Arbeitsmappe zur Ausstellung
focusTerra
Erdwissenschaftliches Forschungs- und Informationszentrum der
ETH Zürich
Plattentektonik und Alpenbildung
Pascal Christen und Jens Kuster, PHZ Luzern
Ziel
Die
Arbeitsmappe
wurden
als
Begleitung
für
einen
Besuch
des
erdwissenschaftlichen Forschungs- und Informationszentrums focusTerra an der
ETH Zürich erstellt (www.focusterra.ethz.ch). Zielgruppe sind Schülerinnnen und
Schüler der Sekundarstufe I.
Publikationsrechte
Diese Arbeit entstand im Rahmen der Masterarbeit von Pascal Christen und Jens
Kuster an der Pädagogischen Hochschule Zentralschweiz, Luzern. Betreut wurde die
Arbeit von Dr. Marianne Landtwing Blaser.
Alle Rechte zur Weiterveröffentlichung dieser Arbeit in einer geographischen,
geographiedidaktischen oder didaktischen Publikation liegen bei den oben
genannten Personen.
Verbreitung
Diese Arbeitsmappe kann heruntergeladen werden unter www.focusterra.ethz.ch.
Eine erweiterte Version mit einer Sachanalyse zum Thema ist verfügbar unter
http://focusterra.jimdo.com oder kann bei Pascal Christen, Jens Kuster oder
Marianne Landtwing angefordert werden.
Autoren
Pascal Christen
Jens Kuster
[email protected]
[email protected]
Betreuung
Dr. Marianne Landtwing Blaser
Dozentin PHZ Luzern
[email protected]
Dr. Veronika Klemm
ETH Zürich
Dank
Wir danken Dr. Marianne Landtwing Blaser und Dr. Veronika Klemm für die
tatkräftige Unterstützung bei der Entstehung dieser Arbeitsmappe!
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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Inhaltsverzeichnis:
1. Sachanalyse: Plattentektonik und Alpenbildung ..................................................... 5
1.1 Einführung: ........................................................................................................ 5
1.2 Definitionen und Kernfragen: ............................................................................ 5
1.3 Glossar:........................................................................................................... 17
1.4 Literaturverzeichnis: ........................................................................................ 20
1.5 Abbildungsverzeichnis: ................................................................................... 21
2. Themenbezogene Hinweise zur Ausstellung ........................................................ 22
3. Hinweise zur Fachliteratur und zu den Lehrmitteln ............................................... 23
3.1 Fachliteratur: ................................................................................................... 23
3.2 Lehrmittel und didaktische Unterlagen: ........................................................... 24
4. Diverse didaktische und organisatorische Hinweise ............................................. 25
4.1 Lehrplan (Stand 2009): ................................................................................... 25
4.2 Adressaten: ..................................................................................................... 25
4.3 Fachliche Vorkenntnisse: ................................................................................ 26
4.4 Lernziele: ........................................................................................................ 26
4.5 Zeitaufwand: ................................................................................................... 26
5 Schülerdossier ....................................................................................................... 27
5.1 Einführung: ...................................................................................................... 27
5.2 Aufgaben und Fragen: .................................................................................... 27
7. Nachbereitungs- und Vertiefungsmaterial............................................................. 42
7.1 Weblinks: ........................................................................................................ 42
7.2 Filme: .............................................................................................................. 42
7.3 Unterrichtsideen: ............................................................................................. 42
8. Evaluation ............................................................................................................. 42
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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1. Sachanalyse: Plattentektonik und Alpenbildung
1.1 Einführung:
Die Folgen der Plattentektonik wie Gebirge, Vulkane und Erdbeben lassen sich von
blossem Augen betrachten. Die verantwortlichen Prozesse, haben ihren Ursprung
jedoch im Innern der Erde und sind für den Beobachter nicht direkt beobachtbar. Der
kugelschalenartige Aufbau der Erde mit Schichten unterschiedlicher Dichte,
Temperatur und chemischer Zusammensetzung bewirkt dynamische Prozesse,
welche die Erdoberfläche in einem wesentlichen Masse formen und gestalten.
(Quelle Modultexte, Plattentektonik)
Auf den folgenden Seiten werden die wichtigsten Begriffe und Kernfragen bezüglich
der Plattentektonik erläutert.
1.2 Definitionen und Kernfragen:
Wie ist die Erde aufgebaut?
Der Erdkörper lässt sich in verschiedene Schalen gliedern, deren
Materialbeschaffenheit und somit auch die Dichte unterschiedlich sind. Mit Hilfe von
Erdbebenwellen ist es Wissenschaftlern möglich, Informationen über den
Schalenbau der Erde zu erhalten. Durch Tiefenbohrungen können lediglich die
äussersten 12 km direkt untersucht werden. (Hürlimann & Egli-Broz, 2005, S. 17)
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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Abbildung 1:
Schematischer Aufbau der Erde. Volumenanteil an der Gesamterde: Kruste 1%,
Mantel 83%, Kern 16% (Hasler & Egli, 2004, S. 132)
Zeitgemässe Lehrmeinungen gehen davon aus, dass der Erdkern aus einem im
Zentrum festen inneren Erdkern und einem bis in etwa 5100 km Tiefe flüssigen
äusserem Erdkern besteht. Beide bestehen vorwiegend aus Eisen und Nikel. Im
Erdkern herrscht ein Druck, der etwa drei Millionen Mal höher ist als der Luftdruck an
der Erdoberfläche und eine Temperatur von rund 6000° Celsius. Der Durchmesser
des inneren Kerns beträgt rund 2600 km.
Der Erdmantel (bis in 2900 km Tiefe) wird in einen unteren und einen oberen
Erdmantel (bis in 660 km Tiefe) aufgeteilt. Der obere Teil des Erdmantels, bis in
etwa 100 km Tiefe, ist fest und wird auch Mantellithosphäre genannt. Darunter lässt
sich der Aggregatzustand des Erdmantelmaterials am besten als zähplastisch oder
Jens Kuster
Pascal Christen
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viskos beschreiben. Aufgrund der dort vorherrschenden Temperaturen müsste das
Gestein flüssig sein. Der Schmelzpunkt der Stoffe wird jedoch durch die enormen
Druckverhältnisse, welche in dieser Tiefe herrschen, erhöht. Aus dieser Tatsache
geht hervor, dass die Festigkeit des Materials mit zunehmender Tiefe und Druck
zunimmt.
Die äusserste Schicht ist die Erdkruste. Sie bildet den festen Untergrund der
Kontinente und der untiefen Schelfmeere bzw. der Weltmeere. Je nach dem wird von
kontinentaler bzw. ozeanischer Kruste gesprochen. Die ozeanische Kruste ist
lediglich 5-10 km mächtig und durch ihre basaltische Zusammensetzung spezifisch
schwerer als die 35-70 km mächtige kontinentale Kruste, deren Silikatgehalt höher ist
und die im Wesentlichen aus Granit besteht. (Hürlimann & Egli-Broz, 2005, S. 15-16
und Modultexte Focus Terra)
Bei der Lithosphäre handelt es sich um die Erdkruste und den obersten Teil des
Mantels (Mantellithosphäre). Sie reicht bis in etwa 100 km Tiefe. Darunter befindet
sich bis in eine Tiefe von gut 400 km der zähplastische Bereich des Mantels, die
Asthenosphäre.
Abbildung 2: Die Lithosphäre besteht aus der Kruste (ozeanischer und kontinentaler) und aus
Teilchen des Mantels. (Hürlimann & Egli-Broz, 2005, S. 16)
Was sind Lithosphärenplatten?
Die äusserste Schicht, die Lithosphäre, ist also gut 100 km mächtig und ist in
unterschiedlich grosse Platten aufgeteilt, die Lithosphärenplatten. Diese bestehen
im unteren Teil aus festem Mantelmaterial und werden im oberen Teil entweder von
der 5-10 km mächtigen ozeanischen Kruste oder von der ungefähr 35 km mächtigen
kontinentalen Kruste überdeckt. Die Grenzen zwischen ozeanischer und
kontinentaler Kruste stimmt an der Erdoberfläche oft recht gut mit dem Übergang von
Land zu Wasser überein. Selten ist die Grenze zwischen ozeanischer und
kontinentaler Kruste jedoch gleichzeitig auch die Grenzen zwischen
Jens Kuster
Pascal Christen
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Lithosphärenplatten. Somit ist der Begriff Lithosphärenplatte kein Synonym für die
Kontinente. (Quelle Thementext Focus Terra)
Wieso bewegen sich Lithosphärenplatten?
Bereits im späten 16. und frühen 17. Jahrhundert ist es europäischen Naturforschern
aufgefallen, dass die Küstenlinien der Kontinente auf beiden Seiten des Atlantiks wie
ein Puzzle zusammenpassen. Der Begriff „Kontinentalverschiebung“ führte erstmals
Alfred Wegener im Jahre 1912 ein. Wegener postulierte einen Grosskontinent
Pangäa, der im Mesozoikum (vor ungefähr 200 Mio. Jahren) auseinander zu
brechen begann. (Press und Siever, 1995, S. 534).
Bis sich dann jedoch die Theorie der Plattentektonik durchsetzen konnte, dauerte es
noch bis Ende 1968. Diese besagt, dass es sich bei den Lithosphärenplatten nicht
um statische Gebilde handelt, sondern, dass diese im Laufe der Zeit ihre Position
verändern. (Hürlimann & Egli-Broz, 2005, S. 20)
Abbildung 3: Situation vor 270 Mio. Jahren (a), vor 200 Jahren (b) und heute (c). (Hürlimann & Egli
Broz, 2005, S. 20)
Sowie Vulkane und heisse Quellen werden auch die globalen Plattenbewegungen
und die daraus resultierenden Erdbeben und die Heraushebung der Gebirge durch
die Wärme und durch daraus resultierende Konvektion im Erdinneren angetrieben.
Wenn sich ein Gas oder eine Flüssigkeit erwärmt und nach oben steigt, weil seine
Dichte geringer ist, als die des umgebenden Materials, entsteht eine so genannte
Konvektion. In den von der aufgestiegenen Masse frei gemachten Raum strömt
kälteres Material nach, das nun selbst erwärmt wird und ebenfalls nach oben steigt.
Somit entsteht ein Kreislauf. Derselbe Vorgang läuft beim Erwärmen von Wasser in
einem Kochtopf ab.
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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Abbildung 4: Konvektionsströme und Plattenränder (Hasler & Egli, 2004, S. 134)
Die Masse des Erdmantels ist hohem Druck und Temperaturen ausgesetzt. Unter
diesen Umständen verhält sich der Mantel wie eine viskose Flüssigkeit und „kriecht“
oder fliesst plastisch. Die Bewegung der Lithosphärenplatten ist tatsächlich auf
Konvektion im Oberen Mantel zurückzuführen. (Press & Siever, 1995, 518-519)
Jens Kuster
Pascal Christen
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Welche Plattengrenzen existieren?
Abbildung 5: Grenzen der heutigen Lithosphärenplatten: Bereiche an denen sich Platten trennen
(← →), kollidieren (→ ←) oder aneinander vorbei gleiten (↓↑). (Hasler & Egli, 2004, S. 135)
Wir unterscheiden drei Formen von Plattengrenzen:
Abbildung 6: Die drei Formen von Plattengrenzen (Hasler & Egli, 2004, S. 139)
1) Konvergierende Plattengrenzen:
An diesen Grenzen kollidieren zwei Platten miteinander. Dabei tauchte eine der
beiden Platten unter die andere. Vorhandene Lithosphäre wird wieder in den
Erdmantel zurückgeführt. Die subduzierende (untertauchende) Platte wird im Mantel
wieder aufgeschmolzen. Die Folgeerscheinungen dieser Plattengrenzen sind
Jens Kuster
Pascal Christen
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Tiefseegräben (z.B. Marianengraben), Inselbbögen (z.B. Indonesien), Gebirge mit
Falten- und Bruchtektonik (z.B. Himalaya, Alpen und Ural) und magmatische Gürtel
in Form von Gebirgszügen (z.B. Anden). Durch die Freigabe von Wasser aus der
subduzierten Lithosphäre, welches den Schmelzpunkt des darüber liegenden Mantelund Krustengesteins senkt, kommt es an der Oberfläche ausserdem zu Vulkanismus.
(Press & Siever, 1995, S. 538)
2) Divergierende Plattengrenzen:
Bewegen sich zwei ozeanische Platten voneinander weg, entsteht durch
aufsteigendes Magma neue Lithosphäre. Mittelozeanische Rücken kennzeichnen die
Grenze zwischen sich trennenden Platten auf dem Meeresboden. (Press & Siever,
1995, S. 537)
Wird eine kontinentale Platte aufgrund aufwärts gerichteter Konvektionsströme
separiert, spricht man von einem Grabenbruch. Durch die Dehnung der Platte kommt
es zu Rissen und Spalten. Dort kann glutflüssige Magma bis an die Oberfläche
treten. Ein Beispiel eines solchen Grabenbruchs befindet sich unweit der Schweizer
Grenze im Rheingraben, nördlich von Basel. Der erloschene Vulkankegel des
Kaiserstuhls zeugt von einem Magmadurchbruch an die Oberfläche. (Hürlimann &
Egli-Broz, 2005, S. 25)
Abbildung
7:
Vom Grabenbruch zum
mittelozeanischen Rücken.
(Hürlimann & Egli-Broz,
2005, S. 26)
3) Transformstörungen:
Platten gleiten aneinander vorbei. Hier wird weder Lithosphäre gebildet noch
abgebaut. Typisches Beispiel ist die St. Andreas – Störung in Kalifornien. Dort gleitet
die Pazifische Platte der Nordamerikanischen Platte entlang. (Press und Siever, S.
538)
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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Wie sind die Alpen entstanden?
Antrieb für die Entstehung der Alpen sind tektonisch Prozesse bei der Kollision
zweier kontinentaler Platten. Nach Richter (1992, S. 137) versteht man unter
Tektonik erstens die Lagerungsverhältnisse der Gesteine sowie den strukturellen
Aufbau der Erdkruste und ihrer Unterlage, wie sie heute vorgefunden werden, und
zweitens die Vorgänge und ihre Ursachen, die diesen Lagerungszustand schufen.
Die tektonischen Prozesse der Alpenbildung sind heute nicht abgeschlossen.
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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Abbildung 8: Tektonische Zugehörigkeit der Alpen (Hasler & Egli, 2004, S. 176)
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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In der Trias (250-206 Jahre vor heute) brach der Urkontinent Pangäa in zwei
Grosskontinente auseinander. Zwischen der nördlichen (Laurasia) und der südlichen
Hälfte (Gondwana) entstand ein neuer Ozean, die Tethys. Im neuen Ozean wurden
Sedimente abgelagert. Es werden vier Ablagerungsräume unterschieden:




Helvetischer Ablagerungsraum (Europäischer Kontinent und europäischer
Schelfbereich): Es werden Sandsteine, Mergel und Kalke abgelagert.
Penninischer Ablagerungsraum (Tiefsee der Tethys): Die Tiefsee besteht aus
dem Walliser-Trog im Norden und dem Piemeont-Trog im Süden. Dazwischen
befindet sich als Trennung die Briançonnais-Schwelle. In den Trögen lagern
sich Tone und Radiolarite ab, auf der Schwelle hauptsächlich Mergel und
Kalke.
Ostalpiner Ablagerungsraum (Afrikanisches Schelfgebiet): Ablagerung feiner
Kalke wie aus europäischem Schelf. Sie wurden später durch Zufuhr
magnesiumhaltiger Lösungen in Dolomit umgewandelt.
Südalpiner
Ablagerungsraum
(Afrikanischer
Kontinentalbereich):
Flachmeersedimente
ähnlich
den
Sedimenten
des
europäischen
Kontinentalbereichs. (Hürlimann & Egli-Broz, 2005, S. 97)
In der oberen Kreide (90 Millionen Jahre vor heute) stoppt die Divergenz zwischen
der afrikanischen und der eurasischen Platte. Es entsteht eine neue Divergenz im
atlantischen Ozean. Dadurch gerät die afrikanische Platte in eine
Rotationsbewegung und bewegt sich in nordwestlicher Richtung auf die eurasische
Platte zu (Konvergenz).
Anfang des Tertiärs (65-36 Millionen Jahre vor heute) schreitet die Einengung der
Tethys immer weiter fort. Die ozeanische Platte des Piemont-Troges subduziert unter
die afrikanische kontinentale Platte, bis nur noch kontinentale Platten vorhanden
sind, die wegen ihres Auftriebs nicht subduziert werden können.
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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Abbildung 9: Stand der Alpenbildung Anfang Tertiär. Die ozeanische Platte ist unter die afrikanische
Platte subduziert. (Hürlimann & Egli-Broz, 2005, S. 99)
Im mittleren Tertiär (36-34 Millionen Jahre vor heute) schreitet die Konvergenz immer
weiter fort. Eine weitere Einengung des Raumes zwischen den beiden
Kontinentalplatten ist nur durch ein Übereinanderstapeln der Gesteinsschichten
möglich. Die Deckenbildung setzt also ein. Die penninischen Einheiten werden als
Decken überschoben. Die penninischen Decken werden ihrerseits von den
ostalpinen Decken vollständig überfahren. Der Überschiebungsbetrag liegt bei 50
km. Die Decken erheben sich somit bereits über die Wasseroberfläche und werden
erodiert. Das Erosionsmaterial wir im Vorfeld der Alpen abgelagert und bildet die
Molasse. Dabei wechseln sich Phasen mit einem Flachmeer (Meeresmolasse) und
einer Flusslandschaft (Süsswassermolasse).
In der zweiten Hälfte des Tertiärs (24-5 Millionen Jahre vor heute) entstehen die
helvetischen Decken unter Miteinbezug des europäischen Schelfs. Im Süden setzt
sich die Kollision zwischen der eurasischen und der afrikanischen Kontinentalplatte
fort. Es kommt zu einer Steilstellung der ostalpinen und penninischen Decken und zu
einer Hebung der Deckenstapel.
Ende des Tertiärs (5-1,8 Millionen Jahre vor heute) hebt sich durch den
eindringenden Sporn Afrikas, der ganze Deckenstapel um ungefähr 15 Kilometer, es
entsteht ein Hochgebirge. Die helvetischen Decken, welche sich am Rand der
Hebung befinden, werden gegen Norden geschoben (auf die Molasse). Die
entstandenen Berge wie die Rigi oder Speer bestehen hauptsächlich aus Molasse
und gehören trotz ihrer stattlichen Erscheinung zum Mittelland und nicht zu den
Alpen.
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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Abbildung 10: Stand der Alpenbildung Ende Tertiär. (Hürlimann & Egli-Broz, 2005, S. 101)
Die Konvergenz verläuft weiter und der Molassetrog wird wie ein Keil gegen Norden
geschoben. Das Bollwerk vom Schwarzwald und Vogesen vermag die Bewegung
aufzuhalten. Ein Rest des ehemaligen Flachmeers der Tethys (helvetischer
Ablagerungsraum)
befindet
sich
zwischen
dem
Molassetrog
und
Schwarzwald/Vogesen. Das Gebiet aus groben Korallenkalken wird durch den Druck
aufgefaltet und somit entsteht noch der Jura. (Hürlimann & Egli-Broz, 2005, S. 98101)
Kurzzusammenfassung
Die Erde ist schalenartig aufgebaut. Die einzelnen Sphären unterscheiden sich im
Bezug auf ihre Druck- und Temperaturverhältnisse sowie durch ihre chemische
Zusammensetzung. Die Lithosphärenplatten, welche aus dem festen Teil des
Erdmantels (Mantellithosphäre) und der Erdkruste (ozeanisch oder kontinental)
bestehen, bewegen sich auf dem viskosen Teil des Mantels (Asthenosphäre).
Durch die Bewegungen der einzelnen Platten ergeben sich drei Arten von
Plattengrenzen:
divergierende
Platten,
konvergierende
Platten
und
Transformstörungen. Angetrieben werden die Plattenbewegungen durch
Konvektionsströme im plastischen Teil des Erdmantels. Heisses Material steigt unter
den divergierenden Plattengrenzen auf und kälteres Material sinkt an den
Subduktionszonen ab. (Press & Siever, 1995, S. 565)
Die Plattentektonik bildet die Grundlage zur Entstehung der Alpen. Durch die
Divergenz entstanden im Mesozoikum die Tethys und ihre verschiedenen
Ablagerungsräume. Die anschliessend eintretende Konvergenz im Tertiär führte zur
Bildung der Alpen. (Hürlimann & Egli-Broz, 2005, S. 216)
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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1.3 Glossar:
Begrifflichkeiten:
Erklärungen:
Decke
Von ihrer ursprünglichen Unterlage
abgelöste und um einen grösseren
Betrag überschobene Gesteinsmasse
von
grosser
Ausdehnung
(10km
Bereich).
(Hürlimann & Egli-Broz, S. 242)
Deckenüberschiebung
Grossräumige
Überschiebung
von
Gesteinspaketen. (Hürlimann & EgliBroz, S. 242)
Erdkruste
Die Erdkruste ist die äussere, feste
Schicht der Erde. Unter ihr liegen der
feste bis zäh-plastische Erdmantel. Man
unterscheidet
zwei
Typen
von
Krustenmaterial:
• Die ozeanische Erdkruste entsteht
•
an konstruktiven Plattengrenzen am
Meeresgrund,
wo
aus
dem
Erdmantel basisches Magma austritt
und Mittelozeanische Rücken (MOR)
bildet. Sie besteht hauptsächlich aus
dem Basalt-ähnlichen Gabbro und
hat eine Dicke von fünf bis sieben
Kilometer.
Die kontinentale Erdkruste besteht
hauptsächlich aus Granit und Gneis.
Sie hat eine Dicke von 30 bis 60 km
Erdmantel
Jens Kuster
Pascal Christen
Als Erdmantel wird die mächtigste,
mittlere „Schale“ im inneren Aufbau der
Erde bezeichnet. Sie liegt direkt unter
der Erdkruste und grenzt nach unten an
den Erdkern. Der oberste Teil des
Erdmantels, bis in etwa 100 km Tiefe, ist
fest und wird auch Mantellithosphäre
genannt. Darunter lässt sich der
PHZ Luzern
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Aggregatzustand
des
Erdmantelmaterials am besten als
zähplastisch oder viskos beschreiben.
Erdkern
Der Erdkern ist die innerste „Schale“ im
inneren Aufbau der Erde und besteht aus
einem im Zentrum festen inneren
Erdkern und einem flüssigen äusseren
Erdkern. Beide bestehen vorwiegend aus
Eisen und Nickel.
Erosion
Sammelbegriff für alle Prozesse, die
Gesteine zerteilen oder zersetzen und
die
Gesteinskomponenten
durch
Wasser, Eis oder Wind abtragen.
(Hürlimann & Egli-Broz, S. 243)
Konvektion
Eine Art der Wärmeübertragung in
fluiden Medien, wobei heisses Material
wegen
seiner
geringeren
Dichte
aufsteigt, während kühleres Material
absinkt.
Lithosphäre
Äusserste Erdschale bestehend aus der
Erdkruste und einem Teil des oberen
Mantels. Die Erde besteht aus sieben
grossen und zahlreichen kleineren
Lithosphärenplatten
(tektonischen
Platten).
Mächtigkeit (mächtig)
„Dicke“ eines Gesteinspakets, das heisst
der Abstand der Schichtflächen einer
Gesteinsschicht.
(Hürlimann & Egli-Broz, S. 246)
Molasse
Ablagerungsschutt
von
angrenzenden
Gebirgen (Alpen), der sich im Vorland
(Mittelland)
eines
sich
bildenden
Gebirges ablagert. Molasse besteht aus
Nagelfluh, Sandstein, Tonstein und
Mergel.
Orogenese (= Gebirgsbildung)
Jens Kuster
Pascal Christen
Umfassender Begriff für alle tektonischen
Prozesse, in deren Folge es zu
Faltungen,
Überschiebungen,
PHZ Luzern
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Metamorphose,
Magmenintrusionen,
Hebung und Erosion
kommt. Die
Gebirgsbildung
beginnt
mit
der
Subduktion und endet gewöhnlich mit
der Kollision von Kontinentplatten.
Pangäa
Grosskontinent,
der
im
späten
Paläozoikum durch Zusammenschluss
aller Kontinente entstanden ist.
Plattenbewegung und Plattengrenzen
Generell
unterscheidet
man
drei
verschiedene Plattengrenzen.
• destruktive Plattengrenzen (Kollision
zweier Platten, die sich aufeinander
zu
bewegen.
Dies
führt
zu
Subduktionszonen)
• konservative
Plattengrenzen,
(Reibung zweier sich horizontal
verschiebenden Platten. Dies führt
zu Transformstörungen)
• konstruktive
Plattengrenzen
(Dehnung und Auseinanderreissen
zweier
sich
auseinander
bewegenden Platten. Dies führt zur
Bildung
von
Mittelozeanischen
Rücken (ozeanische Lithosphäre)
bzw.
von
Riftzonen
und
Grabenbrüchen
(kontinentale
Lithosphäre)).
Schelf(gebiet)
Teil des Kontinents bis zu einer mittleren
Wassertiefe von 200 m bzw. bis zu
einem
deutlich
steileren
Abhang
(Kontinentalabhang) in die Tiefsee. Der
Schelfbereich
hat
enge
Wechselwirkungen mit dem Festland
(Abfluss
und
Sedimenteintrag
einschliesslich der Verschmutzungen)
und
der
Atmosphäre
(gute
Durchmischung,
Lichtund
Sauerstoffreichtum) und ist daher
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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gewöhnlich fischreich und ökologisch
reichhaltig
ausgestattet.
Sediment
Bezeichnung für im Rahmen der
Sedimentation
abgelagerte
oder
ausgeschiedene natürliche Substanzen.
Biogene
oder
organogene
sind
Ablagerungen, die überwiegend durch
Organismen erzeugt wurden oder sich
aus
Organismenresten
zusammensetzen, wie Schillkalke, Riffe,
Kalktuff oder Torf. Klastische Sedimente
sind Ablagerungen, deren Komponenten
in der Hauptsache durch mechanische
Verwitterung erzeugt wurden, nämlich
Tone, Silte, Sande oder Kies. Chemische
Sedimente entstehen durch chemische
Ausfällung von gelösten Substanzen, wie
zum Beispiel Seekreide, Evaporite und
Oolithsande. (Brunotte et al, S. 210).
Tektonik, tektonisch
Bereich der Geologie, der sich mit der
Architektur der Lithosphäre und den
strukturbildenden
Bewegungen
und
Kräften beschäftigt.
Topographie
Die Form der Erdoberfläche über und
unter dem Meeresspiegel.
(Press & Siever, S. 704)
1.4 Literaturverzeichnis:

Bolliger, T.(1999). Geologie des Kantons Zürich. Thun: Ott Verlag.

Brunotte, E., Gebhardt, H., Meurer, M., Meusburger, P. & Nipper, J. (2001).
Lexikon der Geographie .Ökos bis Wald. Berlin : Spektrum Akademischer
Verlag.

Hasler, M. & Egli, H. (2004). Geografie: Wissen und verstehen. Ein Handbuch
für die Sekundarstufe 2. Bern: Hep-Verlag.

Hürlimann, R. & Egli-Broz, H. (2005). Geologie. Lerntext, Aufgaben mit
Lösungen und Kurztheorie. Zürich: Compendio Bildungsmedien AG.
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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
Jäckli, H.(1989). Geologie von Zürich. Von der Entstehung der Landschaft bis
zum Eingriff des Menschen. Zürich: Orell Füssli.

König. M.(1978). Kleine Geologie der Schweiz. Thun. Ott Verlag.

Press, F. & Siever, R. (1995). Allgemeine Geologie. Heidelberg: Spektrum
Akademischer Verlag GmbH.

Richter, D. (1992). Allgemeine Geologie. Berlin: Walter de Gruyter.
1.5 Abbildungsverzeichnis:

Abbildung 1: Schematischer Aufbau der Erde (Hasler & Egli, 2004, S. 132)

Abbildung 2: Die Lithosphäre (Hürlimann & Egli-Broz, 2005, S. 16)

Abbildung 3: Situation vor 270 Mio. Jahren (a), vor 200 Jahren (b) und heute
(Hürlimann & Egli-Broz, 2005, S. 20)

Abbildung 4: Konvektionsströme und Plattenränder (Hasler & Egli, 2004, S.
134)

Abbildung 5: Grenzen der heutigen Lithosphärenplatten (Hasler & Egli, 2004,
S. 135)

Abbildung 6: Die drei Formen von Plattengrenzen (Hasler & Egli, 2004, S.
139)

Abbildung 7: Vom Grabenbruch zum mittelozeanischen Rücken. (Hürlimann &
Egli-Broz, 2005, S. 26)

Abbildung 8: Tektonische Zugehörigkeit der Alpen (Hasler & Egli, 2004, S.
176)

Abbildung 9: Stand der Alpenbildung Anfang Tertiär (Hürlimann & Egli-Broz,
2005, S. 99)

Abbildung 10: Stand der Alpenbildung Ende Tertiär. (Hürlimann & Egli-Broz,
2005, S. 101)
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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2. Themenbezogene Hinweise zur Ausstellung
Im D-Geschoss der Ausstellung befinden sich zum Thema
Informationen und Exponate. Folgende Themen werden abgedeckt:
verschiedene
D09 Erdströme (Erdmantel):

Thementexte

Drei Mantelgesteine

Experiment „Konvektionsströme und Grafik

Projektion auf Hemisphäre und Grafik (Halbkugel1)

Monitor.
D12 Plattentektonik, Gebirgsbildung:

Thementexte

Monitor E-learning

Grossflächige Grafik mit Monitor
D13 Alpenbildung:

Thementexte

Geologisches Alpenprofil mit historischem und modernem Relief

Vier Experimente vor Grafikhintergrund

Ein Monitor
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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3. Hinweise zur Fachliteratur und zu den Lehrmitteln
3.1 Fachliteratur:
(Anmerkung: Adequate, wissenschaftlich fundierte Literatur ist in diesem
Fachgebiet in erster Linie in englischer Sprache erschienen. Grotzinger et al.
ist eine gute deutsche Übersetzung eines solchen Buches, hat allerdings
Schwächen in Bezug auf die Geophysik und Plattentektonik.)
Bolliger, T.(1999). Geologie des Kantons Zürich. Thun: Ott Verlag.
Brunotte, E., Gebhardt, H., Meurer, M., Meusburger, P. & Nipper, J. (2001). Lexikon
der Geographie .Ökos bis Wald. Berlin : Spektrum Akademischer Verlag.
Grotzinger J. et al. (2007). Allgemeine Geologie. Spektrum Akademischer Verlag
Jäckli, H.(1989). Geologie von Zürich. Von der Entstehung der Landschaft bis zum
Eingriff des Menschen. Zürich: Orell Füssli.
Labhart, T. (2009). Geologie der Schweiz. Ott Verlag.
König. M.(1978). Kleine Geologie der Schweiz. Thun. Ott Verlag.
Pfiffner, A. (2009). Geologie der Alpen. Utb GmbH
Press, F., Siever, R. (2003). Allgemeine Geologie. Einführung in das System Erde.
Heidelberg: Akademischer Verlag.
Richter, D. (1992). Allgemeine Geologie. Berlin: de Gruyter.
Richter, D. (1997). Geologie. Das Geographische Seminar. Braunschweig:
Westermann Schulbuchverlag GmbH.
Wallner A. (2007). Welt der Alpen - Erbe der Welt. Jahrbuch der Geografischen
Gesellschaft, Bern Bd.62/2007.
Weissert, H. & Stössel, I. (2009). Der Ozean im Gebirge. Vdf Hochschulverlag AG,
ETH Zürich.
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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3.2 Lehrmittel und didaktische Unterlagen:
(Anmerkung:
Es ist darauf zu achten, dass keine Information an die
Schülerinnen und Schüler weitergegeben wird, welche im Mantel unter den
Mittelozeanischen Rücken zirkuläre Konvektionsmodelle zeigen, durch die aus
der Tiefe aufsteigendes Material an die Oberfläche gelangt.)
Bachofner, D., Batzli, S., Hobi, P. & Rempfler, A. (2005). Das Geo Buch 1. Europa
und die Welt. Zug: Klett und Balmer Verlag.

Die Erde – ein dynamischer Planet. S.110 ff.
Hasler, M. & Egli, H. (2004). Geografie: Wissen und verstehen. Ein Handbuch für die
Sekundarstufe 2. Bern: Hep-Verlag.

Geologische Entstehungsgeschichte der Schweiz. S. 173 ff.
Hürlimann, R., Egli-Broz, H. (2005). Geologie. Zürich: Compendio Bildungsmedien
AG.

Entstehung, Aufbau und Dynamik des Erdkörpers. S.114 ff.

Geologie der Schweiz. S.96 ff.
Kugler, A. (2001). Die Erde unser Lebensraum. Zürich: Lehrmittelverlag des Kantons
Zürich.

Plattentektonik, S. 197 ff.
Schmid, R. et al. (2006). Basismodul Geografie. Zürich: Lehrmittelverlag des Kantons
Zürich.

Naturkräfte, S. 23 ff.
Schmidt, H. (2003). So erkläre ich Geografie. Modelle und Versuche einfach
anschaulich. Mühlheim an der Ruhr: Verlag an der Ruhr.

In der Erde ist was los. S.93 ff.
Spiess. E., (2006). Schweizer Weltatlas. Zürich: Schulverlag blmv AG.

Tektonik, Geologie, Glaziologie. S.7 ff.
Wagener, D. (2007). Lernzirkel Unruhige Erde. Zug: Klett-Perthes.

Stationen zu Erdbeben, Plattentektonik, Vulkane
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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4. Diverse didaktische und organisatorische Hinweise
4.1 Lehrplan (Stand 2009):
Fachberatungsgruppe Geografie der Bildungsregion Zentralschweiz. (2004).Lehrplan
Geografie. Für das 7. – 9- Schuljahr. Luzern: Selbstverlag.

Die Ursachen von Erdbeben und Vulkanismus erklären und ihre Auswirkung
für Mensch und Landschaft beurteilen (Grobziel 1a, Wahlprogramm).
Begriffe: Plattentektonik, Erdaufbau (Querschnitt).
Bildungsrat Kanton Zürich. (2007). Lehrplan Mensch und Umwelt. Zürich:
Selbstverlag.

Naturerscheinungen in der unmittelbaren Erlebniswelt (S.53).

Naturkundliche Experimente und Untersuchungen planen und durchführen
(S.85).

Am Wohnort und auf Reisen die erlebbare Umgebung erkunden und sich
orientieren (S.89).

Informationsträger: Karten, Globus, Modelle, Grafische Darstellungen, Bilder,
Filme, Texte, Erzählungen, Reiseberichte, Querschnitte, Fahrpläne,
Reiseführer, Nachschlagewerke (S.89).

Mit Hilfe verschiedenster Medien Informationen gewinnen, diese verstehen
und sowohl untereinander als auch mit der selbsterlebten Wirklichkeit
vergleichen (S.89).

Natürliche landschaftliche Veränderungen. Veränderungen der Verhältnisse
auf der Erde erkennen, verfolgen und untersuchen (S.91).
Realien Sekundarstufe 1: Ergänzungen
persönliche Mitteilung, 07.04.2008).

