Arbeitsblatt: Schalenbau und Plattentektonik

Modul – Schalenbau und Plattentektonik Entstehung des Sonnensystems Unser Sonnensystem bildete sich vor rund 4,6 Milliarden Jahren aus einem solaren Nebel (Materiewolke aus H&He) unter Einwirkung der Gravitationskräfte. 1. Langsam rotierende Wolke zog sich durch Gravitationskräfte immer mehr zusammen. 2. Kontraktion beschleunigte die Rotationsgeschwindigkeit und die Wolke verwandelte sich in eine rotierende Scheibe. 3. Verdichtung führt zu einem gewaltigen Temperatur und Druckanstieg. Dadurch setzten Kernfusionsreaktionen im Innern der Scheibe ein und die Sonne entstand. Diese Hypothese über die Entstehung des Sonnensystems wird NebularHypothese genannt. In der Nähe der jungen Sonne, wo hohe Temperaturen herrschten, entstanden die vier inneren Planeten Merkur, Venus, Erde Mars. bestehen aus festen Materialien Im äusseren Bereich, wo kühlere Temperaturen herrschten entstanden die vier äusseren Planeten Jupiter, Saturn, Neptun und Uranus. bestehen aus Gasen oder kondensierten Gasen An der Grenze zwischen den inneren und äusseren Planeten kreisen Gesteinsbrocken des Asteroidengürtels um die Sonne. Deren Entstehung ist jedoch unbekannt. Schalenbau der Erde Die Erde lässt sich in folgende Sphären gliedern: Erdkruste Äusserste Sphäre aus festem Gestein Kontinentale und Ozeanische Kruste 3570 km 2,7 g/cm 3 510 km 3,0 g/cm3 23 Grad Temperaturanstieg pro 100 Meter, jedoch in vulkanisch aktiven Gebieten oder in ozeanischer Kruste nimmt Temperatur mit zunehmender Tiefe viel schneller zu Untergrenze der Kruste 1400 Grad Celsius Grenze zwischen Erdkruste und Erdmantel Moho Erdmantel Oberer und unterer Erdmantel 70670 km 6702900 km Mantellithosphäre: Oberster Teil des oberen Erdmantels, reicht bis ca. 100 km in die Tiefe Astheosphäre: Unter der Mantellithossphäre, reicht bis ca. 400 km in die Tiefe Zähplastisch, viskos Temperaturen bis 3700 Grad Celsius 4,6 g/cm3 Lithiosphäre: Erdkruste und Mantellithosphäre, 0100 km Erdkern flüssiger äusserer Kern und fester innerer Kern 29005100 km 51006370 km 3 1013 g/cm 40005000 Grad Celsius Druck 1,33,5 Millionen mal mehr als auf Erdoberfläche Erdkern muss vorwiegend metallisch sein (Nickel, Eisen, aber auch Sauerstoff und Schwefel) Plattentektonik Alfred Wegener brachte 1915 die Theorie der Kontinentalverschiebung heraus. Folgende Beweise sollen seine Theorie von der Existenz des Urplaneten Pangäa untermauern, der nach und nach in die heutigen Kontinente zerbrach: Parallelität der Küstenlinien Identisch geologische Strukturen auf unterschiedlichen Kontinenten Übereinstimmung von Flora und Fauna auf heute unterschiedlichen Kontinenten Neue Messungen der Breite an Orten in Grönland und Frankreich ergeben geringe NS Verschiebungen Alfred Wegener konnte aber keine Erklärung für die Verschiebung der Platten liefern, weshalb seine Theorie bald verworfen wurde. 1968 wurde die Theorie der Plattentektonik aufgestellt. Diese umfasst die Erkenntnis, dass sich die Lithiosphärenplatten bewegen. Die Lithiosphäre bildet also keine einheitliche Schale, sondern ist aus verschiedenen Teilen zusammengesetzt, die sich verschieben und drehen können. Ein solches Plattenteil wird tektonische Platte genannt. Die Platten verschieben sich ca. 5 cm pro Jahr. und kühlere Materie absinken. Die Platten bewegen sich aufgrund der sogenannten Mantelkonvektionen. Konvektionsströmungen sind Strömungen in Flüssigkeiten oder Gasen, die durch Wärmeunterschiede zustande kommen. Höhere Temperaturen im Erdkern lassen Material aufsteigen Es gibt verschiedene Prozesse von Plattenbewegungen: Divergente Plattenbewegung Konvergente Plattenbewegung Transformstörung Bilden sich bei aufsteigenden Konvektionsströmungen, heisses Material steigt auf, Platten werden auseinanderbewegt, im Zwischenraum bildet sich ständig neue ozeanische Platte (konstruktiver Plattenrand), auch SpreadingZone genannt Bilden sich bei absinkenden Konvektionsströmungen, dabei sinken die dichten Platten aufgrund ihres Eigengewichtes ab in den Erdmantel, Schubkräfte der divergenten Platten unterstützt dies, im Zwischenraum wird altes Plattenmaterial vernichtet (destruktiver Plattenrand) auch Subduktionszone genannt Platten bewegen sich horizontal aneinander vorbei mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, Platten werden weder gebildet noch vernichtet Separation einer kontinentalen Platte Kollision zweier ozeanischen Platten Isostasie Platte wird aufgewölbt und auseinandergezogen, bildet sich Grabenbruch, durch Dehnung der Platte bilden sich Risse durch die glutflüssiges Magma bis zur Kruste oder Erdoberfläche aufsteigen kann und so die Risse und Spalten auffüllt Bei Kollision wird eine der beiden Platten in den Mantel subduziert, Bildung eines Tiefseegrabens, andere Platte wird gestaucht und angehoben, ozeanische Kruste taucht dabei aus dem Meer auf und bildet Inselbogen parallel zur Plattengrenze Wachstum des Meeresbodens an divergente Plattengrenzen nennt man SeaFloor Spreading Kollision ozeanische und kontinentale Platte Separation einer ozeanischen Platte An den Grenzen zweier Platten bildet sich eine Erhebung, ein Rücken, weil auftreibendes Mantelmaterial die Plattengrenzen aufwölbt (mittelozeanische Rücken) Es entstehen dort ständig neue Risse in der ozeanischen Platte, wo Magma austreten kann, es können sogar untermeerische Vulkane entstehen oder sogar Inseln wie Island Bei Kollision einer ozeanischen und kontinentalen Platte taucht immer die ozeanische Platte ab, da sie schwerer und weniger starr ist, an der Subduktionszone bildet sich ein Tiefseegraben, kontinentale Platte wird gestaucht und es bilden sich Gesteinsfalten aus, ozeanische Platte taucht schubweise ab, deshalb kommt es in diesen Gebieten oft zu Erdbeben und Vulkanausbrüchen Kollision zweier kontinentalen Platten Bei Kollision zweier kontinentalen Platten kann keine Subduktion stattfinden, da sie eine zu geringe Dichte haben und deshalb nicht in den Mantel abtauchen können, es kommt zu komplizierten Verzahnungen, dabei werden (konservativer Plattenrand) Vertikale Bewegung der Platten, Gleichgewicht zwischen dem Gewicht der Erdkruste und dem Druck, den der darunter befindliche Erdmantel auf sie ausübt. Die Natur strebt immer ein Gleichgewicht an. Verändert sich das Gewicht des Erdmantels an einer Stelle (beispielsweise durch Abschmelzen von Gletschern), hebt der Druck des Erdmantels die Erdkruste dort an, bis das Gleichgewicht wieder erreicht ist mächtige Gesteinspakete von der einen auf die andere Platte herübergeschoben (Beispiel: Bildung der Schweizer Alpen)