Geologie Flashcards
Erkennung des Erdinneren, direkte Methode
- Bohrung: maximale Tiefe bisher 13 km
- Tunnelbau: Ermöglicht Beobachtung bis in Tiefe von 2-3 km
Erkennung des Erdinneren, indirekte Methoden
- Seismik: Nutzung seismischer Wellen zur Erforschung des Erdinneren, besonders für tiefere Bereiche.
Geothermische Tiefenstufe und Temperaturzunahme
Definition:
Die geothermische Tiefenstufe gibt an, wie viele Meter Gesteinsschicht benötigt werden, damit die Temperatur um 1 °C steigt.
Temperaturzunahme: Mit der Tiefe steigen auch Druck, Dichte und Temperatur.
Kruste
Kontinentale Kruste: Mächtig (bis 70 km), geringe Dichte.
Ozeanische Kruste: Dünn (5–10 km), hohe Dichte.
Mantel
o Volumenreichste Schicht der Erde.
o Fest oder teilweise aufgeschmolzen, abhängig von Druck und Temperatur.
Kern
o Äußerer Kern: Flüssig, besteht aus Eisen und Nickel, Konsistenz ähnlich dünnflüssigem Honig.
o Innerer Kern: Fest aufgrund des hohen Drucks, Temperaturen über 4000 °C.
- Mohorovičić-Diskontinuität (Moho):
o Grenze zwischen Kruste und Mantel.
o Gekennzeichnet durch einen Sprung in der Dichte.
- Lithosphäre:
o Starre, äußere Schicht, umfasst Kruste und festen Teil des oberen Mantels.
o Mächtigkeit: 5–60 km (abhängig vom Standort).
- Asthenosphäre:
o Plastische Schicht unterhalb der Lithosphäre, reicht bis ca. 400 km Tiefe.
o Ermöglicht Bewegung der Lithosphärenplatten durch Konvektionsströme.
- Antrieb durch Konvektionsströme( Mechanismus) :
Mantelmaterial wird durch Wärme aus dem Erdkern erhitzt, dehnt sich aus und steigt auf.
An der Oberfläche kühlt es ab, wird dichter und sinkt wieder ab.
o Konvektionszellen:
Lokale Muster von auf- und absteigenden Strömen, die die Platten bewegen.
o Divergierende Grenzen
Platten driften auseinander (z. B. mittelozeanische Rücken).
o Konvergierende Grenzen:
Platten bewegen sich aufeinander zu (Subduktion oder Gebirgsbildung).
o Transforme Grenzen
Platten gleiten aneinander vorbei (z. B. San-Andreas-Störung).
- Zug- und Schubkräfte:
o Zugkraft: Abtauchen schwerer ozeanischer Platten in den Mantel.
o Schubkraft: Unterstützung des Auseinandergleitens an divergierenden Grenzen.
Isostasie (Schwimmgleichgewicht)
o Lithosphäre schwimmt auf der plastischen Asthenosphäre und passt sich dynamisch an Gewichtsänderungen an.
o Beispiel: Unter einem Gebirge taucht die Lithosphäre tiefer ein.
- Geothermische Tiefenstufe
Maß für die Temperaturzunahme mit Tiefe.
- Lithosphärenplatten
Starre Platten, die die Erdkruste bilden und sich auf der Asthenosphäre bewegen.
- Konvektionsströme
Bewegungen im Mantel durch Temperaturunterschiede.
- Subduktion
: Absinken einer Platte unter eine andere.
- Mittelozeanischer Rücken:
Unterseeische Gebirgskette, an der neue ozeanische Kruste entsteht.
Divergierende Plattengrenzen: Definition, Prozess, Beispiele
- Definition: An divergierenden Plattengrenzen (Spreizungszonen) bewegen sich Platten auseinander, oft durch aufsteigende Konvektionsströme.
- Prozesse:
o Kontinentale Kruste: Wird gedehnt, was zu Grabenbrüchen (z. B. Rheingraben, Ostafrikanischer Graben) führt. Magma steigt auf, füllt Risse und bildet neue Kruste.
o Ozeanische Kruste: Bei fortschreitender Divergenz entsteht ein Ozean (z. B. das Rote Meer). Mittelozeanische Rücken (MOR) bilden sich durch aufquellendes Mantelmaterial. - Beispiele:
o Rheingraben: Grabenbruch mit vulkanischer Aktivität (z. B. Kaiserstuhl).
o Island: Aktiver Vulkanismus an der Nahtstelle zwischen Nordamerikanischer und Eurasischer Platte.
Konvergierende Plattengrenze: Definition, Typen, Besonderheiten
- Definition: Platten bewegen sich aufeinander zu, wobei eine Platte subduziert wird (destruktive Plattenränder).
- Typen:
1. Ozeanische vs. ozeanische Platte:
Subduktion einer Platte, Bildung eines Tiefseegrabens und Inselbögen (z. B. Marianen im Pazifik).
