Schule - Erdkunde

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Aufbau der Erde

Die Erde im Planetensystem

Die Erde ist ein ganz besonderer Planet. Nur hier innerhalb des Sonnensystems herrschen Bedingungen, die Leben entstehen ließen und eine biologische Evolution ermöglichten:

Ein Magnetfeld schirmt die Erde gegen den sog. Sonnenwind ab, einen von der Sonne ausgehenden lebensfeindlichen Protonenstrom.
Die Erdatmosphäre enthält soviel Sauerstoff, daß eine Ozonschicht entstehen konnte, die uns gegen die ebenfalls lebensfeindliche UV-Strahlung der Sonne schützt.
Die auf der Erde herrschenden Temperaturen lassen Wasser in fester, flüssiger und gasförmiger Form vorkommen und binden es damit an die untere Atmosphäre.

Die Besonderheiten der Erde und ihre Stellung im Universum sind seit Jahrhunderten Gegenstand von Spekulationen und wissenschaftlicher Erforschung. Im Altertum hatte man erkannt, daß die Erde eine Kugel sein müsse.

Aristoteles (384-322 v.Chr.) und Ptolemäus (ca. 100-178 n.Chr.) erklärten die Bewegung der Himmelskörper mit einem Weltmodell, das die Erde im Zentrum des Universums sah. Dieses geozentrische Weltbild blieb bis ins 16. Jh. maßgeblich.
Erst Nikolaus Kopernikus (1473-1543) erkannte die Sonne als Zentrum, um das sich die Erde und ihre Nachbarplaneten bewegen. Diese helozentriche Weltbild wurde dann zu Beginn des 17. Jh. durch Keppler und Galilei endgültig bestätigt.

Die Entwicklungsgeschichte der Erde

Erdaltertum	Paläozoikum	570 Mio J. bis 225 Mio J.
Erdmittelalter	Meosozoikum	225 Mio J. bis 65 Mio J.
Erdneuzeit	Neozoikum	65 Mio J. bis heute

Gestalt und Größe der Erde

Von der gesamten Oberfläche der Erde werden 361 Mio km2 (70,8 %) von den Ozeanen und nur 149 Mio km2 (29.9 %) von den Festländern eingenommen. Im Vergleich zur Größe sind die Höhenunterschiede gering (Mt. Everest 8.882 m, Marianengraben -11.034 m). Die Besonderheiten der Höhengliederung der Erde werden in der hypsographischen Kurve zusammengefaßt.
Die hypsographische Kurve veranschaulicht die vertikalische Gliederung der Erdoberfläche. Von der Küste aus senkt sich im allg. der Meeresboden langsam bis zu einer Tiefe von etwa 200m. In diesem Schelfmeer liegt der größte Teil der Inseln (Festlandinseln). Am Rande des Schelfs fällt der Meeresboden steiler zur Tiefseetafel ab, am sog. Kontinentalabhang. Das Schelfmeer ist also ein Teil der Kontinentaltafel.

Schalenbau der Erde

Die Erdkruste ist sehr unterschiedlich mächtig; ihre Untergrenze, die 1909 entdeckte Diskontinuität (kurz Moho genannt), liegt unter den Ozeanen in nur 6-10 km, unter den Kontinenten in 20-70 km Tiefe.
Der Erdmantel reicht von der Moho-Diskontinuität bis zu einer besonders markanten Unstetigkeit in 2900 km Tiefe.
Den Erdkern durchdringen nur P-Wellen.

