IV. DIE ERDE ALS EIN GESTEINSPLANET

IV. DIE ERDE ALS EIN GESTEINSPLANET
I. DIE STRUKTUR, DIE PHYSIK UND DER STOFFLICHE AUFBAU DES ERDINNEREN
1. Machen wir eine Reise in das Erdinnere!
1.1 Wie erforscht man das Erdinnere?
Aufgabe 1.: Unterstreiche im folgenden Text, welche Wissenschaften zur Forschung des Erdinneren beitragen!
Es fing nur im 20. Jh. an, das Erdinnere genau kennen zulernen. Die wissenschaftlichen Forschungen und Methoden entwickelten sich
nur bis auf dieser Epoche auf dem entsprechenden Niveau. Die tiefsten Bergwerke, die sich in Südafrika befinden, sind nur max. 3,5 km tief.
Die tiefsten Forschungsbohrungen in Deutschland erreichten die Tiefe von 15 km. Aber der durchschnittliche Radius der Erde beträgt 6378
km. Dementsprechend die Bergwerke und die Bohrungen bedeuten nur einen Kratz in die Erdoberfläche, obwohl sie uns zahlreiche
Informationen darüber bieten, was für physische Verhältnisse – Temperaturen, Druck, Aggregatzustand – im Erdinneren herrschen.
Auch die Untersuchung des Vulkanismus – erforscht von der Vulkanologie, der Geologie, der Geochemie – bietet unmittelbar
Informationen darüber, welche Temperaturverhältnisse, welche chemische Zusammensetzung für die inneren Bereiche der Erde
charakteristisch sind. Die Untersuchung der Erdbebenwellen – erforscht von der Seismologie –, der Verteilung der Schwerkraft und des
Erdmagnetismus – erforscht von der Geophysik – gibt indirekt immer genauere Daten über die physischen Verhältnisse des Erdinneren.
Aufgabe 2.: Wähle im vorliegenden Text die Grundbereiche der Forschungen dieser Wissenschaften aus und schreibe
sie in die Kästen ein!
Aufgabe 3.: Warum bieten uns die Erdbeben nutzbare Informationen über die Verhältnisse des Erdinneren? Du wirst es
wissen, wenn du den Lückentext löst!
Bitte richtig einsetzen:
der | der | auf | in | in | Davon | in | sich | Die | den | die | Während | den | der | das |
_ _ _ Druckspannungen, die _ _ der Erdkruste entstehen, lösen _ _ _ _ als
Erdbeben auf. Die Erdbebenwellen pflanzen sich nicht nur _ _ _ der Erdoberfläche
fort, sondern mehr Km tief _ _ Richtung des Erdinneren auch. _ _ _ _ _ _ _ der
Untersuchung _ _ _ Erdbeben erfuhren die Seismologen, dass sich _ _ _
Fortpflanzungsgeschwindigkeit und die Fortpflanzungsrichtung _ _ _ Erdbebenwellen
an _ _ _ Grenzflächen, wo _ _ _ Aggregatzustand, die Dichte und die
Druckverhältnisse unterschiedlich sind, verändern. Die Erdbebenwellen werden
absorbiert oder reflektiert oder einfach erlöschen. _ _ _ _ _ folgerte man darauf, dass
_ _ _ Erdinnere keine einheitliche Struktur hat, sondern gliedert sich entlang _ _ _
Grenzflächen _ _ verschiedene Schichten.
Bild III/1 Fortpflanzung der Erdbebenwellen im Erdinneren
1.2 Was ist für das Erdinnere typisch?
Die Geophysiker und die Planetologen sind der Meinung, dass die innere Struktur der Erde schon im frühen
Abschnitt unseres Planeten – sowie das ganze Sonnensystem – von den Elementen der Gas- und Staubwolke
entstand. Während die Erde rotiert und sich abkühlt, durch die Schwerkraft (Gravitation) differenzierten sich die
Stoffe, die Elemente und ordneten sich kugelsymmetrisch in Schalen an. So hat die Erde eine Schalenstruktur.
DIE KUGELSCHALEN nennt man als innere Geosphären. Alle verfügen über eigenartige physische Verhältnisse.
Aufgabe 4.: Was ist der Grund der Schalenstruktur des Erdinneren? Unterstreiche die Antwort darauf im vorliegenden Text!
Name
DIE ERDKRUSTE
DER
ERDMANTEL
DER ERDKERN
Der
Obermantel
Der
Untermantel
Der äußere
Kern
Der innere
Kern
Durchschnittstiefe
Dichte
der
(g/cm3)
Untergrenze
(Km)
10–70 2,7–3,3
Druck
(Atm)
Temperatur
(°C)
10 000
2500
Aggregatzustand
fest
fest, aber zeit- und
stellenweise
glühend, plastisch
700
4,3
2900
5,5
1 500 000
4000
fest
5100
10,0
3 500 000
4300–5000
flüssig (?)
6370
13,3
5000–6000
fest
Bild III/3 Veränderung von Druck und
Dichte im Erdinneren
Tabelle III/2 Die physischen Merkmale der inneren Geosphären
46
Aufgabe 5.: Wie heißen die mit Nummern gekennzeichneten Kugelschalen des Erdinneren!
1/a. ......................................................
1/b. .....................................................
2/a. ......................................................
2/b. .....................................................
3. .........................................................
1.2.1 Die Erdkruste
Sie ist die äußerste, feste Schale der Erde. Sie hat im Durchschnitt eine Stärke von 35-70 km, ihr Anteil an
Gesamtmasse der Erde beträgt nur 1 %. Ihre Aufbaustoffe sind die Mineralien und die Gesteine. Nur diese Sphäre
der Erde lässt sich durch direkte Probenentnahme untersuchen. Es gibt die kontinentale Kruste, die im Durchschnitt
eine Stärke von 30-90 km hat. Ihre Gesteine sind max. 3,5–3,8 Mrd. Jahre alt. Ihr Aufbau ist komplizierter. Sie hat
einen oberen Bereich, der reicher an Silikatmineralien (Si, Al, O) und ärmer an Metallmineralien (Fe, Mg, O) ist.
Diese „Granitkruste” hat eine Dichte 2,5-2,7 g/cm3. Ihr unterer Bereich ist ärmer an Silikaten und reicher an Metallen.
Diese „Basaltkruste” hat eine Dichte von 3,0 g/cm3. Die Grenzfläche zwischen den beiden Krustenteilen liegt in der
Tiefe von 15-20 km. Es gibt auch die ozeanische Kruste, die im Durchschnitt eine Stärke von 7-11 km hat. Sie
besteht nur aus der Basaltkruste, sie ist reich an Metallen. Ihre Gesteine sind max. 200 Mio. Jahre alt.
Auf der Erdkruste liegt auch Ablagerung (Sedimentschichten), die eine Stärke von 0-10 km hat.
Aufgabe 6.: Vergleiche die kontinentale und die ozeanische Kruste miteinander anhand des Textes! Fülle die Tabelle mit
der Verwendung der schräg gedruckten Ausdrücke aus!
Merkmale
a) Silikatengehalt (mehr / weniger)
b) Metallengehalt (mehr / weniger)
c) Chemische Zusammensetzung
(granitähnlich / basaltähnlich)
d) Dichte (größer / kleiner)
e) Stärke (dünner / dicker)
f) Alter (älter / jünger)
Kontinentale Kruste
Ozeanische Kruste
1.2.2 Der Erdmantel
Er ist auch fest, reicht bis zur Tiefe von 2900 km. Sein Anteil an Gesamtmasse der Erde beträgt ca. 68 %. Mit
zunehmender Tiefe erhöht sich der Anteil der schwereren Metallelemente.
Begriffe:
Der feste, obere Bereich des Mantels bildet zusammen mit der Erdkruste
Die Lithosphäre: Die Gesteinshülle, die von der Erdkruste und dem
die sog. LITHOSPHÄRE. Sie bildet keine einheitliche Schale, sie gliedert sich
festen Obermantel umfasst ist. Sie
horizontal in unterschiedlich große, bewegliche Gesteinsplatten, die nicht mit
hat unter den Festländern eine Stärke
Kontinenten oder Ozeanen übereinstimmen.
von 70–120 km, unter den Ozeanen
Unter der Lithosphäre befindet sich die ASTHENOSPHÄRE, in der sich wegen
eine Stärke von 35-70 km.
Die Asthenosphäre: Die „Fließdes Temperatur- und Druckunterschiedes langsame Materialströme bewegen. Die
zone” im Obermantel, die glühend,
Stromgeschwindigkeit der zähflüssigen Schmelze beträgt etwa 3 bis 5 cm je Jahr.
plastisch ist.
Auf dieser „Fließzone” bewegen sich die steifen Lithosphäreplatten.
Aufgabe 7.: Was ist für die Lithosphäre typisch? Entscheide, welche Feststellung richtig und welche falsch ist!
…
…
…
…
…
…
…
A.
B.
C.
D.
E.
F.
G.
Die Lithosphäre ist von der Erdkruste gebildet.
Die Lithosphäre ist in Gesteinsplatten geteilt.
Die Lithosphäre ist unter den Festländern dünner als unter den Ozeanen.
Die Lithosphäre besteht aus der Erdkruste und aus dem festen Teil des Obermantels.
Die Lithosphäre ist unter den Festländern im Durchschnitt 70-120 km stark.
Die Lithosphäre ist eine einheitliche Schale der Erde.
Die Lithosphäre hat unter den Ozeanen im Durchschnitt eine Stärke von 35-70 km.
1.2.3 Der Erdkern
Er liegt von der Tiefe von 2900 km. Sein Anteil an Gesamtmasse der Erde beträgt ca. 31 %. Er besteht aus
Metallen, v.a. aus Eisen und Nickel. Der äußere Bereich ist nach heutigen Erkenntnissen flüssig (?), der innere ist fest.
Aufgabe 8.: Auf welche Sphäre des Erdinneren beziehen sich die untenstehenden Feststellungen? Schreibe den Buchstaben der
entsprechenden Sphäre neben die Feststellung! (Einer Feststellung können mehr Sphären zuordnen!)