2. Ozeanische vs. kontinentale Platte:
Ozeanische Platte wird subduziert (z. B. Nazca-Platte unter Südamerikanischer Platte). Entstehung von Tiefseegräben (Peru- und Atacama-Graben) und Faltengebirgen (Anden).
3. Kontinentale vs. kontinentale Platte:
Kein Abtauchen möglich, sondern Bildung von Deckengebirgen (z. B. Alpen durch Kollision Afrikas mit Eurasien). - Besonderheiten:
o Erdbeben und Vulkanismus treten häufig auf, da Subduktionen nicht reibungslos verlaufen.
o Die abtauchende Platte wird erst in größeren Tiefen wieder aufgeschmolzen (>700 km).
Konservative Plattengrenze, Definition, Prozess, Beispiel
- Definition: Platten gleiten seitlich aneinander vorbei (Transformstörungen).
- Prozesse:
o Bewegungen verlaufen unregelmäßig, Spannungen entladen sich ruckartig, was häufig zu Erdbeben führt. - Beispiel:
o San-Andreas-Verwerfung in Kalifornien, Trennung der Pazifischen und Nordamerikanischen Platte.
- Rheingraben
Divergente Zone, verursacht durch das Aufreißen der Eurasischen Platte.
Mittelozeanische Rücken
Spreading-Zonen, an denen ständig neue ozeanische Kruste entsteht.
Marianengraben
Subduktion ozeanischer Platten, mit Inselbogenbildung und tiefsten Tiefseegräben der Erde.
Anden
Subduktion der Nazca-Platte, Bildung eines Faltengebirges und starker Vulkanismus.
Wilson-Zyklus (Nummer 1)
- Ruhephase
* Der Kontinent ist stabil, es gibt keine bedeutenden tektonischen Aktivitäten.
* Keine Plattenbewegung oder Riftbildung.
* Beispiel: Der heutige Kraton von Kanada.
Wilson-Zyklus(Nummer 2)
- Graben-Stadium
* Ein Kontinent beginnt zu zerbrechen, was durch aufsteigende Magmaströme aus der Asthenosphäre ausgelöst wird.
* Erste Risse entstehen, die Kruste wird gedehnt, und es bildet sich ein Grabenbruch (kontinentales Rift).
* Beispiel: Ostafrikanischer Graben (Great Rift Valley).
Wilson-Zyklus(Nummer 3)
- Rotes-Meer-Stadium
* Die Riftzone weitet sich und wird mit Wasser gefüllt.
* Es entsteht ein schmaler Meeresarm mit neuer ozeanischer Kruste durch Magmaaufstieg.
* Beispiel: Rotes Meer zwischen Afrika und der Arabischen Halbinsel.
Wilson-Zyklus(Nummer 4)
- Atlantik-Stadium
* Der Meeresarm wird durch fortschreitendes Seafloor-Spreading zum Ozean.
* Neue ozeanische Kruste bildet sich an einem mittelozeanischen Rücken.
* Die beiden Kontinentalplatten driften weiter auseinander.
* Beispiel: Atlantischer Ozean.
Wilson-Zyklus(Nummer 5)
- Pazifik-Stadium
* Der Ozean erreicht seine maximale Ausdehnung.
* Subduktionszonen bilden sich an den Rändern, wo die ozeanische Platte unter die kontinentale Platte abtaucht.
* Beispiel: Pazifischer Ozean.
Wilson-Zyklus(Nummer 6)
- Mittelmeer-Stadium
* Durch Subduktion wird der Ozean kleiner.
* Die ozeanische Platte wird zunehmend recycelt, und Inselbögen oder Gebirge entstehen.
* Beispiel: Mittelmeerraum.
Wilson-Zyklus(Nummer 7)
- Himalaja-Stadium
* Der Ozean schließt sich vollständig, die Kontinentalplatten kollidieren.
* Es entsteht ein Faltengebirge, während keine ozeanische Kruste mehr vorhanden ist.
* Beispiel: Himalaya durch die Kollision von Indien und Eurasien.
Wilson-Zyklus(Nummer 8)
- Neue Ruhephase
* Nach der vollständigen Kollision stabilisiert sich der neue Superkontinent.
* Der Zyklus beginnt von vorne, wenn der Kontinent erneut durch Riftbildung auseinanderbricht.
Verteilung aktiver Vulkane
- Es gibt 500 bis 600 aktive Vulkane auf der Erdoberfläche (ohne submarine Vulkane).
- 80 % befinden sich an konvergierenden Plattengrenzen (Subduktionszonen).
- 15 % befinden sich an divergierenden Plattengrenzen (mittelozeanische Rücken, Rift-Valleys).
- Der Rest tritt innerhalb der Platten auf (Hotspots).
