Zusammenfassung Lithosphäre WS 2003/04
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Zusammenfassung Lithosphäre WS 2003/04 – SS 2004 1 Geosphäre 1.1 Geosphäre, Hydrosphäre, Atmosphäre, Kryosphäre und Biosphäre – Wechselwirkungen Geosphäre Feste Erde, 99.98% der totalen Erdmasse. Beinhaltet oberflächennahe Sedimente und Böden, tiefe Sedimentgesteine (Öl, Gas), kristalline Gesteine (Erze), Erdmantel (Vulkane, Erdbeben), Erdkern (Magnetfeld) Einflüsse des Sonnensystems Exzentrizität: 100'000a Ekliptik (Neigungswinkel der Rotationsachse zur Orbitalebene): 40'000a Präzession (Kreiselbewegung): 23'000a Milankovitch-Zyklen: Periodische Schwankungen in den Bahnelementen der Erde ändern die Sonneneinstrahlung. Innerhalb von 100'000 Jahren vergrössert sich das Eisvolumen allmählich und nimmt dann in der Endphase der Eiszeit rasch ab. Zeitgedächtnis der Erde Informationen die in kontinentalen und ozeanischen Böden sowie den Sedimenten enthalten sind, erlauben Rückschlüsse auf Klimaänderungen vor Millionen vor Jahren. Ozeanische und kontinentale Entwicklung Ozeane und Atmosphäre entstanden während früher Erdentwicklungsgeschichte. Bewegungen der Lithosphärenplatten ändern die Form und Topographie der Kontinente, dies hat Auswirkungen auf das lokale und regionale Klima, während das globale Klima durch Ozeane bestimmt wird. Vulkane Wenn Vulkangase über Wolkengrenze steigen können sie global zirkulieren und das Klima beeinflussen. Vulkaneruptionen können zur Ausdünnung der Ozonschicht, globaler Abkühlung in der Troposphäre und verstärktem sauren Regen führen. Pinatubo (1991): Folge: Landrutsche Krakatau (1883): doppelt so stark wie Pinatubo. Folge: Tsunami Tambora (1815): 10x stärker als Pinatubo. Folge: Hungersnot (kein Sommer) Topographie Regionale Effekte: Alpen, Po-Ebene, etc. Lokale Effekte: Bergtäler als Mini-Klimasystem Einfluss der Menschheit Veränderungen geschehen zu schnell als das sich die Erde darauf anpassen könnte. 1.2 Der Planet Erde – Geschichte, Alter, Dimensionen, Oberflächen- und Tiefeninformationen (Eigenschaften der Erde) Erde = Umgebung für Entwicklung und Evolution der Biosphäre Richtige Grösse (kann Atmosphäre halten), Interne Wärmemaschine, Ozeane in Lebenstoleranter Temperatur, Magnetfeld, Atmosphäre © 2004 Ana Sesartic 1 Zusammenfassung Lithosphäre WS 2003/04 – SS 2004 Form der Erde Geoid = hypothetische Oberfläche eines Ozeans, der die gesamte Oberfläche der Erde bedecken würde. Sea level = surface of constant gravitational zone Durchschnittliche Dichte (g/cm3) von: Erde (5.5), Oberflächengestein (2-3) Durchschnittliche Höhe (m): Festland (760), Ozeanboden (3500) Hydrosphäre bedeckt 71% und Festland 21% der Erdoberfläche. 60-65% sind ozeanische Kruste. Ozeane Mittelozeanische Rücken sind wichtige plattentektonische Grenzen wo Krustenmaterial kontinuierlich produziert wird (2.5km3/a). Æ Divergente Plattenränder Vulkanische Inselketten: z.B. Hawaiische Inselkette (langsame Lava) Stationäre Mantel-Hotspots transportieren Magma nach oben und LithosphärenPlatten bewegen sich darüber. Vulkanische Inselbögen: z.B. Indonesien (explosive und schnelle Lava) Ozeanische Kruste wird an Plattengrenzen wieder in den Erdmantel hineingeschoben. Wasser mischt sich mit heissem Gestein und fördert Schmelzen. Subduktionszonen (konvergente Plattenränder): Tiefseegräben auf