47
A) der innere Kern
B) der äußere Kern C) die Asthenosphäre D) die untere „Basaltkruste“ E) die obere „Granitkruste“
1. Es ist der Bereich der ozeanischen Kruste. …………………….
2. Das Material dieser Sphäre ist glühend, plastisch. …………………..
3. Es ist auch „Fließzone“ im Obermantel bezeichnet. ……………………..
4. Es ist von silikatreichen und metallarmen Gesteinen aufgebaut. ………………………
5. Es ist der flüssige Bereich des Erdinneren. …………………..
6. Die Materialströme dieser Sphäre halten die Lithosphäreplatten in Bewegung. …………………….
7. Bis zur unteren Grenze dieser Sphäre erhöht sich die Temperatur relativ regelmäßig. ………………….
8. Es ist der feste Bereich des Erdinneren. ……………………
9. Es besteht aus Eisen- und Nickelverbindungen. ………………………
2. Die Physik des Erdinneren
2.1 Wie hoch ist die Temperatur im Erdinneren?
Aufgabe 9.: Betrachte die Daten der Tabelle III/2 und stelle fest, wie sich die Temperatur im Erdinneren verändert! Unterstreiche
die richtige Antworte von den schräg gedruckten Varianten!
Sie nimmt mit zunehmender Tiefe sprunghaft - allmählich, aber gleichmäßig - ungleichmäßig zu.
Der Wert der Erhöhung der Temperatur – DER GEOTHERMISCHE GRADIENT
Begriffe:
(Tiefenstufe) – liegt bis zur Untergrenze der Erdkruste im Durchschnitt bei
Der geothermische Gradient: Der
3 °C/100 m. Der echte Wert ist von den Wärmeströmen abhängig, in vulkanisch
Wert der Temperaturerhöhung im
Erdinneren, er liegt durchschnittlich
aktiven Zonen höher, in den Gebieten der Urmassive niedriger.
bei 3 °C je 100 m.
Die geothermische Energie, die die Grundenergie verschiedener geologischer
Prozesse ist, hält die sog. inneren Kräfte in Bewegung. Sie entsteht durch den Zerfall der radioaktiven Elemente
(Uranium, Thorium) in der Erdkruste und im Obermantel. Die in tieferen Bereichen frei werdende Wärmeenergie muss
irgendwie das Erdinnere verlassen. Diese Orte sind die aktiven Vulkane.
Aufgabe 10.: Betrachte die folgenden Daten, dann löse die Aufgaben! Der Wert des geothermischen Gradienten liegt …
a) in den Bergwerken von Südafrika bei 1 °C/100 m
b) in Ungarn bei 6 °C/100 m
°C
c) an Vesuv bei 14 °C/100 m
600
500
d) im Durchschnitt bei …. °C/100 m
400
a) Der tiefste Bergwerk der Erde in Südafrika ist ca. 3500 m tief. Stelle
300
auf Säulendiagrammen dar, wie hoch die Temperatur in derselben
200
100
Tiefe ist, wenn sie auf der Erdoberfläche bei 15 °C liegt. Markiere
0
auch die Temperaturwerte! Im Fall von Ungarn schreibe den Weg der
Südafrika
Ungarn
an Vesuv
Durchschnitt
Rechnung auf!
m
…………………………………………………………..
6000
…………………………………………………………..
5000
b) Stelle auf Säulendiagrammen dar, in welcher Tiefe die Temperatur
den für den Menschen unerträglichen Wert von 50 °C erreicht. Markiere
auch die Tiefenwerte! Im Fall von Ungarn schreibe den Weg der
Rechnung auf!
…………………………………………………………..
…………………………………………………………..
4000
3000
2000
1000
0
Südafrika
Ungarn
an Vesuv
Durchschnitt
Aufgabe 11.: Schlag nach, wie sich die Geothermie (Erdwärme) ausnutzen lässt! Sammle Daten, Informationen, Bilder darüber!
2.2 Wie hoch sind der Druck und die Dichte im Erdinneren?
Aufgabe 12.: Betrachte die Daten der Tabelle III/2 und das Bild III/3 und stelle fest, wie sich der Druck und die Dichte im
Erdinneren verändern! Unterstreiche die richtigen Antworten von den schräg gedruckten Varianten!
Der Druck steigt mit der zunehmenden Tiefe gleichmäßig – ungleichmäßig an. Im Erdkern herrscht so hoher
Druck, dass es keine normale Atomstruktur gibt.
Die Dichte der Erde ist im Durchschnitt 5,57 g/cm3. Sie steigt aber mit
der Tiefe gleichmäßig – ungleichmäßig an, so verändert sie sich in den
bestimmten Tiefen sprunghaft, die die Grenzflächen sind, durch die die
einzelnen Kugelschalen voneinander getrennt sind. Hier verweisen auch die
seismischen Wellen auf Veränderungen.
2.3 Was ist der Erdmagnetismus?
Er wurde von den Chinesen schon im Altertum entdeckt. Die Erde hat
zwei magnetische Pole: der magnetische Nordpol (71° N; 96,5° W) und der
magnetische Südpol (72,5° S; 155° O), so dass die Erde ein Dipolmagnet ist.
48
Bild III/4 Magnetfeld der Erde
Aber die geographischen und magnetischen Pole sind nicht identisch, sie
stimmen nicht überein. Diese Abweichung ist die magnetische Deklination. Sie
erreicht für verschiedene Orte einen unterschiedlichen Wert und sie ist auch für
den gleichen Ort nicht konstant, da die magnetischen Pole von Zeit zu Zeit
wandern.
Begriffe:
Die magnetische Deklination: Der im
Winkel ausgedrückte Wert der Abweichung zwischen der geographichen und magnetischen N-S Richtung.
Woher dieses Magnetfeld stammt, ist noch nicht völlig klar. Es gibt die sog. Dynamo-Theorie: Der Erdkern besteht aus Eisen, der
magnetisierbar ist. Der innere Kern ist fest, der äußere ist aber flüssig. Die zwei Kernbereiche drehen sich mit ungleicher
Geschwindigkeit, so dass zwischen denen wegen der Reibung elektrischer Strom entsteht. Der Strom bildet ein Magnetfeld um sich
heraus. In diesem Sinne ist die Erde ein Elektromagnet.
3. Die Chemie des Erdinneren
3.1 Welche Stoffe bauen die Erde auf?
Die Erdkruste besteht aus 92 chemischen Elementen, von denen 8
Elemente in entscheidender Mehrheit sind. Von diesen Elementen bilden sich
die Verbindungen wie SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MgO, die die Grundstoffe der
Mineralien sind.
Die chemische Zusammensetzung
der Erdkruste in Prozent
Silizium;
28,2
Sauerstoff;
46,4
Aluminium;
8,2
sonstige; 0,7
Eisen; 5,6
Calcium; 4,1
Natrium; 2,4
Kalium; 2,1
Magnesium;
2,3
Bild III/5 Die Elemente der Erdkruste
Gut zu wissen!
Was ist für den Aufbau des Erdinneren typisch?
Aus welchen Kugelschalen besteht das Erdinnere?
Was sind die Eigenschaften dieser Schalen?
Was ist für die Lithosphäre und die Asthenosphäre typisch?
Wie verändert sich die Temperatur im Erdinneren?
Was ist die Geothermie, woher stammt diese Energie und worauf kann man sie ausnutzen?
Was ist für das Magnetfeld der Erde typisch und was ist seine Funktion?
Welche Dichten- und Druckverhältnisse herrschen im Erdinneren vor?
Welche chemischen Elemente und Verbindungen bauen die feste Erdekugel auf?
II. VON DER WANDERUNG DER KONTINENTE BIS ZUR PLATTENTEKTONIK-THEORIE
1. Wie kam man darauf, dass sich die Lithosphäreplatten bewegen?
Bereits im 19. Jh. war es vielen Wissenschaftlern aufgefallen, dass z. B. die Küsten
Südamerikas und Afrikas, die beiden Küsten des Roten Meeres zueinander passen. Die
Theorie der Wanderung der Kontinente arbeitete der deutsche Meteorologe Alfred
Wegener im zweiten Jahrzehnt des 20. Jh. aus. Nach dieser Theorie bildeten die Kontinente
der Erde einst ein zusammenhängendes Festland – nach Wegener als Pangäa bezeichnet.
Später brach Pangäa auseinander, seine Teile verschoben sich langsam auf ihre
gegenwärtigen Stellen. Seine Theorie versuchte Wegener mit zahlreichen Beweisen zu
untermauern. Aber Wegener hatte keine Erklärung dafür, was der „Motor“ für die
Bewegung der Kontinente sein könnte. Deshalb wurde die Theorie unter den Geologen mit
Skepsis genommen und abgelehnt.
In den 70er Jahren im 20. Jh. begann eine neue Epoche in den Geowissenschaften.
Zufolge der sog. Plattentektonik-Theorie bildet die Lithosphäre keine einheitliche Schale,
sondern besteht aus mehreren größeren und kleineren Platten. Sie liegen nebeneinander und
sind ständig in Bewegung, sie stoßen aneinander oder entfernen sich auseinander.
Die neu ausgearbeitete Theorie basiert auf revolutionären Erkenntnissen. Den größten
Durchbruch brachten die Tiefseeforschungen auf dem Meeresgrund mit.
•
Von den Forschungsschiffen zahlreiche Tiefbohrungen
•
Durch Radarwellen die Oberfläche des Meeresgrundes
Bild III/6 Wanderung der Kontinente
•
Fotoaufnahmen von dem Tiefseegrund: darauf aktive Basaltergüsse und untermeerische
Thermalquellen
Durch diese Tatsachen wurde es bewiesen, dass der Ozeansgrund vulkanisch aktiv ist.
Durch die Tiefbohrungen wurden die folgenden Tatsachen auch klar:
1. Das älteste Gestein vom Ozeansgrund ist nicht älter als 200 Mo. Jahre, d.h. der Ozeansgrund auf der Erde ist im geologischen Sinne jung.
