1 Geophysikalische Zusammenhänge

1 Geophysikalische
Zusammenhänge
Für das Verständnis geophysikalischer Zusammenhänge und Prozesse wie
beispielsweise Gebirgsbildung, seismische Tätigkeit, Vulkanismus und an­
dere plattentektonische Vorgänge, sind Kenntnisse unterschiedlicher Art
über die endogen formenschaffenden Mechanismen im Bereich der Erd­
kruste und des oberen Erdmantels notwendig.
1.1 Schalenbau der Erde
Die Erde ist eine kugelförmige Zusammenballung aus Materie (ein an den
Polen abgeplatteter Rotationsellipsoid) mit einer Gesamtmasse von etwa
5977 · 1027 g und einer mittleren Dichte von 5,5 g/cm3. Mithilfe geophysika­
lischer (seismischer) Messungen, chemischer Untersuchungen der Minerale
und ihrem Vergleich mit Meteoritenfunden haben sich Erkenntnisse über
den inneren Aufbau des Erdkörpers ergeben, aus denen das Schalenmodell
entwickelt wurde.
Die äußerste Schicht des Erdkörpers bildet die relativ starre Erdkruste. Ihre
durchschnittliche Mächtigkeit beträgt im Bereich der Kontinente 20 – 60,
unter den Ozeanen 5 – 10 km. Sie besteht aus Sedimenten, magmatischen
und  metamorphen Gesteinen. Die Erdkruste hat einen Massenanteil am
Gesamterdkörper von unter einem Prozent. Die Erkenntnisse aus der  Plat­
tentektonik haben ergeben, dass die gesamte Erdkruste in scherbenähnliche
Platten zerbrochen ist, welche auf dem oberen Erdmantel aufliegend relativ
zueinander Bewegungen ausführen können.
Der Erdmantel, bestehend aus oberem Erdmantel, Übergangszone und
unterem Erdmantel, reicht in eine Tiefe von etwa 2900 km und umfasst etwa
drei Viertel der Erdmasse. Im oberen Erdmantel einschließlich der Übergangs­
zone zwischen oberem und unterem Erdmantel finden sich kieselsäurearme,
silikatische Gesteine. Infolge hoher Temperaturen (z. B. 1500 Grad Celsius
in 400 km Tiefe) findet sich ab etwa 100 bis ca. 700 km Tiefe zäh fließende
Gesteinsschmelze. Dort treten nach heutigen Einschätzungen magmatische
1.2 Vulkanismus und Erdbeben
Konvektionsströme infolge Zonen unterschiedlicher Temperaturen auf. Diese
nach oben strebenden Magmaströme gelten als „Motoren“ für die platten­
tek­tonischen Bewegungen. Der oberste Erdmantel wird mit der Erdkruste zur
Lithosphäre (lithos = Stein) zusammengefasst (Untergrenze bei etwa 100 km
Tiefe).
Der Erdkern umfasst eine äußere und eine innere Teilkomponente. Der flüssige
äußere Erdkern in einer Tiefe von etwa 2900 bis 5200 km setzt sich größten­
teils aus Eisenverbindungen zusammen, die durch ihre Fließgeschwindigkeiten
von vermutlich mehreren 10 km pro Jahr das Erdmagnetfeld erzeugen. Der
innere Erdkern in einer Tiefe ab etwa 5200 km besteht aus Eisen und Ni­ckel
(deshalb auch NiFe-Kern) im festen Aggregatzustand infolge des enormen
Drucks (etwa das 3-Millionenfache des Luftdrucks an der Erd­oberfläche).
merke
 Schalenmodell: Das Schalenmodell untergliedert den Erdkörper in
Erdkruste, oberen Erdmantel, Übergangszone, unteren Erdmantel,
äußeren und inneren Erdkern.
 Rotationsellipsoid: Die Erde ist ein an den Polen abgeplatteter Ro­
tationsellipsoid, also keine vollkommene Kugel. Diese Deformation
entstet aus der Drehbewegung.
 Konvektionsströme: In Richtung der Erdoberfläche gerichtete Mag­
maströme im oberen Erdmantel, die als Motor plattentektonischer
Bewegungen gelten.
 Lithosphäre: Feste Gesteinshülle der Erde (Erdkruste und oberer
Mantelbereich).
 Äußerer/innerer Erdkern: Der Erdkern besteht aus einem äußeren,
zähflüssigen Teil und einem infolge des enormen Druckes festen,
inneren Kern, der hauptsächlich Eisen und Nickel enthält.
1.2 Vulkanismus und Erdbeben
Vulkanismus
Der Begriff bezeichnet alle Vorgänge, bei denen Magma (Silikatschmelze)
in die Erdkruste (Subvulkanismus) bzw. zur Erdoberfläche (Oberflächenvul­
kanismus) aufsteigt. Ursache für den Magmaaufstieg ist die Entgasung von