Abschnitt 3 - Bau des Erdkörpers

TU Dresden / Institut für Geotechnik
Professur für Angewandte Geologie
Vorlesungsmaterial - Einführung in die Geologie
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Abschnitt 3 - Bau des Erdkörpers
Geologisch relevante Daten des Erdkörpers [3-1]
Erdoberfläche (gesamt):
vom Ozean bedeckt:
510 x 106 km²
70,85 %
Volumen der Erde:
Masse der Erde:
mittlere Dichte:
1,083 x 1012 km³
5,98 x 1021 t
5,52 g/cm³
Dichte oberflächennah:
Dichte Ozeanwasser:
Radius am Äquator:
2,7 g/cm³
1 g/cm³
6378,26 km
Radius an den Polen:
6356,91 km
Geomorphologische Groß-Strukturen
Hypsographische Kurve der
Erdoberfläche [3-1].
Die dargestellten Einheiten
haben eine unterschiedliche
geologische Bedeutung als
Abtragungs- und Ablagerungsräume sowie für die Neubildung und Verschluckung von
Erdkruste.
Geothermische Tiefenstufe
= "gesetzmäßige" Erhöhung der Temperatur nach der Tiefe in [Meter / 1 °C]
Temperaturgradient ⇒ reziproker Wert [°C / m oder km]
Mittelwert im Kontinentbereich:
Wertebereich:
Transvaal /Südafrika
Mittelwert Südafrika
Gebiete mit jungem Vulkanismus
Temperaturmessungen-Beispiele:
Kolabohrung (12000 m; ca. 300 °C)
Oberpfalz KTB (9000 m; 270 °C)
Lava
33 m / 1 °C
172,7 m / 1 °C
90 m / 1 °C
10 m / 1 °C
ca. 40 m / 1 °C
ca. 34 m / 1 °C
bis 1300 °C
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Aufbau des Erdinneren
Erdradius:
Bergbauschächte:
- Südafrika (Gold)
- Deutschland (Uran)
Bohrungen:
- Kola (Forschungsbohrung)
- Oklahoma (Erdgasbohrung)
- KTB (Forschungsbohrung)
- Zistersdorf (Österreich., Erdgasbohrung)
- Mirow 1 (Erdölbohrung)
Anteil am Erdradius:
ca. 6400 km
ca. 4000 m
ca. 2000 m
12260 m
9583 m
9101 m
8553 m
8009 m
1/500
Schematischer Schalenbau des Erdkörpers
i.e.S. mit Erdkruste, Erdmantel und Erdkern.
Eingezeichnet sind außerdem die Konvektion
von fließfähigem Material im Erdmantel
(Pfeile), die ozeanischen Rücken und die
Subduktionszonen.
Die äußerste Schale wird durch die
Atmosphäre gebildet unter der die
Hydrosphäre (Wasserhülle) folgt. Beide
gehören mit zum Schalenbau der Erde.
äußerer Mantel = oberer Mantel
innerer Mantel = unterer Mantel
Erkundung des Aufbaues des
Erdinneren durch geophysikalische
Methoden [3-1].
Aus dem Verlauf von Erdbebenwellen
in der Erde (Laufzeit-Diagramme,
Seismogramme, Brechung, Reflexion)
wird die Tiefenlage von Diskontinuitätsflächen (Grenzen zwischen den
Schalen) ermittelt. Hier ändert sich in
der Regel die Geschwindigkeit der
Erdbebenwellen sprunghaft.
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Vereinfachte Übersicht zur Schalen-Gliederung des Erdinneren
Schale
Erdkruste:
Obere Kruste
Conrad-Diskontinuität
Untere Kruste
Mohorovicic-Diskontinuität
Erdmantel:
Oberer Mantel
Unterer Mantel
Wiechert-Gutenberg-Diskontinuität
Erdkern:
Äußerer Kern
Innerer Kern
Tiefe
[km]
Dichte
[g/cm³]
Temperatur
[°C]
durchschnittliche
chemische
Zusammensetzung
30
30
50
50
2,7
670 - 740
Granit / Gneis
3,0
1000
Basalt / Gabbro
900
2900
2900
3,3-4,6
5,7
1400
2500
Peridotit / Eklogit
Sulfide
5100
6400
9,4
11-13,5
2500-3000
3000-5000
Ni / Fe
Aufbau und Mächtigkeit der Lithosphäre (Erdkruste und feste Teile des Oberen Mantels) unter
den Kontinenten und Ozeanen [3-1].
Begriffserklärungen:
Peridotit:
• ultrabasisches Gestein des Oberen
Erdmantels
• Hauptkomponenten Olivin (60 bis 96 %),
Pyroxene, Amphibole, etwas Granat, meist
feldspatfrei
• Ausbildung körnig, grünlich bis schwarzgrün
• magmatisches Tiefengestein
Eklogit:
• ultrabasisches Gestein des Oberen Erdmantels mit der höchsten Metamorphosebeanspruchung
• Hauptkomponenten Granate, Pyroxene,
Amphibole
• Ausbildung körnig, dunkelgrünlich mit
grobkörnigen roten Granaten
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Literatur / Quellenangaben zum Abschnitt 3
[3-1]
RICHTER, D.: Allgemeine Geologie. - Walter de Gruyter Berlin, 4. Auflage 1992