2. Die Gesteine sind immer älter, je weiter von der Ozeansmitte entfernt liegen.
3. Die Meeressedimente sind von der Ozeansmitte entfernt bis zu den Küsten immer dicker.
4. Der Basalt vom Ozeansgrund hat magnetisierbare Mineralien. Nach den paläomagnetischen Messungen wurde klar, dass von der Ozeansmitte
entfernt Basaltstreifen sind, die entweder normal (heutige) oder umgekehrt magnetisch sind. Diese magnetischen Streifen sind von den beiden
49
Aufgabe 1.: Lies den Text durch, dann löse die Aufgaben!
a) Beantworte die folgenden Fragen anhand des Textes!
1) Was war die Grundlage der Wegener-Theorie?
2) Wie nennt man die revolutionäre Theorie in den Geowissenschaften?
b) Markiere es aus dem Text!
Was sind die wichtigsten Aussagen dieser Theorie?
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
c) Was sind die Beweise für diese Theorie!
Bild III/6. Alter des Ozeanbodens
2. Wie bewegen sich die Lithosphäreplatten?
Aufgabe 2.: Betrachte das Bild III/7 und antworte auf die Frage!
Was ist die Grundlage der Plattenbewegung?
......................................................................................................................................................
Die Lithosphäre gliedert sich in 7 größere und mehr kleinere Platten, von denen
einige nur Ozeane tragen, andere hingegen sowohl Festländer als auch Ozeane.
Aufgabe 3.: Wie heißen die mit Großbuchstaben gekennzeichneten Lithosphäreplatten?
Bild III/7. Konvektion in der
Asthenosphäre
A. ………………………
E. ………………………
I. ………………………
B. ………………………
F. ………………………
J. ………………………
C. ………………………...
G. ………………………
K. ………………………
D. ………………………
H. ………………………
L. ………………………
Aufgabe 4.: Wie können sich die Gesteinsplatten im Verhältnis zueinander bewegen? Schreibe auf die Punktlinie!
a. ................................................
b. ....................................................
c. ...............................................
2.1 Die sich auseinander entfernenden (auseinanderdriftenden) Plattenränder
In der Asthenosphäre gibt es langsame horizontale und vertikale
Materialströme. Nach der Oberfläche dringendes Material spaltet die
Kruste. Dadurch nimmt allmählich der Druck ab und dringt dieses von
der Unterkruste und der Asthenosphäre stammende geschmolzene
Material hinauf. Es erhöht und sprengt weiter die Kruste, deswegen
entstehen Tiefenbrüche, sog. SPALTEN (Rift valley). Sie öffnen sich
und das Meerwasser kann eindringen. So entsteht ein neuer Ozeansarm.
(Aber nicht jederzeit, der Vorgang kann unterbrochen werden.)
Diese Zonen lassen sich als eine Öffnungszone betrachten. Die
Plattenränder entfernen sich voneinander, von der zentralen Spalte.
Das aufdringende, glühende Basaltmagma wird an den Plattenrändern
fest, so erneuert sich, bildet sich ständig die ozeanische Basaltkruste.
Bild III/8 Öffnung eines Ozeans (Auseinanderdriften der Platten)
So sind diese Orte zunehmende Plattenränder.
Auf den beiden Seiten der Spalte erstrecken sich die MITTELOZEANISCHEN RÜCKEN: etwa 2000-4000 m hohe, lange Bergzüge auf dem Ozeansgrund. Ihre Gesamtlänge
beträgt etwa 80 000 km.
Aufgabe 5.: Suche auf der Karte von geologischer Struktur der Erde im Atlas Beispiele für die mittelozeanischen Rücken
und die kontinentalen Öffnungszonen (Gräben)!
……………………………………………………………………………………………………………..
50
2.2 Die sich aufeinander nähernden und zusammenstoßenden Plattenränder
Beim Zusammenstoß schiebt sich eine der Krustenplatten teilweise in die Tiefe unter, teilweise presst sich an den Rand
der anderen Platte an.
In die Asthenosphäre untertauchende Kruste schmilzt ein, deshalb sind diese Zonen vernichtenden Plattenränder. Da
die beiden Platten zusammenstoßen, lassen sich diese Orte als eine Schließungszone betrachten.
Es gibt drei Varianten:
2.2.1 Zusammenstoß einer kontinentalen und einer ozeanischen Platte
Ihre Dichte, Stärke und ihr stofflicher Aufbau sind unterschiedlich. Die dünnere ozeanische Platte, die eine
größere Dichte hat, taucht unter die kontinentale Platte. Teilweise schmilzt sie in die Asthenosphäre ein, teilweise
presst mit der sich angehäufte Meeresablagerung auf den Rand der kontinentalen Kruste.
Das Untertauchen führt zum Entstehen eines TIEFSEEGRABENs.
Aufgabe 6.: Suche auf der Karte von geologischer Struktur der Erde im Atlas Beispiele für diese Plattenränder und die
zu denen gehörenden Tiefseegräben!
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
2.2.2 Zusammenstoß zweier ozeanischer Platte
Der ältere Krustenteil, der größere Dichte und dickere Stärke hat, taucht unter die jüngere Kruste. Im Streif des
Zusammenstoßes erstreckt sich da auch ein Tiefseegraben.
Aufgabe 7.: Suche auf der Karte von geologischer Struktur der Erde im Atlas Beispiele für diese Plattenränder und die
zu denen gehörenden Tiefseegräben!
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
2.2.3 Zusammenstoß zweier kontinentaler Platte
Die ozeanische Kruste vernichtet sich völlig zwischen den
zwei sich nähernden kontinentalen Platten. Beim
Zusammenstoß zweier kontinentaler Platte ist ein
Untertauchen der einen unter die andere aufgrund ihres
Gleichgewichts nicht möglich: ein Teil der Platten häuft sich
auf den Plattenrand an, andere Teile der Platten presst unter
den anderen Plattenrand und hebt ihn hoch.
Beim Zusammenstoß können auch kleinere Mikroplatten
umbrechen und sich selbstständig bewegen, rotieren und
anpressen.
Aufgabe 8.: Suche auf der Landkarte von geologischer Struktur der
Erde im Atlas Beispiele für diese Plattenränder!
…………………………………..………………………....
…………………………………..………………………....
……………………………………………………………..
Bild III/9 Die Teilprozesse der Plattentektonik
2.3 Die sich aneinander verschiebenden Plattenränder
Bei tief in den Obermantel
hinabreichenden Bruchlinien können
sich die Plattenränder aneinander vorbei
bewegen. Die Plattenränder verschieben
sich aneinander entlang eines großen
Querbruches so wie z.B. bei der St.
Andreas–Bruchlinie in Kalifornien (seit
50 Mo. Jahren war die Verschiebung
hier ca. 280 km).
Bild III/11 St. Andreas-Bruch
Bild III/10 Der St. Andreas-Bruch
51
Aufgabe 9.: Was kennzeichnen die Großbuchstaben in der untenstehenden Abbildung? Schreibe nach die Feststellungen
den entsprechenden Buchstaben der Abbildung! Ein Buchstabe kann zu mehreren Feststellungen passen!
A. ..............................Platte
C. ........................................
E. ........................................
G. ........................................
B. .................................. Platte
D. ...........................................
F. ............................................
H. ...........................................
1. Es ist der Bereich der „Granitkruste“. ……
2. Es ist z. B. der Japangraben. ……
3. Es ist die Öffnungszone. ….…
4. Es ist die untertauchende Platte. ……
5. Ihre Stärke beträgt nur 7-11 km. ……
6. Dafür ist der Basaltvulkanismus typisch. ……
7. Es ist der weiche, glühende, plastische Bereich
des Obermantels. ……
8. An diesem Gebilde befindet sich auch Island. …....
9. Es ist der Bereich der „Basaltkruste“. ……
10. Es kann z. B. die Nasca-Platte sein. ……
11. Es ist die Schließungszone. ……
12. Es kann z. B. die Südamerikanische Platte sein. ……
Aufgabe 10.: Unterstreiche die richtige Antwort!
♦ Die sich voneinander entfernenden Plattenränder sind zunehmende – vernichtende.
♦ Die sich nähernden und zusammenstoßenden Plattenränder sind zunehmende – vernichtende.
3. Auf welche geologischen Prozesse gibt die Plattentektonik-Theorie eine Antwort?
Aufgabe 11.: Schreibe den Buchstaben der passenden Antwort zu den Feststellungen!
a. die Alpen; b. die Anden; c. die Japanischen Inseln; d. St. Andreas-Bruch; e. der Himalaya; f. die Philippinischen
Inseln; g. Atlantischer Rücken; h. Ostafrikanischer Graben; j. Javagraben; k. Marianengraben; l. Peru-Atacamagraben
1. Es entstand wegen der sich voneinander entfernenden Plattenbewegung. ....................
2. Es entstand wegen des Zusammenstoßes einer kontinentalen und einer ozeanischen Platte.
3. Es wurde vom Zusammenstoß zweier kontinentaler Platten herausgebildet. ...................
4. Es wurde vom Zusammenstoß zweier ozeanischer Platten herausgebildet. ...................
5. Es entstand wegen der sich aneinander vorbeischiebenden Plattenteile. .....................
.................
Aufgabe 12.: Schließ aus der vorherigen Aufgabe auf die geologischen Prozesse, auf die die Plattentektonik-Theorie eine
Antwort gibt und führe sie in die Kästen ein!
Gut zu wissen!
Was ist der Unterschied zwischen der Theorie von Wegener und von der Plattentektonik?
Welche Lithosphäreplatten unterscheiden sich?
Wie können sich die Lithosphäreplatten im Verhältnis zueinander bewegen?
Was hält die Lithosphäreplatten in Bewegung?
Was für Vorgänge vollziehen sich, wenn sich die Platten voneinander weg bzw. aufeinander zu bewegen bzw. aneinander vorbeischieben?
Was sind die folgenden Strukturformen: die zentrale Spalte, der mittelozeanische Rücken, der Tiefseegraben?
Was ist die Öffnungszone und die Kollisionszone?