der dem Ozean zugewandten Seite von vulkanischen Inselbögen Transformstörungen (konservative Plattenränder): Horizontalverschiebungen. Häufig entlang mittelozeanischen Rücken-Systemen beobachtet (z.B. San Andreas Falte). Häufiger Ursprungsort von Erdbeben. Ozeankruste ist allesamt jünger als 200Mio Jahre, Kontinentalkruste ist viel älter. Zusammensetzung und Struktur der Ozeankruste ist homogen: Sediment, Basalt, Gabbro, Mantel Gesteinsmaterial. Die meisten Gesteine der Ozeanböden bestehen aus basaltischen Laven. Kontinente Die höchsten Berge finden sich bei aktiven Plattengrenzen. Berge bilden sich in Subduktionszonen zwischen kontinentalen und ozeanischen Blöcken (Anden) oder bei Kollision von zwei kontinentalen Blöcken (Alpen und Himalaja Æ doppelt dicke Kruste). Kontinente haben die Tendenz an den Rändern zu wachsen, das älteste Material findet sich also in der Mitte der Kontinente (bis 4.2Mrd. Jahre alt). Schalenaufbau Kruste: unter Ozeanen 5-10km unter Kontinenten 30-70km dick. Silikatreich. MOHO: Kruste-Mantel Grenze Mantel: Bis 2900km Tiefe. Eisen- und magnesiumreiche Silikate. Kern: äusserer flüssig (bis 5150km), innerer solide Eisen-Nickel Legierung (bis 6370km) Rheologische Schichtung Die Rheologie ist ein Mass für die Fliess- und Deformierbarkeit eines Materials. Lithosphäre: Kruste und oberer Mantel. Lithosphärenplatten. Fest. Asthenosphäre: Bis 200-500km tief. Partiell geschmolzen, Konvektion. Mesosphäre: Homogen bis zur Kern-Mantel-Grenze Äusserer Kern: Flüssig. Bis 5160km Tiefe. Generiert Erdmagnetfeld. Innerer Kern: Fest © 2004 Ana Sesartic 2 Zusammenfassung Lithosphäre WS 2003/04 – SS 2004 Energiequellen der Erde Interne Wärme: Radioaktivität und gespeicherte Wärme (aus Bildungszeit der Erde) Verursacht Konvektion im Erdmantel Externe Wärme: Sonneneinstrahlung 1.3 Plattentektonik – Eine Revolution für unser Verständnis der Geodynamik Lithosphäre ist feste äussere Schale, die auf einer weichen, partiell aufgeschmolzenen Asthenosphäre schwimmt. 12 Lithosphärenplatten. Plattenrekonstruktion Vor 150Mio Jahren waren alle Kontinente zusammen (Pangea). Dies erhält man, wenn man die Kontinente (entlang dem Kontinentalrand 500m unter Meer) wie ein Puzzle zusammenfügt. Aufbrechen und Auseinandergleiten der Kontinente Ähnlichkeit der Geologie entlang der Küsten auf beiden Seiten des atlantischen Ozeans und ähnliche Formen der Kontinentalränder, sowie Beobachtungen von Eisblöcken liessen auf das Konzept des kontinentalen Drifts schliessen. Divergente Plattenränder – Ausweitung des Ozeanbodens Kontinentale Kruste wird auseinandergezogen und durch partielle Aufschmelzung von unten her ausgedünnt. Die entstandenen Lücken füllen sich mit Magmen und bilden ozeanische Kruste. (seafloor spreading) Zerbrechen der Kontinente und Magmaintrusionen sind zyklische Phänomene. Neue ozeanische Kruste wird entlang mittelozeanischer Rücken gebildet, Erdbeben und Vulkanausbrüche sind Begleiterscheinungen. Kontinentalränder und Sedimentbecken Beim auseinanderdriften sinken die ausgedünnten Plattenränder unter den Meeresspiegel (Übergangskruste). In den keilförmigen Sedimentbecken entlang der Kontinente finden sich Öl- und Gasreserven. Konvergente Plattenränder – Subduktionszonen Lithosphärenplatten kollidieren und bilden Tiefseegräben, untiefe sowie sehr tiefe Erdbeben, gefährliche Vulkane