zum
Lehrplan.
(Claudio
Zambotti,
Räume entstehen und vergehen: Endogene und exogene Kräfte verändern
die Landschaft.
4.2 Adressaten:
7. – 9. Schuljahr. Je nach Verarbeitungstiefe variabel.
Jens Kuster
Pascal Christen
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4.3 Fachliche Vorkenntnisse:
Die Schülerinnen und Schüler haben sich bereits mit dem Thema Plattentektonik
auseinander gesetzt und kennen elementare Begriffe der Geologie bzw. der
Plattentektonik.
4.4 Lernziele:
Die Schülerinnen und Schüler können den Aufbau der Erde in eigenen Worten
beschreiben und ohne Hilfsmittel skizzieren.
Die Schülerinnen und Schüler erkennen die Bedeutung des schalenartigen Aufbaus
der Erde für die Morphologie der Erdoberfläche.
Die Schülerinnen und Schüler kennen drei tektonische Vorgänge der Erde und
können diese mit eigenen Worten erklären und konkrete geographische Beispiele
nennen.
Die Schülerinnen und Schüler können die drei Plattengrenzen in einer Darstellung
erkennen und korrekt benennen. Sie kennen ausserdem Folgeerscheinungen der
jeweiligen Plattengrenzen.
Die Schülerinnen und Schüler können die Entstehung der Alpen mit Hilfe einer
Zusammenfassung erklären.
4.5 Zeitaufwand:
Die Schülerinnen und Schüler sollen in zwei Gruppen aufgeteilt werden. Eine Gruppe
bearbeitet die Fragen, die andere Gruppe schaut frei die Ausstellung an. Pro Gruppe
rechnen wir mit 45 Minuten Zeitaufwand. Wobei in dieser Zeit bloss eine gezielte
Auswahl der Fragen zu beantworten ist.
Je nach Grösse der Klasse macht es Sinn, die Schülerinnen und Schüler in drei
Gruppen aufzuteilen. Zwei Gruppen arbeiten an verschiedenen Arbeitsmappen, eine
Gruppe schaut die Ausstellung frei an. Anschliessend wird gewechselt.
Jens Kuster
Pascal Christen
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5 Schülerdossier
5.1 Einführung:
Wie entstehen Gebirge? Wohin muss ich reisen, um einen aktiven Vulkan zu
besichtigen? Warum gibt es Erdbeben? Solche und ähnliche Fragen hast du dir wohl
auch schon gestellt.
Viele Beobachtungen, wie z.B. das Auftreten von Vulkanen und Erdbeben, konnten
die Geologen früher nur beschreiben. Die dafür verantwortlichen Prozesse haben
ihren Ursprung im Innern der Erde und sind für den Beobachter nicht direkt
erkennbar. Erst mit dem Erfassen der Strukturen im Erdinnern und der Theorie der
Plattentektonik können Prozesse wie z.B. die Gebirgsbildung auch verstanden
werden.
Mit Hilfe dieser Themenmappe lernst du die Theorie der Plattentektonik und ihre
Bedeutung für die Gebirgsbildung kennen. Um die Theorie der Plattentektonik zu
verstehen, müssen wir als erstes einen Blick in das Innere der Erde werfen – aber
Achtung, da drinnen ist es ganz schön warm. Bist du bereit?
5.2 Aufgaben und Fragen:
1. Der Aufbau der Erde
Ziel:
Du kannst den Aufbau der Erde ohne Hilfsmittel skizzieren
und in eigenen Worten beschreiben.
Ausstellungsmaterial:
Thementext „Der innere Aufbau der Erde“, Thementext
„Zähflüssiger Erdmantel“, Grafik „Erdquerschnitt“
a)
Beschrifte mit Hilfe des Thementextes „Der innere Aufbau der Erde“ die
Schalen der Erde in der Abbildung! Die Lithosphärenplatten schwimmen auf
dem zähflüssigen Mantel. Der oberste Teil des Mantels direkt unter der
Lithosphäre wird als Asthenosphäre bezeichnet und ist etwas weniger
zähflüssig, weshalb sich die Lithosphärenplatten besonders gut auf dieser
Schicht bewegen können. Vergleiche deine Lösung mit der Grafik des
Erdquerschnitts!
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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b)
Der Aufbau der Erde wird sehr oft mit einer Nektarine verglichen.
Kommentiere diesen Vergleich!
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
c)
Lies den Text „Der Innere Aufbau der Erde“ (neben den Mantelgesteinen) und
beantworte diese Frage: Welche Eigenschaften haben die Erdkruste, die
Lithosphäre, der äussere und der innere Kern? Folgende Punkte sind dabei
möglich: Zustand (fest, flüssig), bestehend aus welchem Material, Druck,
Temperatur oder Mächtigkeit (= Dicke der Schicht). Nenne drei Informationen
pro Schicht!
Erdkruste:
___________________________________________________________________
Lithosphäre:
___________________________________________________________________
Äusserer Kern:
___________________________________________________________________
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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Innerer Kern:
___________________________________________________________________
d)
Im Text „Zähflüssiger Erdmantel“ (bei den Mantelgesteinen in der Vitrine)
findest du interessante Informationen zum Mantel und zur Asthenosphäre.
Schreibe auch hier jeweils drei Infos heraus!
Erdmantel:
___________________________________________________________________
Asthenosphäre:
__________________________________________________________________
Was du hier über den Aufbau der Erde gelernt hast, ist eine starke Vereinfachung. In
Wirklichkeit ist insbesondere der Aufbau der Erdkruste und des oberen Teils des
Mantels (Mantellithosphäre) sehr komplex. Betrachte dazu das Relief der Bergeller
Intrusion.
e)
Die kontinentale Kruste, die ozeanische Kruste und der Erdmantel
unterscheiden
sich
durch
unterschiedliche
Zusammensetzungen
der
Gesteine. Rechts vom grossen Relief findest du vier handliche Exemplare von
Vertretern unterschiedlicher Schichten der Erdkruste und des Erdmantels.
Schliesse deine Augen und nehme die Gesteine in deine Hand. Was fällt dir
auf? Merkst du einen Unterschied zwischen Mantel- und Krustengesteinen?
Erkläre!
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
2. Die Bewegungen im Innern der Erde
Ziel:
Du
kannst
die
Bewegungen
im
Innern
der
Erde
(Erdmantel) ohne Hilfsmittel skizzieren und mit deinen
eigenen Worten erklären.
Ausstellungsmaterial:
Thementext
„Der
Computersimulation
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
Aufbau
innere
auf
der
der
Erde“,
Erdhemisphäre
(=
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Erdhalbkugel), Thementext „Mantelkonvektion“, Grafik
Erdquerschnitt, Thementext „Zähflüssiger Erdmantel“, ,
Thementext
„Was
geschieht
im
Erdmantel“,
Mantelgesteine
a)
Was kannst du auf der Projektion des Erdinnern auf der Erdhalbkugel
(Computersimulation) erkennen? Denke dabei auch an Aufgabe 1!
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
b)
Betrachte und studiere die Computersimulation auf der Erdhemisphäre (=
Erdhalbkugel) und setze die unten stehenden Begriffe am richtigen Ort in die
schematisch dargestellte Erde mit Erdkruste, Erdmantel und Erdkern.
Wärmezufuhr aus dem Erdinnern / Konvektion / Konvektion / Konvektion / Aufstieg
und Abkühlung von heissem Mantelmaterial / Absinken von abgekühltem Material
c)
Vor dir liegt ein Granat-Peridotit, ein Gestein aus dem Erdmantel. In welcher
Tiefe ist dieses Gestein entstanden?
___________________________________________________________________
d)
Wie kann Material aus dem Erdmantel an die Erdoberfläche gelangen?
Erkläre!
___________________________________________________________________
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
3. Die Erdoberfläche – ein Puzzle von Lithosphärenplatten
Ziel:
Du kannst mindestens drei Lithosphärenplatten auf einer
entsprechenden Karte beschriften. Du kannst mit Hilfe der