Was ist die Subduktion?
Welche geologischen Prozesse lassen sich mit Hilfe der Plattentektonik erklären?
III. DIE FOLGEN DER PLATTENBEWEGUNGEN I.: DER MAGMATISMUS UND DER VULKANISMUS
1. Wenn die Erde Feuer spuckt
Aufgabe 1.: Die Namen welcher „Personen“ versteckt sich in den Rätseln? Wie knüpfen sie sich an das auf dem Bild
sichtbare Phänomen an?
O
U
P
U
L
T
L
……………...
N
S
A
U
V
………………….
C
Bild III/12 Mt. St. Helens
Die Orte, wo die in größerer Tiefe frei werdende Energie die Erde verlässt, sind die Vulkane. In den Vulkanen
tritt heißes, glühendes Material auf die Erdoberfläche.
52
Aufgabe 2.: Was ist dieses Material? Die Antworten auf die Frage findest du im Oval. Du musst die Satzteile zusammenlegen, um die Definitionen zu finden!
Was ist das Magma? ………………………….........
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
……………………………………………………....
....................................................................................
Was ist die Lava? ……………………….......…….
………………………………………………..……
………………………………………..……………
…………………………………..…………………
……………………………..………………………
………………………..…………………………….
2. Die magmatischen Prozesse
Der MAGMATISMUS kann sich sowohl unter der Erdoberfläche – in der Tiefe
Begriffe:
oder nahe zur Erdoberfläche –, als auch auf der Erdoberfläche vollziehen.
Der Magmatismus: Alle Prozesse,
die mit der Entstehung und dem
Wenn die aufdringende Gesteinsschmelze die Erdoberfläche nicht gelangt,
Aufdringen des Magmas in der
sondern tief in der Erdkruste stockt, langsam erkaltet und erstarrt, spricht man
Erdkruste zusammenhängen.
über den Plutonismus.
Wenn das Magma auf die Erdoberfläche strömt und dort erstarrt, spricht man über den Vulkanismus.
Die magmatischen Prozesse spielen auch eine wichtige Rolle bei der Gebirgsbildung.
2.1 Wie sind die Vulkane tätig?
Die vulkanische Aktivität ist auf der Erde sehr abwechslungsreich. Diese Aktivität zeigt sich am häufigsten,
wenn Gase und Dampf – der Gas- und Dampfausbruch – ausbrechen. Zahlreiche Vulkane produzieren fließende
Lava – der Lavaerguss –, andere aber schleudern in die Luft schon fest gewordene Bomben, Schlacke und Staub –
die Schuttstreuung. Diese Aktivitäten wechseln sich bei einem Vulkanausbruch ab.
Aufgabe 3.: Welche Ausbruchsphasen der vulkanischen Aktivität lassen sich unterscheiden?
.........................................
..........................................
...........................................
2.1.1 Die vulkanische Aktivität ist vielfarbig
Wie der Vulkanausbruch geprägt ist, welche
Eigenschaften das auf die Erdoberfläche kommende Magma
hat, welche magmatischen Gesteine bilden sich, sind alle von
der chemischen Zusammensetzung des Magmas abhängig.
Die Mineralien des Magmas sind vor allem Silikaten und
Oxiden (SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MgO). Außer denen enthält
das Magma in verschiedenem Anteil Wasserdampf und als auch
verschiedene Gase (CO2, CO, H2, CH4, NH3, HCl, H2S, SO2).
Davon ist die Viskosität des Magmas abhängig, wie zähflüssig
oder dünnflüssig es ist. Diese Eigenschaft beeinflusst, welches
Gepräge der Vulkanausbruch hat. Wenn das Magma zähflüssig
ist und viele Gase enthält, ist der Ausbruch explosiv. Solche
Vulkane sind z. B. Mt. St. Helens im Cascade Gebirge,
Krakatau in der Sundaenge oder Mt. Pelée auf der Insel
Bild III/13 Ausbruchstypen
Martinique in Karibik. Wenn es dünnflüssig ist und sein
Gasgehalt wenig ist, ist der Ausbruch effusiv. Solche Vulkane sind z. B. auf Hawaii. Die explosiven und effusiven
Ausbrüche können sich abwechseln, so wie bei Ätna, Vesuv oder Fuji.
Der Stelle des Ausbruches nach unterscheidet sich der sog. Spaltenvulkanismus, bei dem das Magma durch eine
langgestreckte Spalte auf die Oberfläche strömt. Bei dem sog. Zentralvulkanismus dringt das Magma durch Kanäle auf.
53
2.1.2 Die vulkanischen Formen
Abhängig von diesen Faktoren entstehen unterschiedliche vulkanische Formen.
Aufgabe 4.: Welche Teile eines Vulkankegels markieren die
Nummern?
1. ...................................................
2. ...................................................
3. ...................................................
4. ...................................................
5. ...................................................
6. ...................................................
Wie nennt man diesen Vulkantyp?
…………………………….……..
Bild III/13 Die Vulkanformen
Wenn durch einen zentralen Schlot gigantische Masse dünnflüssiger und gasarmer Basaltlava auf die
Oberfläche dringt, entsteht eine nicht so ausgeprägte Vulkanform mit flacher
Hangneigung, ein sog. Schildvulkan.
Wenn während der aufeinander folgenden Ausbrüche nur
Schlacke und Asche auf die Oberfläche geschleudert sind,
bildet sich ein Asche- oder Schlackevulkan.
Übliche vulkanische Form ist die mehr km breite, kesselförmige Caldera.
Bild III/14. Schildvulkan auf Island
Aufgabe 5.: Wie entsteht diese Vulkanform? Betrachte das Bild III/15!
…................................................................................................................................................................
......................................................................................................................……………………………..
Durch eine Spalte in der Kruste auf die Erdoberfläche strömendes Magma, wenn es
dünnflüssig ist wie der Basalt, breitet sich aus und bildet eine Lavadecke, so wie auf Dekkan
in Vorderindien.
Bild III/15 Caldera
2.1.3 Was ist die postvulkanische Aktivität?
Die vulkanischen Vorgänge, die sich in der Zeit zwischen den Vulkanausbrüchen oder nachdem ein Vulkan
seine Aktivität endgültig eingestellt hat, vollziehen, nennt man POSTVULKANISCHE AKTIVITÄT. Sie kann
Ausgasung oder Heißwasserausbruch sein.
Die Solfatare ist Schwefelverbindungen (H2S, SO2, H2SO4)
enthaltende Ausdampfung mit den Temperaturen von 200–400 °C
(La Solfatara bei Neapel). Die Fumarole ist hauptsächlich aus
Wasserdampf bestehende Ausdampfung mit den Temperaturen
von 200-600 °C (auch NaCl, HCl, CO2 enthält, z. B. in
Yellowstone, auf Island und Neuseeland). Die Mofette ist trockene
CO2-Gasausdampfung mit den Temperaturen unter 100 °C.
Bild III/16 Solfatare-Aktivität
Die Geysire sind die heißen Springquellen (in Yellowstone, auf
Island und Neuseeland). Die kohlensäurehaltigen Quellen (in Szeklerland - borvizek, im Bild III/17 Geysir
Matra-Gebirge), in denen das Quellwasser an gelösten Mineralien sehr reich ist.
Aufgabe 6.: Wie ist ein Geysir tätig? Schlag nach!
……………………………………………………………………………...........
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
In den Schlammvulkanen löst das
Heißwasser aus den tonreichen Gesteinen
Tonmineralien aus. Dieser Schlamm ist
von den aufdringenden Gasen gesprudelt.
Bild III/18 Grund für die Geysiraktivität
Bild III/19 Schlammvulkan
54
2.2 Was bildet sich, wenn das Magma fest wird?
Aus dem sich abgekühlten Magma, wenn es erstarrt und sich herauskristallisiert, entstehen magmatische
Gesteine, DIE MAGMATITE.
sauer
neutral
basisch
Wenn das Magma, während innerhalb der Kruste
52–65 %
42–52 %
SiO2-Gehalt (%) 65 % <
GRANIT
DIORIT
GABBRO
Tiefengestein
aufdringt, noch in der Tiefe fest wird, bilden sich die sog.
RHYOLITH
ANDESIT
BASALT
Vulkanit
Tiefengesteine. Wenn das Magma auf die Oberfläche strömt
Tabelle
III/14
Die
Magmatite
aufgrund
des
SiO
-Gehaltes
und
des pH-Wertes
2
und die Lava erstarrt, bilden sich die sog. Vulkanite. Der
chemischen und mineralogischen Zusammensetzung entsprechend haben alle Tiefengesteine ein Pendant als Vulkanite.
2.3 Wo erstrecken sich die vulkanisch aktiven Zonen der Erde?
Die etwa 550 aktiven Vulkane der Erde sind nicht wahllos auf der Erdoberfläche verteilt, sondern zeigen ein
bestimmtes Verteilungsmuster. Sie erstrecken sich sehr konzentriert.
Aufgabe 7.: Betrachte die Karte und antworte auf die Frage!
Wo erstrecken sich die vulkanisch aktiven Zonen der Erde?
96 – 97 % der tätigen Vulkane stehen mit den ……………..…………………… in Verbindung.
1. An den Schließungszonen (an den Tiefseegräben):
a) Zone des Pazifischen Gebirgssystems in Ostasien
b) Zone des Pazifischen Gebirgssystems in Amerika
Zähflüssige Andesit- und Rhyolithlava, explosive
Ausbrüche, Schutt, Asche und Schlacke sind für sie typisch. Es
bilden sich Stratovulkane meistens mit Caldera.
2. An den zum Teil unterpressenden Plattenrändern:
c) Zone des Eurasischen Gebirgssystems
Andesit-, Rhyolith- und Basaltlava und Schutt, effusive
und auch explosive Ausbrüche sind für sie typisch. Es
entstehen Schichtvulkane auch mit Caldera.