und Gebirgsketten. Subduzierte Gesteinsmassen werden zerdrückt, aufgeheizt und umgeformt (Metamorphose). Aktive Subduktionszonen sind Westküsten von N- und S-Amerika, Aleuten, Japan, Philippinen, Neuseeland, Himalaja. Konservative Plattenränder – Transformstörungen 2 Horizontalverschiebung (transcurrent fault): wachsen im Laufe der Zeit Transformstörung (transform fault): Länge über lange Zeit konstant Seismische Aktivität zwischen den Rückensegmenten (geringe tektonische Aktivität innerhalb einer Lithosphärenplatte) Erdmagnetismus Alle Magnetfelder sind Dipole. Das Erdmagnetfeld verändert sich kontinuierlich. © 2004 Ana Sesartic 3 Zusammenfassung Lithosphäre 2.1 WS 2003/04 – SS 2004 Das Erdmagnetfeld – Räumliche Variationen Externe Komponenten 1% des Totalmagnetfeldes. Sonnenwind aus Plasma elektrisch geladener Teilchen. Verursacht tägliche Variation des Erdmagnetfeldes und ist Ursache von Magnetstürmen. Alle 11 Jahre Intensitätsmaximum Blitze können sich in der Atmosphäre über grosse Distanzen fortpflanzen Interne Komponenten 99% des Totalmagnetfeldes. Flüssiger äusserer Kern wirkt wie ein riesiger selbst-induzierender Dynamo. Magnetisches Feld wird durch das Fliessen (Konvektionsströmung) von elektrisch geladenem geschmolzenen Material generiert. Magnetisierung von Eruptiv- und Metamorphgesteinen in der Kruste. o Induzierter Teil durch magnetische Suszeptibilität der Gesteine verursacht o Remanenter (oder permanenter) Teil durch winzige feste Magnete innerhalb der Minerale oder Körner erzeugt. Æ Aufzeichnung der Richtung des Erdmagnetfeldes am Ort und zur Zeit der Gesteinsbildung. Erdmagnetfeld ist am stärksten an den Polen (60'000-70'000 nT) und am schwächsten am Äquator (30'000nT). Der geomagnetische Dipol ist um 11.4° gegenüber der geographischen Achse geneigt. Die Inklination ist der Winkel zwischen der Richtung des magnetischen Feldes und der Horizontalen. Tan I = 2 tanβ* (mit β* magnetische Breite). Somit kann man die relative Lage der geomagnetischen Pole in der Vergangenheit berechnen. Die magnetische Deklination ist der Winkel zwischen der magnetischen und der geographischen Nordrichtung. 2.2 Das Erdmagnetfeld – zeitliche Schwankungen Schwankungen wegen Variation der Sonnenwindaktivität und Änderungen des magnetischen Erdhauptfeldes. Das Erdmagnetfeld hat sich auch schon häufig komplett umgedreht (alle 100'000 Jahre). Ausserdem beeinflussen die Bewegungen der Kontinente die Gesteinsmagnetisierung. Säkularvariation 2.3 Variationen der Nicht-Dipol-Anteile des Erdmagnetfeldes Stärke des mathematischen "Best-Fit"-Dipol nimmt ständig ab Gesamtes Erdmagnetfeld rotiert westwärts (weil der Erdkern langsamer rotiert als die Erde) Langzeitliche Übereinstimmung der geomagnetischen und geographischen Achsen Über Zeiträume von mehreren tausend Jahren stimmen die mittleren Richtungen der geomagnetischen und geographischen Achsen überein. Inklination der remanenten Magnetisierung kann durch archäologische Proben und Tiefseesedimente bestimmt werden. Die scheinbaren paläomagnetischen Pole können zur Bestimmung der Lage der Kontinente in der Vergangenheit benutzt werden. © 2004 Ana Sesartic 4 Zusammenfassung Lithosphäre 2.4 WS 2003/04 – SS 2004 Scheinbare Polwanderungskurven und Kontinentalverschiebungen Paläomagnetische Polwanderungskurve verbindet die scheinbaren paläomagnetischen Pole in der Zeit. Die Polwanderungskurven passen zusammen, wenn man die Kontinentalränder zusammenbringt. Æ Rekonstruktion von Pangea Die Messung der remanenten magnetischen Inklination erlaubt nur die Bestimmung der Breite des scheinbaren paläomagnetischen Pols. 2.5 Magnetische Polumkehrungen Perioden mit normaler und inverser Magnetisierung wechseln sich spontan ab. Die magnetischen Epochen werden durch vorübergehende Umpolungen unterbrochen. 