichgewicht bei unterschiedlicher Dichte zu erreichen.

Geologische Formationen

• Rift-Valley: Ein Grabenbruch entlang der Rücken, aus dem magmatisches Material austritt (z. B. das Große Afrikanische Grabensystem, 8000 km vom Libanon bis Mosambik).
• Subduktionszonen: Hier entstehen Tiefseegräben, Erdbeben (durch Reibung der Platten) und Vulkane (durch Reibungshitze).

Orogenese (Gebirgsbildung)

• Perikontinental: Durch Subduktion einer ozeanischen Platte unter einen Kontinent.
• Interkontinental: Durch Kollision zweier Kontinente.

Beispiel Himalaya: Vor 200 Millionen Jahren bewegte sich Indien mit 11 cm pro Jahr nach Norden. Der Ozean zwischen Indien und Eurasien verschwand, und die beiden Kontinentalmassen kollidierten, wodurch der Himalaya aufstieg.

Verteilung von Erdbeben und Vulkanen

Vulkane und Erdbeben sind nicht homogen verteilt; ihre Aktivitäten überschneiden sich meist an den Plattengrenzen. Es gibt geologisch sehr aktive Gebiete und stabilere Zonen.

Der Gesteinszyklus

• Sedimentation: Abgetragene Materialien werden in tiefer liegende Gebiete transportiert. Sedimentgesteine enthalten oft Fossilien.
• Metamorphose: Gesteine verändern sich unter hohem Druck und Temperatur zu metamorphen Gesteinen.
• Anatexis: Gesteine schmelzen in der Asthenosphäre zu Magma.
• Magmatische Gesteine:
  • Plutonite: In großer Tiefe erstarrt (körnige Textur), z. B. Granit.
  • Ganggesteine (Filoniane): In Oberflächennähe erstarrt (porphyrische Textur), z. B. Pegmatit.
  • Vulkanite: Außen erstarrt (gläserne Textur), z. B. Andesit und Basalt.

Gesteinsbildende Minerale

Hauptminerale: Quarz, Feldspat, Glimmer, Pyroxen, Amphibol, Olivin (Quarz und Olivin sind inkompatibel). Hinzu kommen Akzessorien.