3. An den Festland- und Tiefseespalten (an den mittelozeaniBild III/20 Die vulkanisch aktiven Zonen auf der Erde
schen Rücken)
Dünnflüssige Basaltlava, die aus der Asthenosphäre und der Unterkruste stammt, dringt
durch die Spalten entlang der mittelozeanischen Rücken nach oben. Auf dem Meeresgrund,
wo der hydrostatische Druck sehr hoch ist, bildet sie interessante Formationen, die man
Kissenlava bezeichnet. Es bauen auch Vulkankegel mit flacher Hangneigung als Insel auf.
3-4 % der tätigen Vulkane liegen in den Binnengebieten der Platten. Die Erklärung
dafür ist der sog. „Hot Spot” (Heißer Fleck) –Vulkanismus.
Bild III/22 Schema von „Hot Spot”
Bild III/21 Kissenlava
Aufgabe 8.: Betrachte das Bild III/22 und antworte auf die Frage!
Wie entstehen die „Hot Spot“-Vulkane?
...…………………………………...................................
..........................................................................................
..........................................................................................
..........................................................................................
..........................................................................................
..........................................................................................
..........................................................................................
Bild III/23 Die kettenförmigen
Aufgabe 9.: Entscheide, ob die folgenden Aussagen richtig (R) oder falsch (F) sind?
Hawaii-Inseln (Luftbild)
1. Die meisten vulkanischen Schuttgesteine bilden sich an den Vulkanen, an denen sehr zähflüssige und gasreiche
Rhyolithlava ausbricht. ......
2. Die Andesitlava ist dünnflüssig. ......
3. An den Öffnungszonen kommt Basalt auf die Oberfläche. ......
4. Der Geysir ist eins der postvulkanischen Phänomene. ......
5. Dekkan ist ein weit ausgedehntes Basaltplateau in Vorderindien. .....
6. Die charakteristisch rundförmige Kissenlava bildet sich aus Andesitlava. .......
7. Das auf die Oberfläche kommende Magma nennt man als Erz. ......
8. Beim Zusammenstoß zweier ozeanischer Platten entstehen vulkanische Inseln, die einen Inselbogen gestalten. .....
9. Die explosiven Vulkane befinden sich an den mittelozeanischen Rücken. ......
10. Der Granit ist ärmer an SiO2-Mineralien, als der Rhyolith. ......
55
Aufgabe 10.: Vergleiche die vulkanischen Prozesse, die sich zu den sich entfernenden und den sich nähernden und
anstoßenden Plattenrändern verbinden!
a) Woher stammt die Lava?
b) Wie hoch ist die Temperatur der Lava?
(höher / niedriger)
c) Wodurch dringt das Magma auf die Oberfläche?
(durch eine Spalte / durch den Kanal und den Krater)
An den Schließungszonen
...........................................
...........................................
An den Öffnungszonen
............................................
............................................
...........................................
............................................
...........................................
............................................
...........................................
...........................................
................................... bzw.
...................................
d) Welche vulkanischen Gesteine bilden sich?
e) Dem SiO2-Gehalt nach welcher Gesteinsgruppe
ordnen sie sich zu?
f) Wie schnell fließt die Lava?
(dünnflüssig / zähflüssig)
g) Wie ist das Gepräge der Ausbrüche?
(effusiv / explosiv)
h) Was für vulkanische Formen entstehen?
(Stratovulkan / Schildvulkan / Caldera / Lavadecke /
Kissenlava)
............................................
............................................
...........................................
............................................
...........................................
............................................
...........................................
...........................................
............................................
............................................
Aufgabe 11.: Benenne die nummerierten Gebiete und Vulkane, die zu den Plattenbewegungen verbunden sind!
1. Ein Vulkan in Afrika, der seinen Namen von einem ungarischen Reisenden erhielt.: ...............................................
2. Durch den Zusammenstoß von Nasca- und Südamerikanischen Platten entstand dieses vulkanische Gebirge.: .........................................
3. Dieser Vulkan ragt bei Neapel hinaus.: ........................................
4. Ein Meer, das infolge des Auseinanderdriftens von Afrika und Arabien entstand.: ....................................................................
5. Dieser Vulkan ist „der Riesen von Afrika“.: ........................................................
6. Er ist ein berüchtigter Vulkan in den Nordamerikanischen Kordilleren.: ................................................
7. Eine vulkanische Insel auf dem Nordatlantischen Rücken.: ..............................................
8. Er ist ein berüchtigter Vulkan auf den Kleinen Antillen.: ..........................................
9. Er ist der Riesenvulkan vom Mexikostadt.: .................................................
10. Ein vulkanischer Inselbogen an dem tiefsten Punkt der Erde.: ..........................................
11. Dieser Vulkan ist der Heilige Berg von Japanern.: ................................................
12. In der Sundaenge zwischen Sumatra und Java liegt diese vulkanische Insel, deren Ausbruch im Jahre 1883 einer der größten war.: ...........................
13. Ein Riesenvulkan auf Sizilien.: ............................................
14. Diese Insel sind die berühmten „Hot spot“ Vulkane der Erde.: ..............................................
15. Vulkanisches Geysirfeld im Westen der USA, das der älteste Nationalpark ist.: ..........................................................
16. Der „Leuchtturm des Mittelmeers“, der eine der vulkanischen Inselgruppe nördlich zu Sizilien.: ..............................................
17. Der jüngste vulkanische Gebirgszug der Ostkarpaten, in Szeklerland.: ................................................
18. Eine vulkanische Halbinsel in russischen Ostasien.: ........................................................
19. Der zweittiefste See der Welt, der im Ostafrikanischen Graben liegt: ......................................................
Gut zu wissen!
Was sind das Magma und die Lava?
Was sind die Prozesse des Magmatismus?
Wie kann ein Vulkan tätig sein?
Welche vulkanischen Formen können durch Vulkanausbrüche entstehen?
Welche magmatischen Gesteine bilden sich durch den Magmatismus und den Vulkanismus?
Womit stehen die aktiven vulkanischen Zonen auf der Erde in Verbindung?
Wie lassen sich die Vulkanausbrüche an den verschiedenen Plattenrändern charakterisieren?
Was sind die wichtigsten Phänomene der postvulkanischen Aktivität?
56
IV. DIE FOLGEN DER PLATTENBEWEGUNGEN II.: DIE ERDBEBEN
Aufgabe 1.: Wiederhole, wie man von den Erdbeben auf die Struktur des Erdinneren folgern kann?
1. Wenn die Erde plötzlich erschüttert
Aufgabe 2.: Was versteckt sich im Rätsel?
E
L
I I
M
S
E
S O
O
...................................................
G
Bild III/24 Laufbahn nach einem Erdbeben
DAS ERDBEBEN ist das „unzähmbare Ungeheuer", das sich nicht ankündigt, das
Menschen unvorbereitet trifft, und in wenigen Sekunden zerstören kann.
Jährlich mehr als 700 000 Erdbeben werden registriert (aufgezeichnet) mit
Seismographen. Der deutlich größte Anteil aufgezeichneter Erdbeben ist
jedoch zu schwach, um von Menschen wahrgenommen zu werden. Es gibt
auch so große Beben wie eine Naturkatastrophe.
Begriffe:
Das Erdbeben: Seismisches Phänomen, durch das riesige Energie freigesetzt ist, plötzliche Erschütterung
der Gesteinsblöcke, die sich durch in
der Lithosphäre auftretenden Druckspannungen auflösen.
Aufgabe 3.: Was ist der Seismograph? Ergänze die Lücken! Verwende die Begriffe im Oval!
Der Seismograph als ein Messinstrument zeichnet die Stärke der _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ auf. Von
einem _ _ _ _ _ hängt ein _ _ _ _ _ _ _ _ _, an dem ein _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ befestigt ist.
Das schwere Gewicht führt einen _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ der die _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ auf die
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ zeichnet. Es ergibt sich ein _ _ _ _ _ _ _ _ Seismogramm.
Füge die folgenden Begriffe in die Lücken ein!
Schreibstift endloses Bügel
Erdbebenwellen Drahtseil
Papierrolle
schweres
Gewicht
Erschütterungen
Bild III/25 Seismogramme
2. Wo und warum lösen sich die Erdbeben auf?
Aufgabe 4.: Suche im Wortnetz zwei Fachausdrücke, die sich auf das Erdbeben beziehen! Welcher Fachausdruck auf
welche Definition zutrifft? Führe die Fachausdrücke an die passende Stelle des Bildes ein!
Q
P
N
W
C
X
H
E
X
H
L
F
V
Y
P
O
P
M
S
E
P
I
G
F
U
N
C
O
Z
W
C
V
E
A
Z
E
B
X
J
Z
D
E
N
L
C
F
M
J
N
T
T
Q
I
A
E
T
R
G
X
K
L
Z
R
U
J
G
D
H
W
U
M
K
Y
Q
T
P
M
Begriffe:
Der Bebenherd in unterschiedlicher Tiefe
(von paar km bis paar Hundert km) in der
Lithosphare, wo sich die Beben auflösen,
ist das ………....….........................
Das Bebenzentrum, das senkrecht über dem
Bebenherd an der Oberfläche liegt, ist das
……..................……...................
Bild III/26 Schema des Erdbebens
Erdbeben entstehen durch dynamische Prozesse der Erde.
Aufgabe 5.: Betrachte das Bild III/27 und vergleiche es mit dem
III/20, dann antworte auf die Fragen!
a) Welche Gemeinsamkeiten erkennst du bei der regionalen
Verteilung der Erdbeben und des Vulkanismus?
............................................................................................
b) Zu welchen Plattenbewegungen sind die seismischen Zonen
der Erde verbunden?
.................................................................................................
.........................................................................................
Bild III/27 Die regionale Verteilung der Erdbeben
57
Eine Folge davon ist die Plattentektonik. Wird die Scherfestigkeit der Gesteine durch die Bewegung der Platten
überschritten, entladen sich dann plötzlich diese Spannungen und es kommt zum tektonischen Beben (ca. 90%).
Sie sind die stärksten, zerstörerischsten Beben.