2.6 Magnetische Streifenmuster auf Tiefseeböden Magnetisierung ozeanischer Krustengesteine zeigt parallele Linien, symmetrisch zu beiden Seiten der mittelozeanischer Rücken. Proben aus einem magnetischen Streifen haben ein einheitliches Alter. Kontinente haben dagegen komplizierte magnetische Muster. Vine-Matthews-Morley Modelle Magma quillt aus dem Ozeanboden nach oben und erhält beim Abkühlen die aktuelle Magnetisation des Erdmagnetfeldes. 3 Die zusätzliche Dimension – Zeit 3.1 Die Prinzipien der Prozesseinheitlichkeit und der Überlagerung Prozesseinheitlichkeit: Prozesse die heute ablaufen, liefen auch in der Vergangenheit ab Überlagerung: Jüngere Gesteine liegen oben, ältere tiefer unten. 3.2 Fossilien und die geologische Zeitskala Fossilien sind innerhalb der Sedimentgesteine erhalten geblieben. Jede geologische Zeitspanne ist durch eine charakteristische Kombination von Fossilien definierbar. Präkambrium: nur Einzeller (4500-750Mio.Jahre, 87% Erdgeschichte) Paläozoikum: Wirbellose und marine Lebensformen (570-245) Mesozoikum: Reptilien, Dinosaurier, erste Säuger (245-66) K/T-Grenze (Kreide/Tertiär): Massenaussterben Känozoikum: Säugetiere und moderne Samenpflanzen (66-heute) 3.3 Natürliche Radioaktivität α-Teilchen: Kerne der Helium-Atomen β-Teilchen: Elektronen die vom Neutron bei Umwandlung in Proton abgestrahlt werden γ-Teilchen: Photonen (Quanten) Radioaktive Gleichungen N t dN ∫N dt = −λ ∫0 dt 0 ln N © 2004 Ana Sesartic N N0 N = ln N − ln N 0 = ln = −λ t N0 N = e − λt N0 N = N 0 e − λt 5 Zusammenfassung Lithosphäre 1 = e − λT 2 3.4 2 = e + λT λT = ln 2 WS 2003/04 – SS 2004 Halbwertszeit T = 0.693 λ Altersbestimmung von Gesteinen und anderen Materialien Einige radioaktive Mineralien (z.B. Zirkon Kristalle mit hohem Urangehalt) bilden sich sobald die geschmolzene Lava zu erstarren beginnt, dann ist t gleich dem Alter des Gesteins. Kohlenstoff-14 Isotop hat Halbwertszeit von 5730 Jahren. 3.5 Alter der Erde Ältestes Gestein wurde in Nord-Kanada gefunden und ist ca. 4.2Mrd Jahren alt. Die Meteoriten und Mondproben besitzen ein alter von 4.55 Mrd. Jahren. Dies ist das Alter der Erde. 4 Gesteine und Minerale Elemente: Substanzen, deren Atome dieselbe Anzahl Protonen haben Isotope: Elemente mit unterschiedlicher Anzahl Neutronen 4.1 Chemische Zusammensetzung von Erd- und Krustengesteinen 10 (u.a. Sauerstoff, Eisen, Silizium) der 92 natürlich vorkommenden Elemente bilden gewichtsmässig 99% aller auf der Erde vorkommenden Gesteine. 