Innerhalb der Erdkruste erkannte V. Conrad 1923 eine weiter, meist nur wenig ausgeprägte, Unstetigkeit. Sie trennt die granitische Oberkruste von der basaltischen Unterkruste. Die dafür früher verwendeten Bezeichnungen Sial und Sima haben sich als unzutreffend erwiesen, weil Si und Al in der Erdkruste die beiden häufigsten Elemente sind und erst der Erdmantel eine "Sima"-Zusammensetzung mit Mg als zweithäufigstes Element hat.
Das einfache Schema Erdkruste, -mantel und -kern, das auf der seismisch ermittelten Dichteverteilung beruht, läßt sich heute durch bessere Kenntnisse der physikalischen Eigenschaften des Erdmaterials verfeinern: Die starre äußere Hülle der Erde umfaßt nicht nur die Kruste, sondern auch den oberen Erdmantel bis zu einer Tiefe von 100 km. Sie wird mit dem Begriff Lithosphäre (= Gesteinsschicht) zusammengefaßt. Unterhalb 100 km sind die Temperaturen so hoch, daß bis zu 10 % des Gesteins geschmolzen sind und dadurch die ganze Schicht zähplastisch wird. Diese Asthenosphäre (= Schwächezone) wirkt wie eine Gleitschicht für die auflagernde Litosphäre.
Mit anderen direkten Methoden, v.a. der Untersuchung des Gesteinsmagnetismus, wurde bewiesen, daß sich die starre Litosphäre tatsächlich bewegt. Da sie die ganze Erde lückenlos umspannt, ist dies nur denkbar, wenn sich Teilstücke relativ zueinander bewegen. Solche Teilstücke der Litosphäre bezeichnet man als Platten. Die Grenzen zwischen den Platten sind die tektonisch besonders aktive Zonen der Erde: Wo Gesteinsschmelze (Magma) aus dem Erdmantel an die Oberfläche dringt, wird neue Litosphäre gebildet; wo Platten zusammenstoßen, taucht Litosphärenmaterial in den Erdmantel ab, wird dabei aufgeschmolzen und kann in Vulkanen oder Plutonen wieder zur Oberfläche aufsteigen.

Lithosphäre bis 100 km

Astenosphäre 100 km bis 350 km

Übergangszone 350 km bis 700 km

Unterer Mantel 700 km bis 2900 km

Äußerer Kern 2900 km bis 5100 km

Innerer Kern 5100 km bis 6370 km

Diese Grafik veranschaulicht den gegenwärtigen, aber schon lange gültigen Gleichgewichtszustand der Erde, den isostatischen Zustand oder anders ausgedrückt: die Erde befindet sich im Zustand der Isostasie, d.h. unter schwerer Erdkrustenbelastung kann sich die leichtere Erdkruste mächtig entwickeln (bis 70 km tief), unter leichter Oberflächenmasse muß sehr bald die schwere Mantelmasse Gegengewicht bilden.
Man vergleicht dieses Bild häufig mit schwimmenden Eisschollen im Meer: hoch aufragende Eisteile ragen auf wegen ihres höheren Gewichtes in größere Meerestiefen hinunter.