Erdbeben können ferner durch den Aufstieg von Magma unterhalb von Vulkanen ausgelöst werden oder auch
durch einstürzende unterirdische Hohlräume im Bergbau (Gebirgsschläge) entstehen. Sowohl die vulkanischen
Beben (ca. 7%) als auch die Einsturzbeben (ca. 3%) sind weitaus limitierter als die tektonischen Beben.
3. Die Physik des Erdbebens
Das Erdbeben pflanzt sich als Wellenphänomen
fort. Den Eigenschaften ihrer Fortpflanzung nach
(z. B. die Geschwindigkeit) gibt es verschiedene
Typen von Erdbebenwellen.
Aufgabe 6.: Betrachte das Bild III/27, dann sortiere
die Typen der Erdbebenwellen! Führe sie
entsprechend in die Kästen ein!
Erdbebenwellen
Bild III/28 Verschiedene Typen von Erdbebenwellen
Die Primärwellen (P) haben die schnellste Laufzeit, sie gelangen zuerst an das Messinstrument. Im Fall der PWellen bewegen sich die Körperteilchen parallel zur Richtung der Fortpflanzung (Zusammenziehen und
Ausdehnung der Stoffe folgen aufeinander). Diese Wellen sind die Druckwellen.
Die Sekundärwellen (S) sind langsamer, die Seismographen erfassen sie zu zweit. In ihrem Fall bewegen sich die
Körperteilchen senkrecht zur Richtung der Fortpflanzung. Diese Wellen sind die Scherwellen.
4. Wie lassen sich die Erdbeben messen?
Um die Stärke der Erdbeben zu messen, zu kategorisieren, miteinander vergleichen zu können, wurden in der
Seismologie verschiedene Skalen entwickelt.
Die historisch erste, international benutzte Skala zur Erfassung und Einschätzung von Erdbeben war die
12gradige Mercalli–Cancani–Sieberg Skala. Sie beruhte allein auf der subjektiven Einschätzung der
Beobachtungen sowie der Schadenauswirkung auf der Landschaft.
Aufgabe 7.: Schlag nach, wie die MCS-Skala die Erdbeben klassifiziert!
Eine objektive, auf physikalischen Größen basierende Skala ist die Richter Skala, mit der die Erdbebenstärke
aufgrund der frei werdenden Energie kategorisiert ist. Jeder einzelne Grad der Skala bezeichnet die 30fache
Energiemenge des vorangehenden Grades. Da die Stärke der Erdbeben theoretisch keine obere Grenze hat, ist diese
Skala eigentlich nach oben offen.
Aufgabe 8.: Schlag nach, welche aufgezeichneten Erdbeben die bisher stärksten waren! Sammle Daten!
Aufgabe 9.: Schlag nach und sammle Daten, Bilder darüber, was die Erdbeben zur Folge haben!
5. Wie lassen sich die Erdbeben vorhersagen?
Die zeitlich und räumlich exakte Vorhersage von Erdbeben ist nach dem heutigen Stand der Wissenschaft nicht
möglich. Üblicherweise können nur Wahrscheinlichkeiten für das Auftreten eines Erdbebens in einer bestimmten
Region von sog. Vorläuferphänomenen genannt werden.
Gut zu wissen!
Wie lassen sich die Erdbeben physikalisch beschreiben?
Mit welchem Instrument sind die Erdbeben zu messen?
Wie kann man die Erdbeben klassifizieren?
Womit stehen die Erdbeben in Verbindung?
Was sind das Hypo- und Epizentrum?
Was haben die Erdbeben zur Folge?
58
V. DIE FOLGEN DER PLATTENBEWEGUNGEN III.: DIE GEBIRGSBILDUNG
1. Die tektonischen (strukturbildenden) Prozesse in der Erdkruste
Die Bewegung der Platten – durch die inneren Kräfte – bringt innerhalb der
Lithosphäre auch tektonische Prozesse in Gang. Wegen dieser komplizierten
strukturbildenden Bewegungen ertragen die Gesteinsschichten an den sich
nähernden und anstoßenden Plattenrändern verschiedene Veränderungen, die
ihrer Stellung und Gestalt betreffen.
Diese Veränderungen der Gesteinsblöcke bedeuten einerseits eine plastische
Deformierung – DIE SCHICHTFALTUNG –, anderseits eine Deformierung durch
den Bruch – DIE VERWERFUNG.
Begriffe:
Die Schichtfaltung: Die formbaren,
plastischen Gesteinsschichten wie
der Meeresablagerung (Sediment)
wird durch lang andauernden
Seitendruck in Falten gelegt.
Die Verwerfung: Die harten und
steifen Gesteinsblöcke trennen sich
entlang einer Bruchebene ab und
bewegen sich senkrecht als auch
waagerecht fort.
1.1 Wie falten sich die Gesteinsschichten?
Die Grundform der aufgefalteten Struktur ist
die Falte, die aus einem Faltensattel (Antiklinale) und einer Faltenmulde (Synklinale)
besteht. Im Verhältnis zur Faltenachse unterscheiden sich die stehenden Falten, die
schiefen Falten und die liegenden Falten, deren Bildung von der Druckkraft abhängig
ist. Wenn der Seitendruck so stark ist, dass sich die Falten aufeinender verschieben,
entsteht die Deckfalte.
Bild III/29 Aufgefaltete Schichten
....................................
Aufgabe 1.: Schau dir die Abbildung an, dann löse die Aufgaben!
Was für eine Veränderung der Krustenstruktur ist in der untenstehenden Abbildung
dargestellt? .............................................
Wie nennt man ihre strukturelle Grundform? .............................. Benenne ihre mit Pfeilen
gekennzeichneten Teile!
Benenne die mit Großbuchstaben gekennzeichneten Faltentypen!
....................................
A. ........................................
B. .........................................
C. .........................................
D. .........................................
Die Gebirge, in denen solche Strukturformen typisch sind, nennt man FALTENGEBIRGE.
1.2 Warum brechen die Gesteinsschichten?
Wenn die Gesteinschichten hart und steif sind, können sich unter
Druck nicht auffalten, sondern nur brechen. In diesem Fall trennen
sich die Gesteinsblöcke entlang einer Bruchebene (Bruchlinie) ab.
Wenn der Druck so stark und lang andauernd ist, können sie sich
auch in verschiedenen Richtungen verschieben.
Den Gesteinsblock, der von Bruchlinien umgeben ist, nennt man
Scholle.
Aufgabe 2.: Schau dir die Abbildung an, dann löse die Aufgaben!
Was für eine Veränderung der Krustenstruktur ist in der untenstehenden
Abbildung dargestellt? ...................................
Wie nennt man ihre strukturelle Grundform? ...............................
Benenne die mit Großbuchstaben gekennzeichneten Schollentypen!
Bild III/30 Sich verschobene Schichten
A. ...................................................
B. ...................................................
C. ...................................................
D. das tektonische Becken
Die Gebirge, in denen solche Strukturformen typisch sind, nennt man SCHOLLENGEBIRGE.
59
2. Die Gebirgsbildung
Die Gebirge bilden sich an den sich nähernden und anstoßenden PlattenBegriffe:
Das Gebirgssystem: Die Gebirgsrändern (entlang der Kollisionszonen).
züge, die in derselben GebirgsbilDie Gebirge der Erde sind unterschiedlich alt, d.h. sie entstanden in
dungsperiode entstanden.
verschiedenen Epochen. Diese Epochen sind in der Erdgeschichte die sog.
Gebirgsbildungsperioden.
Ihre Entstehung ist ein komplizierter, Millionen Jahre lang andauernder Prozess.
2.1 Der Prozess und die Phasen der Gebirgsbildung
Damit sich ein Gebirge bildet, müssen sich zuerst seine Baustoffe anhäufen. Sie sammeln sich in weiträumigen
Geröllsammelbecken auf dem Meeres- und Ozeansgrund an. Diese Stoffe sind hauptsächlich verschiedene
Sedimenten, die sich auf dem Ozeansgrund oder auf dem Festland bilden.
Durch die tektonischen Bewegungen der Erdkruste (Kompression) – Faltung und Verwerfung – gestalten sich
die unterschiedlichen Strukturelemente (Falten und Schollen). Diese Phase ist die sog. Tektogenese.
Diese unterschiedlichen Strukturelemente heben sich infolge der Bewegung der Platten in unterschiedlichen
Höhen heraus. Diese letzte Phase nennt man die sog. Orogenese.
Diese Phasen vollziehen sich natürlich nicht aufeinander, sondern parallel.
2.1.1 Wenn eine kontinentale und eine ozeanische Platte anstoßen
Aufgabe 3.: Benenne die mit Großbuchstaben gekennzeichneten Objekte in der Abbildung!
ANDENTYP
A. ............................................ B. ............................................
C. ............................................. D. ............................................
E. ............................................. F. …………………………….
A
Während des Zusammenstoßes zweier Platten schließt sich
der ehemalige Ozean ein. Die angehäufte Meeresablagerung
presst sich zusammen und es entstehen große
Faltenstrukturen, die für die Gebirgszüge typisch und
bestimmend sind. Die Reste der ehemaligen ozeanischen
Kruste falten sich in die Gebirgsmasse hinein. Da die beiden
Platten etwa gleich sind, läuft das Untertauchen nicht oder
zum Teil ab. So ist der Vulkanismus untergeordnet,
Granitmagma drängt aber hinein und erstarrt unter der
Oberfläche. Doch der Vulkanismus ist vielfarbig, dünnflüssige
und/oder zähflüssige Lava (Andesit, Rhyolith, Basalt) strömt
auf, Ausbrüche sind effusiv oder explosiv, Stratovulkane, mit
Caldera, sowie Lavadecke entstehen.
2.1.2 Wenn zwei ozeanische Platten anstoßen
Aufgabe 4.: Benenne die mit Großbuchstaben gekennzeichneten Objekte in der Abbildung!
INSELBOGENTYP
B. ............................................ C. ............................................
D. ............................................. E. ............................................
F. ..............................................
B
Während des Zusammenstoßes zweier Platten schiebt sich
die dünnere, die eine größere Dichte hat, unter die dickere.