4.2 Minerale und Kristalle Minerale sind natürlich vorkommende anorganische chemische Aggregate. Im Allgemeinen aus zwei oder mehr Elementen aufgebaut. Magmatische: aus Schmelze erstarrt. Effusiv und intrusiv. Metamorphe: entstanden durch Hitze und Druck auf bestehende Gesteine. Sediment: Erosion bestehender Gesteine und Wiederablagerung. Amorphe Minerale sind zu schnell abgekühlt und konnten keine Kristalle bilden. Die häufigste Form von SiO2 ist Quarz, ein typisches Mineral in Granit, Sandstein und Quarzgängen. Es bildet ein Prisma mit 6 Seiten und immer gleichen Winkeln dazwischen. Diese äusserliche Symmetrie repräsentiert den inneren Aufbau des Kristallgitters. Symmetrieachsen Triklin (keine Achsen), monoklin (eine 2-fach Achse), orthorhombisch (3 2-fach Achsen), tetragonal (eine 4-fach Achse), trigonal (eine 3-fach Achse), hexagonal (eine 6-fach Achse), kubisch/isometrisch (vier 3-fach Achsen) 4.3 Gesteinsbildende Minerale Feldspäte, Pyroxene, Amphibole, Quarz, Glimmer, Chlorite, Tonmineralien und Olivine gehören zur Silikatgruppe der gesteinsbildenden Minerale und bilden 95% der gesamten kontinentalen und ozeanischen Kruste. Silikat (SiO4)4- Tetraeder bilden einen starken und stabilen Verbund. Sie können durch Metallionen zusammengehalten werden, oder sich die Sauerstoffatome mit © 2004 Ana Sesartic 6 Zusammenfassung Lithosphäre WS 2003/04 – SS 2004 den benachbarten Tetraedern teilen. Es gibt Insel-, Ring-, Ketten-, Bänder-, Schichtund Gerüstsilikate. Feste Lösungen Mischreihen: Komponenten selber sind nicht vermischt, lediglich die Ionen im Kristallgitter. Z.B. in der Mischreihe von Plagioklas ersetzt Al3+ am einen Ende der Reihe eines der Si4+ Ionen am anderen Ende und Ca2+ ersetzt Na+. 4.4 Identifikation eines Minerals Minerale werden identifiziert aufgrund Kristallform, Symmetrie, Härte, Art des Bruchs, Farbe, Lichtreflexion, Dichte und chemischer Eigenschaften. Allgemeine Identifikation von Gesteinen Nach Korngrösse, Kristallform, Struktur und Textur. Extrusiv: Körner oder Kristalle klein, vulkanischen Ursprungs Intrusiv: Körner oder Kristalle gross, plutonischen Ursprungs o Plutone: unregelmässige grossflächige Körper (auch Batholithe) o Dikes: vertikale Gänge o Sills: horizontale Lagergänge 4.5 Magmatische Gesteine Grobkörnig Feinkörnig Sauer Intermediär Basisch Granit Granodiorit Diorit Gabbro Rhyolith Dazit Andesit Basalt Zunahme Kieselsäure-Gehalt Natrium Kalium Zunahme Calcium-Gehalt Magnesium Eisen Saure (felsische) Gesteine enthalten > 60% SiO2 und sind hell. Mafische (basische) Gesteine enthalten 45-52% SiO2 und sind dunkel. Feldspat und Quarz sind dominante Minerale in magmatischen Gesteinen. Bei vulkanischen Eruptionen, bei denen Magma sehr schnell austritt entstehen pyroklastische Gesteine. 4.6 Magmatische Differentiation Magmatische Gesteine stammen direkt aus dem Mantel. Ultramafische Minerale kristallisieren bei sehr hohen Temperaturen aus und sinken zum Boden der Magmakammer. Dabei verarmt die Restschmelze an Eisen und Magnesium und wird mit Siliziumdioxid angereichert. Durch kontinuierliche Ausscheidung von Kristallen bei fortschreitend tieferen Temperaturen bildet sich so eine Gesteinssequenz von ultramafischen über mafische zu felsischen Gesteinen. Mafische Laven: sehr heiss, nicht-explosiv (Hotspots, Ozeanrücken) Saure Laven: kälter, explosiv (Mt.St.Helens, Indonesien) © 2004 Ana Sesartic 7 Zusammenfassung Lithosphäre 4.7 WS 2003/04 – SS 2004 Plattentektonik und der Ursprung von Magma Der meiste Vulkanismus geschieht entlang von Plattengrenzen. Entlang mittelozeanischer Rücken Æ mafisch Oberhalb Subduktionszonen Æ felsisch In Becken hinter Inselbögen Æ mafisch In kontinentalen Riftzonen Æ mafisch Bei intra-Platten Hotspots Æ mafisch In "Flood Basalt" Regionen Æ mafisch Auf ozeanischen Plateaus Æ mafisch Mafische Magma: kommt direkt aus dem Mantel. Hauptsächlich Basalt und Gabbro. Sehr heisse, schnell fliessende Gesteinsschmelze. Felsische Magma: an Subduktionszonen extrudiert. Weniger heiss (weil mit Wasser gemischt, das die Schmelztemperatur absenkt) dafür explosiv und sehr schnelle pyroklastische Ströme verursachend. 