Vulkanismus an Konvergierende Plattengrenzen
o Meist explosive Vulkane.
o Grund: Zähflüssige, saure bis intermediäre Lava speichert Gase, die Druck aufbauen und zu explosionsartigen Ausbrüchen führen.
o Begleitet von der Wegsprengung ganzer Felsteile bei „verstopften“ Schloten.
o Beispiel: Fujisan, Vesuv, Mount St. Helens.
Vulkanismus an Divergierende Plattengrenzen
o Effusiver Vulkanismus mit dünnflüssiger, basaltischer Lava.
o Gase können leicht entweichen, Lava fließt ruhig und gleichmäßig aus.
o Vulkanischer Basalt bildet die gesamte ozeanische Kruste der Erde.
o Beispiel: Mittelozeanische Rücken, Ostafrikanisches Rift-Valley.
Vulkanismus innerhalb von Platten (Hotspots)
- Hotspots sind stationäre oder leicht bewegliche Magmaaufstiegsbereiche in der Asthenosphäre.
- Magma steigt schlotartig durch die Lithosphäre auf.
- Beispiel: Hawaii-Inseln.
o Schildvulkane entlang der pazifischen Platte.
o Die pazifische Platte gleitet nordwestwärts über den Hotspot.
o Vulkanische Aktivität bildet eine Kette von Vulkaninseln.
o Der jüngste Vulkan ist der größte und aktivste, da er direkt über dem Hotspot liegt.
Schichtvulkan
o Fördern zähflüssige Lava und Pyroklasten (Asche, Lapilli, Bomben).
o Kegel mit steilen Hängen.
o Treten hauptsächlich an Subduktionszonen auf.
o Beispiele: Fujisan, Ätna, Vesuv.
Schildvulkan
o Fördern dünnflüssige, basische Lava, die weiträumig ausfließt.
o Flache Hänge, oft schwer erkennbar in der Landschaft.
o Beispiele: Hawaii-Inseln, Island.
Lava
Flüssiges Magma, das an der Erdoberfläche ausfließt.
Pyroklasten
Festes Auswurfmaterial wie Asche, Lapilli und Bomben, das bei explosiven Eruptionen ausgestoßen wird.
Entstehung von Erdbeben
- Erdbeben entstehen durch plötzliche Bewegungen der Lithosphärenplatten.
- Spannungen durch Reibungskräfte bauen sich über Jahre hinweg auf und werden bei Überschreitung der Reibungskraft in Sekunden freigesetzt.
- Weltweit entstehen über 90 % der Erdbeben an Plattengrenzen:
o Konvergierende Platten: Kompression und Subduktion.
o Transformstörungen: Scherung. - Weitere Ursachen: Aufsteigendes Magma, isostatische Hebungen, Einsturz von Hohlräumen.
Seismologie und Erdbebenwellen
- Seismologie untersucht Erdbebenentstehung, -ausbreitung und -wirkungen.
- Freigesetzte Energie wird als seismische Wellen vom Hypozentrum ausgestrahlt:
o Hypozentrum: Ort im Erdinnern, an dem das Beben beginnt.
o Epizentrum: Senkrecht darüber liegender Punkt auf der Erdoberfläche.
Wellentypen
1. Raumwellen (P- und S-Wellen):
o P-Wellen (Primärwellen): Schnellste, Kompression und Expansion in Ausbreitungsrichtung.
o S-Wellen (Sekundärwellen): Querbewegungen, langsamer als P-Wellen, breiten sich nur in festen Medien aus.
- Oberflächenwellen (Rayleigh- und Love-Wellen):
o Rayleigh-Wellen: Rollenbewegung, Auf- und Abbewegungen.
o Love-Wellen: Horizontale Bewegungen parallel zur Oberfläche.
o Verursachen die größten Schäden, da sie an der Oberfläche wirken.
Aufzeichnung von Erdbeben
- Seismografen/Seismometer messen Bodenbewegungen.
- Ergebnisse werden als Seismogramme dargestellt:
o Amplitude zeigt die Bodenbewegung in Millimetern.
o Zeitintervalle zwischen P- und S-Wellen erlauben die Berechnung der Entfernung zum Epizentrum.
Lokalisierung von Erdbeben
- Triangulation mit mindestens drei Seismometer-Stationen:
o Zeitunterschiede zwischen P- und S-Wellen bestimmen die Entfernung zur Station.
o Kreise mit diesen Radien ergeben das Epizentrum als Schnittpunkt.
- Magnitude (Richterskala):
o Logarithmische Skala; Magnitude steigt um 1, Energie wird 30-fach stärker.
o Modernere Messung mit Moment-Magnitude (präziser und universeller).
- Intensität (Mercalli-Skala):
o Bewertet Schäden und Erschütterungswahrnehmung.
o Skala von I (unmerklich) bis XII (totale Zerstörung):