Es ist dafür aktiver Magmatismus (Granit) und heftiger
Vulkanismus (Andesit, Rhyolith) typisch. Die Lava ist
zähflüssig, wodurch die Ausbrüche explosiv sind. Die
Vulkane sind meistens Stratovulkane mit Caldera. Bei dem
Untertauchen presst die auf der ozeanischen Platte
angehäufte Meeresablagerung zum Teil auf den Rande der
kontinentalen Platte aber die Faltungen sind untergeordnet.
2.1.3 Wenn zwei kontinentale Platten anstoßen
Aufgabe 5.: Benenne die mit Großbuchstaben gekennzeichneten Objekte in der Abbildung!
ALPENTYP
C
Während des Zusammenstoßes zweier Platten schiebt sich
die jüngere und dünnere, die eine größere Dichte hat, unter
die ältere und dickere. Dadurch läuft heftiger Vulkanismus
ab. Die auf die Oberfläche strömende Lava (Andesit,
Rhyolith) ist zähflüssig, so sind explosive Ausbrüche dafür
typisch. Die vulkanischen Inseln sind Stratovulkane
meistens mit Caldera.
A. ............................................ D. ............................................
G. ............................................. H. ............................................
Aufgabe 6.: Welche Prozesse laufen ab? Ordne richtig die Texte A-B-C zu! Schreibe in die Quadrate den entsprechenden
Buchstaben!
60
Aufgabe 7.: Vergleiche das Eurasische und das Pazifische Gebirgssystem miteinander aufgrund der folgenden Aspekten!
Eurasisches Gebirgssystem
Aspekten
Pazifisches Gebirgssystem
Die Hauptrichtung seiner Gebirgszüge
Platten welchen Typs stoßen an?
Zur Gebirgsbildung welchen Typs gehört es?
Läuft die Unterschiebung ab?
Welche Gesteine sind typisch?
Auf welchen Kontinenten befindet sich?
Die Nummern der dazu gehörenden Gebirge
Aufgabe 8.: Benenne die in der Karte mit Nummern markierten Gebirge, dann führe ihre Nummern in die letzte Zeile der
vorliegenden Tabelle ein!
1. ....................................................
2. ....................................................
3. ....................................................
4. ....................................................
5. Gebirge der ..................... Inseln
6. ....................................................
7. ....................................................
8. Gebirge der ..................... Inseln
9. ....................................................
10. ..................................................
Gut zu wissen!
Wie entstehen die Schichtfaltung und die Verwerfung?
Was sind die strukturellen Unterschiede zwischen dem Falten und Schollengebirge?
Was sind die drei Phasen der Gebirgsbildung?
Was sind die wichtigsten Charakterzüge der Gebirgsbildung vom Andentyp, vom Inselbogentyp und vom Alpentyp?
Was bezeichnet man als Gebirgssystem
Welche jungen Gebirgssysteme sind bekannt und was sind ihre wichtigsten Merkmale?
VI. DIE „BAUSTOFFE“ DER LITHOSPHÄRE: DIE GESTEINE UND MINERALIEN
1. Die Kristallwunder der Natur
Aufgabe 1.: Suche die Definition! Im Oval gibt es die Satzteile, lege sie zusammen!
Begriffe:
Das Mineral: ...............................................................
......................................................................................
......................................................................................
......................................................................................
......................................................................................
......................................................................................
Etwas ist homogen, wenn in einer einzigen
chemischen Formel erfassbar ist.
61
Zu 99% bestehen die MINERALE aus 8 chemischen Elementen: O, Si,
Al, Fe, Ca, Na, K und Mg. Ihre Verbindungen bilden ca. 2000 bekannte
Minerale, von denen es etwa 200 sog. Gesteinsbildende gibt, so wie
Quarz, Glimmer, Feldspat usw.
Bild III/35 Rauchquarz
Bild III/31 Kristallgitter
von NaCl
Bild III/32 Feldspat
Bild III/34 Hämatite (Eisenerz)
Bild III/33 Achat
2. Die Klassifikation der Gesteine
Aufgabe 2.: Suche die Definition! Im Oval gibt es die Satzteile, lege sie zusammen!
Begriffe:
Das Gestein: ...............................................................
......................................................................................
......................................................................................
......................................................................................
......................................................................................
......................................................................................
Der Grund für die Einteilung der Gesteine in Klassen ist ihre Entstehung. Auf diesem Grund unterscheiden sich
die MAGMATITE, die SEDIMENTGESTEINE und die METAMORPHITE (umgewandelte Gesteine).
2.1 Die Magmatite (die magmatischen Gesteine)
Sie bilden sich aus dem Magma. Während das Magma erkaltet, die geschmolzenen Mineralien kristallisieren
sich aufgrund ihres Schmelzpunktes heraus.
Aufgabe 3.: Antworte auf die Frage!
Wie legt der Schmelzpunkt die zeitliche Reihenfolge der Kristallisierung der einzelnen Mineralien fest?
....................................................................................................................................................................................................
Welches magmatische Gestein bildet sich, ist von verschiedenen Faktoren abhängig. Welche Umstände sind für
die Abkühlung des Magmas typisch, was für eine chemische Zusammensetzung hat das Magma, was ist für die
mineralogische Zusammensetzung der Gesteine typisch, wo sich das Magma in der Kruste bildet, legen alle die
physikalischen und chemischen Eigenschaften des bestimmten magmatischen Gesteins fest.
Aufgabe 4.: Wiederhole, was du beim Thema Magmatismus und Vulkanismus über die Sortierung der magmatischen
Gesteine gelernt hast! Fülle die folgende Tabelle aus!
SiO2-Gehalt (%)
sauer
neutral
basisch
65 % <
52–65 %
42–52 %
GRANIT
GABBRO
ANDESIT
Vulkanit
vulkanischer Schutt
III/36 Granit
III/37 Gabbro
RHYOLITHTUFF
III/38 Rhyolith
62
BASALTTUFF
III/39 Andesit
III/40 Basalt
2.2 Die Sedimentgesteine (die Ablagerungsgesteine)
Aufgabe 5.: Wie bilden sich die Sedimentgesteine? Füge die Lückenwörter in den Text ein!
Bitte richtig einsetzen:
der | Wenn | die | Wegen | der | auf | den | auf | aus | aus | den | in | dem | das | die | diese | zu |
Die Sedimentgesteine bilden sich _ _ _ den Ablagerungen. Auf _ _ _ Festländern werden die Gesteine _ _ _ der
Oberfläche durch _ _ _ äußeren Kräfte erodiert. _ _ _ _ _ der physikalischen und chemischen Verwitterung zerstückeln sich
die Gesteine. Sie werden _ _ die Geröllsammelbecken _ _ _ Festländer oder der Meere transportiert und dort häufen sie sich an.
In _ _ _ Meeren gibt es Lebewesen, _ _ _ ein Gerippe _ _ _ Kalk haben (Muschel, Schnecke, Korallen). _ _ _ _ sie
aussterben, ihre Überreste lagern sich _ _ _ den Meeresgrund ab und dort häufen sie sich als Kalkschlamm an.
Auf _ _ _ _ _ Art und Weise entsteht das Sediment (die Ablagerung), _ _ _ im Laufe _ _ _ Jahrmillionen durch
physikalische und chemische Prozesse zementiert wird und sich verhärtet. So bildet sich unter _ _ _ Schichtdruck die
Ablagerung _ _ Gestein um.
Sedimentgesteine unterteilt man in drei große Gruppen.
2.2.1 Die klastischen Sedimentgesteine
III/41 Kies
Ihr Material stammt aus der mechanischen Zerstückelung anderer
schon existierender Gesteine. Klastische Sedimente werden aufgrund
der Korngröße charakterisiert. Es gibt grob-, sand-, fein- und
schlammkörnige klastische Sedimentgesteine. Diese Trümmergesteine
sind allgemein locker, aber sind mit Hilfe von chemischem oder
mineralischem Zement verkittet, so sie können konsistent und fest sein.
III/43 Flugsand
III/44 roter Sandstein
III/42 Lehm
III/45 Löss
2.2.2 Die chemischen Sedimentgesteine
Sie entstehen durch die direkte Ausfällung gelöster Stoffe aus
übersättigten Lösungen. Am häufigsten bilden sich dabei Karbonate
(wie Dolomit und Tropfstein) und Salze (Sulfate wie Gips und
Chloride wie Steinsalz).
III/47 Gips
III/46 Steinsalz
III/49 Tropfstein aus Kalk
III/48 Dolomit
2.2.2 Die biogenen Sedimentgesteine
III/50 Kalkstein
Sie bilden sich durch Aktivitäten von lebenden Organismen wie
auch aus Resten von toten Organismen. Hierzu gehören z. B. die
Korallen, die sich zu mächtigen Sedimentpaketen anhäufen können, wie
die Riffkalke. Reste abgestorbener Organismen können auch größere
Sedimentkörper bilden, z. B. Kalkstein oder Kohle oder Erdöl, die durch
die Anhäufung von abgestorbenen pflanzlichen- oder tierischen
Überresten entstehen.
III/52 Schwarzsteinkohle
III/53 Braunkohle
63
III/54 Erdöl
III/51 roter Kalkstein
2.3 Die Metamorphite (die umgewandelten Gesteine)
Sie bilden sich aus Magmatiten und Sedimentgesteinen. Wenn
sie hohem Druck und/oder hoher Temperatur ausgesetzt werden,
kristallisieren sich ihre Minerale um und auch ihr Gefüge wandelt
sich um. Z.B. der Marmor wandelt sich vom Kalkstein um.
Wenn das glühende Magma in eine Krustenspalte eindringt,
verändert die Gesteinsgefüge entlang der Kontaktzone. Während der
III/55 Marmor
tektonischen Bewegungen (z.B. Gebirgsbildung) stehen die Gesteine
unter hohem Druck, deshalb ertragen sie Deformation.
III/56 Glimmerschiefer
Aufgabe 7.: Sortiere die Gesteine ihrer Entstehung nach! Schreibe ihre Nummern an die passende Stelle in der Tabelle!