4.8 Metamorphe Gesteine Gesteine werden durch Einwirkung von Temperatur und/oder Druck verändert, ohne dass dabei die geschmolzene Phase durchlaufen wird. Kontaktmetamorphismus: Folge hoher Temperaturen bei der Intrusion einer grossen magmatischen Masse Regionalmetamorphismus: grosse Krustengebiete werden hohen Drucken und/oder Temperaturen ausgesetzt Viele Gesteine, die sich heute an der Erdoberfläche befinden, lagen einmal im Tiefenbereich der Grünschiefer Fazies (moderate Temperaturen und Drucke). Weitere metamorphe Fazies sind Amphibolit (T hoch, Druck mittel bis hoch), Granulit (T hoch, Druck mittel bis sehr hoch), Blauschiefer (T tief, Druck sehr hoch), Eklogit (T hoch, Druck sehr hoch) 5 Erdbeben und das Erdinnere Über 95% aller Erdbeben liegen entlang der tektonischen Plattengrenzen. IntraPlatten-Erdbeben ereignen sich entweder im näheren Umfeld von Hotspot Vulkanen oder entlang von aktiven bzw. bis vor kurzem aktiven Riftsystemen. 5.1 Erdbebenschäden Viele der durch Erdbeben verursachten Schäden stehen in Verbindung mit mangelhafter Konstruktion, verflüssigen der Böden, Feuer, Erdrutsche und Tsunamis. Ein weiteres Problem sind die Zerstörung der Kommunikationseinrichtungen, Strassen, Schienen, Telefon-, Strom- und Wasserleitungen. Achtung: es besteht kein direkter Zusammenhang zwischen der Magnitude und den Schäden! Tsunamis Sind langperiodische Meereswellen, die sich mit hohen Geschwindigkeiten ausbreiten. In tiefen Gewässern haben sie kleine Amplituden, in Küstennähe werden sie 30-70m hoch. Sie werden erzeugt durch unterseeische Vulkaneruptionen, Erdbeben und Erdrutsche, und kommen v.a. im Pazifik vor. 5.2 Theorie des elastischen Rückpralls Fast alle Erdbeben entstehen durch relative Verschiebungen der benachbarten Materialblöcke. Während die Verformung sich im Umfeld der Störung akkumuliert, staut sich die Spannung entlang der Störungsebene an. Die Reibungskraft, die die © 2004 Ana Sesartic 8 Zusammenfassung Lithosphäre WS 2003/04 – SS 2004 Blöcke zusammenhält, kann lediglich einen bestimmten Spannungsbetrag aufnehmen. Gibt sie nach, so kommt es zur plötzlichen Bewegung der beiden Blöcke. 5.3 Seismische Wellentypen P-Welle: benachbarte Regionen werden nach einander komprimiert oder auseinandergezogen. Die Partikel oszillieren parallel zur Ausbreitungsrichtung. PWellen haben die höchsten Geschwindigkeiten (6km/s in Kruste, 8km/s in Mantel) und sind der einzige Wellentyp, der auch Flüssigkeiten und Gase durchlaufen kann. S-Welle: Partikel bewegen sich senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle. Hat höhere Amplituden als P-Welle und breitet sich nicht durch Flüssigkeiten aus. (3km/s in Kruste, 4.6km/s in Mantel) Rayleigh-Welle: Oberflächenwelle, retrograd elliptische Partikelbewegung Love-Welle: Oberflächenwelle, horizontal polarisierte S-Welle Oberflächenwellen verursachen die meisten Schäden, da sie hohe Amplituden haben. 