Methoden zur Untersuchung der Geosphäre

Die Methoden zur Untersuchung der Geosphäre werden wie folgt klassifiziert:

Direkte Methoden

Die Untersuchung basiert auf Proben, die durch Bohrungen und Probenahmen gewonnen wurden. Sie können auch Informationen aus folgenden Quellen liefern:

• Minen
• Ölbohrungen
• Brunnen für Wasser
• Vulkane

Indirekte Methoden

Diese Methoden beruhen auf der Analyse und Interpretation der physikalischen Eigenschaften unseres Planeten (Erdanziehung, seismische Wellen, Dichte des Planeten usw.).

• Analyse von Meteoriten:
  • Es wird vermutet, dass diese Himmelskörper von Asteroiden oder Überresten von Planeten stammen, deren Struktur der der Erde ähnlich ist.
  • Die Meteoriten werden klassifiziert in:
    • Siderite oder Eisenmeteoriten (Kern)
    • Siderolithe – Eisen- oder Steinmeteoriten (Mantel)
    • Steinmeteoriten (Rinde)
• Analyse der internen Wärme der Kruste:
  • Die Temperatur steigt um 3 Grad pro 100 Meter Tiefe in der Geosphäre (geothermischer Gradient).
• Bodendichteanalyse:
  • Dichte = Masse / Volumen
• Analyse der Schwerkraft der Erde:
  • Es hat sich gezeigt, dass die Intensität des Gravitationsfeldes nicht über die gesamte Oberfläche des Planeten gleich ist.
  • Unterschied zwischen Schwere und Dichte: Je größer die Dichte, desto größer die Härte.
• Analyse der seismischen Wellen:
  • Der größte Teil der Erkenntnisse über die Geosphäre stammt von seismischen Wellen, die vom Hypozentrum ausgehen. Diese sind:
    • Primärwellen (P): Sie sind die schnellsten und durchqueren feste und flüssige Stoffe.
    • Sekundärwellen (S): Sie sind langsamer als die P-Wellen und können nicht durch Feststoffe dringen.

Diskontinuitäten

Eine Diskontinuität ist eine Kontaktzone zwischen zwei Schichten der Geosphäre mit unterschiedlichen Merkmalen. Seismische Wellen, die durch eine Diskontinuität verlaufen, ändern ihre Geschwindigkeit und ihren Verlauf.

Es gibt zwei Arten von Diskontinuitäten:

• Diskontinuitäten erster Ordnung: Hier findet eine abrupte Änderung der Eigenschaften zwischen den beiden Schichten statt. Beispiele hierfür sind die Moho-Diskontinuität (70 km Tiefe) und die Gutenberg-Diskontinuität (2900 km Tiefe).
• Diskontinuitäten zweiter Ordnung: Hier findet eine allmähliche Veränderung der Eigenschaften zwischen den beiden Schichten statt. Beispiele hierfür sind die Repetti-Diskontinuität (600 km Tiefe) und die Lehmann-Diskontinuität (5100 km Tiefe).

Interne Struktur der Erde

Chemisches Modell

Basierend auf der chemischen Zusammensetzung der Schichten. Es werden drei Schichten unterschieden:

• Kruste: Die oberflächlichste Schicht, bestehend aus Silikaten von Al, Mg, K, Ca usw.
• Mantel: Die Zwischenschicht, bestehend aus Eisen- und Magnesiumsilikaten.
• Kern: Die innere Schicht, bestehend aus Eisen und Nickel.

Dynamisches Modell

Basierend auf dem fest-flüssig-Verhalten der Schichten. Es werden folgende Schichten unterschieden:

• Lithosphäre: Fest
• Asthenosphäre: Plastisch (5% fest)
• Mesosphäre: Fest
• Endosphäre: Äußerer Kern (flüssig), Innerer Kern (fest)

Lithosphäre und Asthenosphäre

• Lithosphäre: Die starre, feste Oberflächenschicht der Erde. Sie besteht aus der Kruste und dem oberen Teil des Mantels. Die Lithosphäre ist in Fragmente unterteilt, die als tektonische Platten bezeichnet werden und auf der Asthenosphäre schwimmen.
• Asthenosphäre: Enthält eine obere Schicht mit geringerer Plastizität oder Übergangszone.