Grafik „Puzzle“ aufzeigen, wie sich die Platten bewegen.
Ausstellungsmaterial:
Grafik
„Puzzle“
und
Text
zum
Puzzle,
Projektion
„Ozeanbodenalter“ des Omniglobes
Die Erdkruste bildet zusammen mit dem festen, obersten Teil des Erdmantels die
etwa 100 km mächtige Lithosphäre. Diese ist in Platten zerbrochen. Die
Plattengrenzen stimmen nicht mit den Grenzen der Kontinente überein!
a)
Die Distanz zwischen dem europäischen und dem amerikanischen Kontinent
nimmt jährlich um bis zu 6 cm zu. Wie erklärst du dir diese Aussage? Die
Abbildung „Puzzle“ oder die Projektion („Paleogeography“) des Omniglobes
können dir dabei helfen.
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
b)
Gehe zum Omniglobe. Betrachte die Projektion „Ozeanbodenalter“. Nenne
jeweils eine mehrheitlich kontinentale bzw. rein ozeanische Platte und eine
Platte mit kontinentaler sowie ozeanischer Kruste!
Mehrheitlich kontinental:
______________________________________________
Rein ozeanisch:
______________________________________________
Gemischte Platte:
______________________________________________
4. Die Bewegung von Lithosphärenplatten
Ziel:
Du kannst mit deinen eigenen Worten erklären, wieso sich
die Lithosphärenplatten auf der Erdoberfläche bewegen
und mit Hilfe einer Grafik des Erdquerschnitts aufzeigen,
welche
Folgen
diese
Plattenbewegungen
an
den
verschiedenen Plattengrenzen mit sich bringen.
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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Projektion
Ausstellungsmaterial:
„Paleogeography“
des
Omniglobes,
Thementext „Der Motor der Plattentektonik“, Grafik
„Erdquerschnitt“
und
Thementext
„Die
Platten
der
Lithosphäre“
Betrachte die Projektion „Paleogeography“ des Omniglobes. Sie zeigt die
Entwicklung während der letzten 600 Mio. Jahren bis heute und macht eine
Zukunftsprognose für die Zeit bis in 100 Millionen Jahren. Besonders interessant ist
die Zeit nach 300 Millionen Jahren vor heute!
a)
Vor wie vielen Millionen Jahren trennte sich Afrika von Südamerika? Beachte
dabei, wie der Südatlantik immer grösser wurde!
___________________________________________________________________
b)
Ab welchem Zeitpunkt begann die Annäherung Afrikas an Europa? Diese
Bewegung war die Grundvoraussetzung für die Entstehung der Alpen.
___________________________________________________________________
c)
Findest Du Indien und Madagaskar? An welchen Kontinent grenzten sie an,
bevor sie sich an ihre heutige Position bewegten?
___________________________________________________________________
d)
Was passiert in Zukunft mit Afrika? Erkläre!
___________________________________________________________________
e)
Wodurch
entsteht
die
Bewegung
der
Lithosphärenplatten
an
der
Erdoberfläche? Erkläre möglichst genau! Betrachte zur Beantwortung dieser
Frage den Thementext „Motor der Plattentektonik“.
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
f)
Betrachte die Grafik des Erdquerschnitts und den dazugehörigen Text („Die
Platten der Lithosphäre“). Was passiert mit den in Bewegung versetzten
Platten
Jens Kuster
Pascal Christen
und
welche
Plattengrenzen
PHZ Luzern
entstehen
dann?
Welche
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Begleiterscheinungen tauchen dabei jeweils auf?
Aufeinander zu
Voneinander weg
Aneinander vorbei
driftende Platten
driftende Platten
driftende Platten
Fachbegriff
Beispiel
Typische
Erscheinungen
5. Plattentektonik und Gebirgsbildung
Ziel:
Du
kennst
den
Zusammenhang
zwischen
der
Plattentektonik und der Entstehung von Gebirgenn. Du
kannst skizzieren, was an einer Subduktionszone passiert
und erklären, was dabei entsteht.
Ausstellungsmaterial:
Thementext „Die Entstehung von Gebirgen“, Grafik
Erdquerschnitt,
Experiment
„Subduktionszone“
und
dazugehöriger Text und Grafik an der Wand hinter dem
Experiment
Die Plattentektonik und die Entstehung der Gebirge stehen in einem engen
Zusammenhang. Lies dazu den Thementext zur Entstehung von Gebirgen und
beantworte anschliessend die Fragen!
a)
An welchen Plattengrenzen finden wir die grossen Gebirge dieser Erde?
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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Betrachte
das
Experiment
zu
Subduktionszonen
und
vergleiche
deine
Beobachtungen mit der Grafik an der Wand hinter dem Experiment! Die darin
enthaltenen Beschriftungen helfen dir auch, die nächsten Fragen fachlich zu
beantworten.
b)
Im Experiment zu Subduktionszonen bewegen sich zwei Elemente auf einer
flüssigen Masse aufeinander zu. Was stellen die beiden Elemente dar?
___________________________________________________________________
c)
Was repräsentiert die verformbare Masse, auf welcher die zwei Elemente
schwimmen?
___________________________________________________________________
d)
Betätige die Kurbel und beobachte, was passiert! Skizziere und erkläre!
Skizze:
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
e)
Welche Lithosphäre taucht unter (wird subduziert) und was passiert auf der
derjenigen Lithosphäre, die nicht untertaucht? Erkläre!
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
f)
Lies den Text „Die Entstehung von Gebirgen“ und beantworte diese Frage!
Worin unterscheidet sich die Entstehung der Anden in Südamerika von der
Entstehung der Alpen? Erkläre!
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
6. Die Alpen – Gebirgsbildung und Verwitterung
Ziel:
Du kannst mit deinen eigenen Worten erklären, durch
welche tektonischen Prozesse die Alpen entstanden sind.
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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Ausstellungsmaterial:
Thementext „Die Entstehung von Gebirgen“, Grafik
Erdquerschnitt, Alpenprofil
Die Alpen entstanden bei der Kollision zweier kontinentaler Platten (siehe Puzzle).
Dabei
wurden
Gesteine
der
Erdkruste
verformt
und
als
kilometerdicke
Gesteinspakete aufeinander gestapelt. Dies kannst du in dem hinter dem Alpenrelief
angebrachten Profil erkennen.
a)
Betrachte das Relief der Alpen und das dahinter angebrachte Profil. Wie kam
es dazu, dass in den Alpen nicht wie üblich jüngeres Gestein auf dem älteren
liegt? Ein Hinweis dazu findest du in der Glarner Überschiebung.
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
b)
Wieso hat die Geländeoberfläche der Alpen in Wirklichkeit nie das Ausmass
angenommen, wie dies auf dem Profil dargestellt wird?
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
7. Isostasie
Ziel:
Du kannst den Begriff Isostasie mit deinen eigenen
Worten erklären und mit Hilfe des Experiments aufzeigen,
welchen
Sacherverhalt
dieser
darstellt.
Du
kannst
jemandem erklären, wieso die Alpen trotz der ständigen
Erosion nicht an Höhe verlieren.
Ausstellungsmaterial:
Thementext „Die Entstehung von Gebirgen“, Experiment
„Isostasie 1“
Noch heute werden die obersten Gesteinsschichten der Alpen von Wind, Wasser
und Eis abgetragen (Erosion). Trotzdem nimmt die Höhe des Gebirges nicht ab. Das
Experiment zur Isostasie zeigt dir dieses Phänomen auf. Probiere es einmal aus!
a)
Im Experiment stehen sechs flexible Plastikkörper auf einer verformbaren
Masse. Die Plastikkörper können mit Kegelhüten beschwert werden. Was
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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stellen diese Elemente in Wirklichkeit dar?