5.4 Erdbebenparameter Magnitude A M = log + σ ( ∆, h ) A: Amplitude, T: Periode, ∆: Distanz zum Erdbebenherd T h: Tiefe, σ ( ∆, h ) : Kompensationsterm für Variable Distanz und Tiefe Wenn die Magnitude um 1 ansteigt, steigt die Amplitude um Faktor 10 und die Energie des Erdbebens um Faktor 32. Grosse Erdbeben (M > 7) sind selten, setzen jedoch 90% der totalen Energie frei. Epizentraldistanz, Epizentrum und Hypozentrum Epizentraldistanz = Differenz zwischen dem P- und S-Wellen Einsatz. Das Erdbeben muss auf einem Kreis liegen, dessen Radius gleich der Epizentraldistanz ist. Epizentrum: Länge und Breite des Bebens (Bebenursprung an Oberfläche) Herdtiefe: Tiefe des Bebens Hypozentrum: Länge, Breite und Herdtiefe (Bebenursprung in der Tiefe) Herd: Punkt der Erdbeben Entstehung Intensität Mass für die lokalen Effekte und Schäden, basierend auf Beobachtungen. Æ 12-stufige MSK-Intensitätsskala Herdflächenlösungen bzw. Herdmechanismen Beinhalten Information über die Orientierung der Störung und die Richtung der Bruchbewegung. Da es auf der Bruchfläche und auf der Hilfsebene keine direkten PWellen gibt, bezeichnet man diese als Null- oder Knotenflächen. Aufgrund seismischer Informationen gibt es immer zwei mögliche Herdflächenlösungen, die richtige wird mit Hilfe lokaler Geologie bestimmt. Bei geneigtem Bruch erscheinen Herdlösungen an Oberfläche als Mondsichelförmige Muster. - + + - © 2004 Ana Sesartic + Kompression des Materials Dekompression des Materials Herdflächenlösung für Transformstörung 9 Zusammenfassung Lithosphäre 5.5 WS 2003/04 – SS 2004 Erdbebenparameter und Plattentektonik An Mittelozeanischen Rücken, Transformstörungen und innerhalb der Kontinente kommen nur untiefe (< 100km) Beben vor. Untiefe bis tiefe Beben kommen in Subduktionszonen vor, wobei die tieferen Beben immer landeinwärts der Inselketten oder des aktiven Kontinentalrandes liegen. Durch Erdbeben definierte geneigte Ebenen (Wadati-Benioff-Zonen) kennzeichnen die unter dem Kontinentalrand oder Inselbogen subduzierte Lithosphäre. In oberen 100km ereignen sich Beben zwischen der subduzierten und überlagernden Platte. In tieferen Regionen liegen Bebenherde innerhalb der subduzierten Platte. Herdflächenlösungen entlang der mittelozeanischen Rücken sind Abschiebungen. Die Versetzungen sind Folgen von Transformierschiebungen. Wenn sich in Subduktionszonen die subduzierte Platte biegt, erfährt sie Extensionsspannung entlang ihrer oberen Kante. Dies führt zur Bildung kleiner Gräben und entsprechenden Abschiebungen. Damit verbundene Erdbeben sind am gefährlichsten. 5.6 Die Struktur der Erde Im äusseren Kern werden keine S-Wellen beobachtet, da sie sich nicht durch Flüssigkeiten ausbreiten können. Die scharfen Sprünge in der P-Wellengeschwindigkeit treten dort auf, wo die Kristallstrukturen der Mantelsilikate in kompakte Form übergehen. An der Kern-Mantel Grenze fällt die P-Wellengeschwindigkeit wegen dem Übergang vom dichten, festem Mantelsilikatmaterial zu einer flüssigen EisenNickel-Schwefel-Legierung des äusseren Kerns. Ein letzter Geschwindigkeitssprung findet beim Übergang vom äusseren flüssigen Kern zum inneren, festem EisenNickel-Schwefel-Kern statt. Unter dem Molassebecken befindet sich die Moho in 32km Tiefe während sie unter den Zentralalpen in 60km Tiefe liegt. Æ Verdoppelung der Krustenmächtigkeit in Alpen und Himalaja Gebirge. © 2004 Ana Sesartic 10