Plattentektonik

Durch ungleichmäßige Wärmeverteilung gibt es im Erdmantel Bereiche, in denen Mantelmaterial aufsteigt, sich horizontal unter der Litosphäre bewegt, dabei abkühlt und schließlich anderswo absinkt. Bei dieser Mantelkonvektion wird die starre Litosphäre einschließlich ozeanischer oder kontinentaler Kruste wie auf einem Förderband passiv mitgeschleppt; je nach Transportrichtung des "Förderbandes" bewegen sich einzelne Litosphärenplatten in unterschiedlicher Richtung. Im Aufstrombereich zweier Konvektionswalzen entfernen sich die Platten voneinander, im Abstrombereich wandern sie aufeinander zu.
An einer divergenten Plattengrenze, d.h. dort, wo sich zwei Platten voneinander entfernen, wird die entstehende "Lücke" durch aufdringendes Mantelmaterial laufend geschlossen; es erstarrt und bildet neue Litosphäre. Dies ist an den Mittelozeanischen Rücken der Fall, in deren zentralem Teil, dem Scheitelgraben (rift valley), dauernd neuer Ozeanboden entsteht. Man nennt dies Ozeanbodenspreizung (seafloor spreading).
Der Mittelozeanischen Rücken werden in unregelmäßigen Abständen an Querbrüchen, den sog. Transform-Störungen, seitlich versetzt. An dieser Plattengrenze gleiten die Platten seitlich aneinander vorbei.
An einer konvergenten Plattengrenze, d.h. dort, wo zwei Platten zusammenstoßen, wird dagegen Ozeanboden vernichtet: Dort schiebt sich eine Platte auf die andere und zwingt diese, abzutauchen. Diesen Vorgang bezeichnet man als Subduktion. Längs der Subduktionszonen bilden sich Tiefseegräben. In ihrem Hinterland dringt ein Teil des beim Abtauchen geschmolzenen Krustenmaterials in Vulkanen wieder auf. Wenn zwei ozeanische Platten zusammenstoßen, bilden ganze Vulkanketten langgezogene Inselbögen. Beim Zusammentreffen einer ozeanischen und kontinentalen Platte bleibt die mächtige, aber leichtere Platte aus kontinentaler Kruste obenauf. Ihr Rand wird gestaucht und zu einem Gebirge aufgefaltet, an Schwächezonen dringt Krustenmaterial ein, ohne die Oberfläche zu erreichen (Plutonismus) oder es kommt auch hier zu vulkanischer Aktivität. An den Kontinentalrand der aufgleitenden Platte werden gelegentlich zusammengestauchte Sedimente oder mit der abtauchenden Platte herantransportierte Krustenteile, sog. Terrane, angefügt.
Abgesehen von solchen Materialanlagerungen sind die Kontinente bemerkenswert stabil. Als leichtester Teil der Kruste schwimmen sie immer wieder auf und werden deshalb kaum in die Subduktion mit einbezogen. Ozeane entstehen und vergehen, die Gesamtoberfläche der Kontinente bleibt bestehen. Die Anordnung der Kontinente verändert sich allerdings dauernd.

Das Wandern der Kontinente

vor 200 Mio Jahren:
- Einziger Kontinent: Pangäa
- Zwei Weltmeere: Panthalassa und Tethysmeer
vor 135 Mio Jahren:
- Trennung von Pangäa in Nordteil Laurasia und Südteil Gondwana.
vor 65 Mio Jahren:
- Nordamerika und Eurasien hängen noch aneinander, trifften an den heutigen Alpen auseinander.
- Südamerika hat sich von Afrika getrennt, diese trifften auseinander.
- Die Antarktis ist zum größten Teil an ihrer heutigen Position, Australien hängt noch an ihr.
- Indien hat sich von Afrika gelöst und bewegt auf Eurasien zu.

Das Plattenmosaik der Litosphäre

Nordamerikanische Platte
Karibische Platte
Eurasische Platte
Arabische Platte
Afrikanische Platte
Südamerikanische Platte
Antarktische Platte
Pazifische Platte
Philipinenplatte
Australische Platte

Vulkanismus

Vulkantyp	Kennzeichen	Beispiele
Linearvulkane auf Island	Mittelatlantischer Rücken (rift-valley)
Gasvulkane	enger, oben trichterartig erweiterter Schußkanal, das Gestein fällt in den Sprungtrichter zurück. Um den Trichter ein Tuffwall. Nachträglich mit Wasser aufgefüllt.	Maare (Eifel) Bolsena-See(Italien)
Schildvulkane Lavavulkane	Basische Magmen, dünnflüssig, gleichmäßig ausfließend, bei Spaltensystem Bildung von Lavadecken.	Hawaii, Island
Schichtvulkane	Saurere Lavaströme/Magmen, zähflüssiger, kürzere und steilere Berge bildend, Lava und Lockermassen im Wechsel schichtförmige Kegelberge aufbauend, vielfach Haupt- und Nebenkrata (Edna), Mehrzahl der heutigen Vulkane.

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Diese Seite wurde zuletzt am Freitag, 1. November 2002 von Martin Burger geändert.
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