Plastikkörper:
______________________________________________
Kegelhüte:
______________________________________________
Verformbare Masse:
______________________________________________
b)
Im Experiment zur Isostasie kannst du Masseteilchen hinzufügen oder
entfernen. Welchen Vorgängen entspricht das Hinzufügen bzw. Entfernen von
Masseteilchen in der Realität?
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
c)
Man geht davon aus, dass in den Alpen jährlich ein Millimeter der
Gesteinsoberfläche durch Wasser, Wind und Eis abgetragen (erodiert) wird.
Wie viel ist das in deinem bisherigen Leben bzw. im Leben deiner Eltern /
Grosseltern?
___________________________________________________________________
d)
Erkläre, wieso die Alpen trotz der Erosion immer etwa gleich hoch bleiben!
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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6. Lösungen
Nr. 1
a)
b)
Der Kern der Frucht entspricht dem Erdkern. Das Fruchtfleisch repräsentiert
die Mächtigkeit (Dicke) des Erdmantels und die Haut der Nektarine stellt die
dünne Lithosphäre dar.
c)
Erdkruste: ozeanische Kruste (Untergrund der Meere) ca. 6-8 km mächtig,
kontinentale Kruste ca. 30 km mächtig, fester Zustand
Lithosphäre: besteht aus Erdkruste und oberster Teil des Mantels, fester
Zustand, ca. 100 km mächtig, zerbrochen in unterschiedlich grosse Platten
Äusserer Kern: geringerer Druck als im Inneren Kern, daher flüssiger Zustand,
besteht aus Eisen
Innerer Kern: grösste Dichte aller Sphären, metallisch (Eisen), enorm hoher
Druck, daher trotz der hohen Temperatur (ca. 6000°C) fester Zustand.
d)
Erdmantel: viskos = zähflüssig, verformt sich langsam, wird an seiner Basis
vom Erdkern aufgeheizt
Asthenosphäre: am wenigsten zähflüssiger, oberer Teil des Erdmantels, auf
ihr schwimmen die Lithosphärenplatten
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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e)
Obwohl die verschiedenen Gesteine ungefähr gleich gross sind, fällt auf, dass
die Mantelgesteine, welche tiefer unten liegen, merklich schwerer sind als die
Gesteine der Erdkruste.
Nr. 2
a)
Mögliche Lösung: Es sind die verschiedenen Schichten der Erde zu erkennen.
Insbesondere Erdkern, Erdmantel und die Lithosphärenplatten. Es kann
beobachtet werden, wie die Wärme aus dem Erdkern Mantelmaterial
stellenweise erwärmt. Dieses steigt somit aus der Tiefe auf, an der Oberfläche
kühlt es wieder ab und sinkt erneut in die Tiefe. Die Materialzirkulation im
Mantel wirkt sich auch auf die Lithosphärenplatten aus. Diese werden also in
Bewegung versetzt.
b)
c)
Der Stein stammt aus dem Erdmantel und zwar aus der Mantellithosphäre.
d)
Der Erdmantel ist zähflüssig, plastisch. Durch das Auseinanderbewegen der
Platten
gerät
Gesteinsmasse
der
Asthenosphäre
an
divergierenden
Plattenrändern in Oberflächennähe, wo sie abkühlt und erhärtet.
Nr. 3
a)
Die Lithosphärenplatten sind in ständiger Bewegung. Sie schwimmen auf der
zähflüssigen Asthenosphäre und werden durch Konvektionsströme im
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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Erdmantel und vor allem durch das Absinken in Subduktionszonen in
Bewegung versetzt.
b)
Mehrheitlich kontinental: z.B. Eurasische Platte, Nordamerikanische Platte
Rein ozeanisch: Pazifische Platte, Cocos Platte oder Nazca Platte
Gemischte Platte: Antarktische, Indio-Australische oder Karibische Platte
Nr. 4
a)
Vor 230 Mio. Jahren
b)
Ca. 90 Mio. Jahre vor heute
c)
Indien und Madagaskar hingen mit der heutigen Antarktis und Afrika
zusammen.
d)
Individuelle Antworten möglich: Einige Beispiele sind:
- Annäherung an Europa
- Schliessung des Roten Meeres
- Grosser Teil wird überschwemmt
- Schliessung des Mittelmeeres
e)
Die Konvektion ist der Motor der Plattenbewegungen (Kontinentaldrift). Die
Lithosphärenplatten schwimmen auf der zähflüssigen Asthenosphäre.
Warmes Mantel-Material steigt nach oben und, kaltes Mantel-Material (vor
allem die subduzierten ozeanischen Lithosphärenplatten) sinkt nach unten .
Diese Konvektionsströme im Erdmantel übertragen sich auf die Platten.
f)
Aufeinander zu
driftende Platten
Voneinander weg
driftende Platten
Aneinander vorbei
driftende Platten
Fachbegriff
Konvergente Platten
Divergente Platten
Transformstörung /
Konservative Platten
Beispiel
Pazifische Platte und Pazifischer
oder Nordamerikanische
Eurasische
Platte, Mittelatlantischer
und Pazifische Platte
Nazcaund Rücken
Südamerikanische
Platte
Typische
Erscheinungen
Subduktionszonen,
Gebirge, Inselbögen,
Tiefseegraben,
Vulkane, Erdbeben
Jens Kuster
Pascal Christen
Magma tritt an die Erdbeben
Oberfläche,
Mittelozeanische
Rücken
PHZ Luzern
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Nr. 5
a)
Die mächtigen Gebirge finden wir an Stellen, an denen die
Lithosphärenplatten gegeneinander geschoben werden (konvergente
Plattengrenzen).
b)
Die beiden Elemente repräsentieren die Lithosphärenplatten.
c)
Die viskose, verformbare Masse repräsentiert die Asthenosphäre.
d)
e)
Individuelle Lösung (vgl. Antwort zu e)
Es muss aus der Lösung hervor gehen, dass die schwerere Platte (hier
f)
Element) unter die leichtere abtaucht (subduziert). Dabei entsteht auf dem
oberen Element eine Wölbung (Gebirge).
Die Anden in Südamerika entstanden durch das Aufeinandertreffen einer
ozeanischen und einer kontinentalen Platten. Dabei wurde die schwerere
ozeanische Platte unter die kontinentale Platte geschoben (Subduktionszone).
Es entstand ein Gebirge mit zahlreichen Vulkanen. Bei der Entstehung der
Alpen kollidierten nach der vollständigen Subduktion des Tethys-Ozeans
schlussendlich jedoch zwei kontinentale Platten. Dabei werden die
Gesteinspakete überschoben und ein Kollisionsgebirge entsteht.
Nr. 6
a)
Die ursprünglich zusammenhängenden Gesteinsschichten wurden während
der Alpenbildung verfaltet und entlang von Scherflächen übereinander
Geschoben wie zum Beispiel in der Glarner Überschiebung.
b)
Die im Zuge der Alpenbildung geschaffenen Strukturen wurden laufend
abgetragen, also erodiert.
Nr. 7
a)
Plastikkörper: Lithosphärenplatten bzw. Erdkruste
Kegelhüte: zusätzliche Last der Gesteine in den Bergen, entstanden durch
Überschiebung von Gesteinspaketen
Verformbare Masse: Erdmantel bzw. Asthenosphäre
b)
Das Entfernen von Masseteilen widerspiegelt die Abtragung von
Gesteinspaketen durch die Erosion von Wasser, Wind und Eis. Das
Hinzufügen von Masseteilen auf Kolonnen neben dem Gebirge entspricht der
Situation, dass die abgetragenen Gesteine ausserhalb des Gebirges
abgelagert (sedimentiert) werden.
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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c)
Individuelle Lösung!
d)
Wenn Material abgetragen wird, so hebt sich der Gebirgskörper, der auf der
Asthenosphäre schwimmt. Somit kommt ein Teil der Krustenwurzel zum
Vorschein. Dieser Prozess wird Isostasie genannt. Dies ist der gleiche
Prozess, welcher bei einem Schiff beobachtet werden kann, das entladen wird
oder einem Eisberg, der schmilzt.
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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7. Nachbereitungs- und Vertiefungsmaterial
Um im Unterricht die Inhalte noch zu vertiefen und weiterzuführen sind hier noch
Ideen mit Links und Filmtipps aufgeführt.
7.1 Weblinks:

http://www.educ.ethz.ch/lehrpersonen/geographie/unterrichtsmaterialien_geo

http://www.allgemeinbildung.ch

http://www.webgeo.de
7.2 Filme:

Die Erde. Erklärs mir mal. 2002. 51min. ISBN: 3-936736-05

P.M. Die Wissensedition. Meilensteine der Geowissenschaften. 2008. 40min.
ISBN: B-00-0S1KR8-6

Die Entstehung der Alpen: Grünwald, FWU Schule und Unterricht. 16 min.

P.M. Die Wissensedition. 2007. Die Das Herz der Erde. Eine Reise zum
Mittelpunkt der Erde. 40 min.

P.M. Die Wissensedition. 2008. Geologie. Die Welt unter unseren Füssen. 44
min.

BBC. Kollision der Kontinente. 45 min. ISBN: 3-8312-9269-8
7.3 Unterrichtsideen:

Naturkatastrophen thematisieren.
8. Evaluation
Für die Evaluation der Ausstellung, der Arbeitsmappen und des Lerneffektes können
einen Feedbackbogen online ausfüllen.
http://christen.jimdo.com/
Vielen Dank für ihre Rückmeldung!
Jens Kuster
Pascal Christen
PHZ Luzern
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1. Sachanalyse: Plattentektonik und Alpenbildung