1. Andesit
6. Steinöl
11. Dolomit
16. Steinsalz
21. Rhyolithtuff
26. Flugsand
Tiefengesteine
2. Kalkstein
7. Basalt
12. Schwarzsteinkohle
17. Ton
22. Lignit
27. Gneis
MAGMATITE
Vulkanite
Ergussgestein
Schutt
3. Granit
8. Löß
13. Basalttuff
18. Andesittuff
23. Gips
klastische ~
4. Marmor
9. Erdgas
14. Rhyolith
19. Obsidian
24. Bauxit
SEDIMENTITE
chemische ~
5. Sandstein
10. Glimmerschiefer
15. Gabbro
20. Braunkohle
25. Quarzit
METAMORPHITE
biogene ~
3. Der Kreislauf der Gesteine
Aufgabe 6.: Schau dir die Abbildung und beschreibe, was der
Kreislauf der Gesteine bedeutet?
…………………………………………………................
……...……………………………………………………
…………………………………………………………...
…………..……………………………………………….
……………..…………………………………………….
………………...…………………………………………
…………………...………………………………………
…………………………..……………………………….
……………………..…………………………………….
………………..………………………………………….
…………………………………..……………………….
……………………………..…………………………….
………………………..………………………………….
…………………..……………………………………….
……………..…………………………………………….
Gut zu wissen!
Was ist das Mineral und das Gestein?
Wie lassen sich die Gesteine der Erdkruste unterteilen?
Wie bilden sich die Magmatite, die Sedimentite und die Metamorphite?
Was sind die typischen Gesteine der Magmatite, der Sedimentite und der Metamorphite?
Was versteht man unter dem Kreislauf der Gesteine?
VII. EXPERIMENTE MIT DEN GESTEINEN (Übungen – Zusatzmaterial)
Aufgabe 1.: Untersuche und vergleiche den Basalt, den Gabbro, den Andesit, den Rhyolith und den Granit!
Basalt
Gabbro
Andesit
Rhyolith
Granit
a) ihre Farbe:
..................
..................
..................
..................
..................
b) ihre Härte (ritze mit einer Nadel!):
..................
..................
..................
..................
..................
c) ihre Struktur (locker, zergänglich oder dicht):
..................
..................
..................
..................
..................
d) Sind ihre Minerale sichtbar? (wie groß):
..................
..................
..................
..................
..................
e) zu welcher Gesteinsklasse gehören sie?
..................
..................
..................
..................
..................
64
Aufgabe 2.: Untersuche und vergleiche den Kalkstein und den Dolomit!
Kalkstein
Dolomit
a) ihre Farbe:
................................
................................
b) ihre Härte (ob sie gekratzbar und zerbrechbar sind):
................................
................................
c) Tropfe verdünnte Salzsäure auf alle beide! Was stellst du fest?
................................
................................
d) Wärme verdünnte Salzsäure in einem Prüfglas auf, dann werfe ein kleines Stück Dolomit hinein! Was stellst du fest?
............................................................................................................................................................................................
Aufgabe 3.: Vergleiche die Eigenschaften des Sandes, des Lösses, und des Lehmes (Tones)!
Sand
Löss
Lehm
a) ihre Farbe :
......................
......................
......................
b) ihre Struktur (locker, zerfallende, dicht, konsistent, granuliert):
......................
......................
......................
c) ihre Korngröße (grobkörnig, winzigkörnig, feinkörnig wie Puder):
......................
......................
......................
d) Tropfe verdünnte Salzsäure auf sie! Was stellst du fest?
......................
......................
......................
e) zu welcher Gesteinsgruppe gehören sie:
......................
......................
......................
f) Fülle drei Prüfgläser bis zum 3/4 Teil mit Wasser auf! Gebe ins erste wenig Sand, ins zweite ein Stückchen Löss, ins dritte ein
Stückchen Lehm! Nach 1-2 Minuten lang andauerndem Schütteln stelle die Prüfgläser ins Gerüst zurück und schreibe auf, wie
schnell sich die Stoffe absetzen! Sand: .......... min.
Löss: .......... min. Lehm: ........... min.
g) Wie hart ist der Ton? trocken: ...........................
angefeuchtet: ...............................
h) Zerbröckle ein Stückchen Löß mit den Fingern? Was stellst du fest? ................................................................
i) Stelle diese Gesteine nach ihrer Korngröße in die richtige Reihenfolge! .... der Sand .... der Kies .... der Lehm .... der Löss
Aufgabe 4.: Untersuche den Bauxit!
a) seine Farbe: ...........................................
b) seine Härte: leicht oder schwer zerbrechbar in Stücke, gekratzbar oder ungekratzbar
Unterstreiche die richtigen Antworten!
c) seine Struktur: konsistent, locker, dicht, zerfallende, erdhaft
Unterstreiche die richtigen Antworten!
d) Drücke deine Zungenspitze an seine frische Bruchseite! Was stellst du fest? ..................…….........................
Was meinst du, warum? .............................................................................
e) Werfe ein Stückchen Bauxit in ein Glas mit Wasser hinein und warte ein paar Minuten! Schreibe deine Erfahrungen auf!
................................................................................................................................................................
f) Wozu wird der Bauxit benutzt? ......................................................................................
Aufgabe 5.: Untersuche die Braunkohle und die Schwarzsteinkohle!
Was für sichtbare Farben haben sie? ................................ Ritze die unglasierte Porzellanplatte mit ihnen!
Was für eine Ritzfarbe hat die Braunkohle? ................................ Und die Schwarzsteinkohle? .....................
Aufgabe 6.: Um welches Gestein geht es? Finde es nach der Beschreibung heraus!
▪
weißgrau, hart, enthält Fossilien (z.B. Muscheln), Sediment: ..........................
▪
hellgelb oder grünlich oder rötlich, Sediment, konsistent, sandgranuliert: ..................................
▪
schwarzgrau, hart, dichter Lavastein, seine kleinen schwarzen Minerale sind sichtbar: .............................
▪
seine Farbe ist schwarz, Kratzfarbe schwarz, bildet sich aus pflanzlichen Überresten: ................................
▪
hartes Tiefengestein, seine großen fleischroten, kleineren wachsweißen und schwarzen Minerale sind gut sichtbar: .....….........
▪
hart, dunkelschwarz, dichter Lavastein, seine Minerale sind mit bloßem Auge unsichtbar: ..............................
▪
seine Struktur ist schieferig, an seiner Fläche sind Glimmerminerale gut sichtbar: .....................................
▪
rotgelb, Sediment, Erzgestein, enthält Aluminium: ..................................
▪
es bildet sich aus Kalkstein, umkristallisierter Metamorphit: ...............................
▪
blassgelb, Sediment, konsistent, feinkörnig wie Puder, bildet steile, hohe Wand: ...................................
▪
seine Farbe ist schwarz, Kratzfarbe braun, bildet sich aus pflanzlichen Überresten: ............................
▪
Sediment, sehr feinkörnig, die mit bloßem Augen unsichtbar sind, trocken ist hart, angefeuchtet ist plastisch: ...................
▪
Sediment, kristallisiert sich aus dem verdunstenden Seewasser, salzig: ........................
▪
Sediment, ähnlich dem harten Kalkstein, schäumt aber nur in der warmen Salzsäure: ............................
▪
Sediment, flüssig, bildet sich aus tierischen Überresten (Plankton): ............................
65
VIII. DIE NUTZBAREN „NEBENPRODUKTE“ DER GESTEINSBILDUNG: DIE BODENSCHÄTZE
Die BODENSCHÄTZE sind für die Wirtschaft nutzbare Stoffe, die in der Erdkruste auf natürliche Weise angereichert
sind. Zu den Bodenschätzen zählen Minerale, Gesteine, die in konzentrierter Form vorkommen, so dass sie industriell
ausgebeutet werden können. Im Fall spricht man von Lagerstätten.
Abhängig davon, wozu man die Bodenschätze
Aufgabe 1.: Wie untergliedern sich die Bodenschätze?
industriell benutzt, können sie unterteilt werden. Für die
Anhand des Textes ergänze die Graphik!
Energiegewinnung braucht man Energieträger, für die
Erzeugung halbfertiger oder fertiger Produkte aber
BODENSCHÄTZE
Rohstoffe. Wenn die Bodenschätze über einen
Metallgehalt verfügen, spricht man über metallische
Rohstoffe, anders die Erze. Wenn sie keinen Metallgehalt
haben, sondern andere nutzbare Minerale in hoher
Konzentration, dann sind sie nichtmetallische Rohstoffe.
Aufgabe 2.: Was nennt man als Erz? Die Antwort versteckt sich im Oval. Lege die Definition zusammen!
……………………………………………………
……………………………………………………
……………………………………………………
……………………………………………………
……………………………………………………
……………………………………………………
1. Die durch magmatische Prozesse entstehenden Bodenschätze
1.2 Die primäre Erzbildung
Während der Abkühlung des aufdringenden Magmas trennen sich die verschiedenen Minerale auf Grund ihres
Gewichtes und Schmelzpunktes ab. Sie kristallisieren sich in einer immer gleich bleibenden Reihenfolge heraus.
Im Rahmen der magmatischen Prozesse bilden sich die sog. primären Erze.
Diese Prozesse laufen in drei Phasen ab:
1. Bei 1000-1200 °C die Frühkristallisation
Die Abtrennung der Mineralen läuft noch im glutflüssigen Magma ab. Ihrem Gewicht nach sinken die schwersten
Stoffe, die einen hohen Schmelzpunkt haben, auf den Grund der Gesteinsschmelze, wo sie sich anhäufen. So bilden
sich die Schwermetalle wie Ni, Pl, dann Cr und das Eisenerz. Sie lassen sich von den Tiefengesteinen abbauen.
2. Bei 700-900 °C die Hauptkristallisation
In der sich abkühlenden Magmamasse kristallisieren sich die
gesteinsbildenden Silikatminerale heraus.
3. Unter 700 °C die Restkristallisation
Der noch flüssige Magmarest dringt in die Risse und Spalten der
Kruste ein. Davon bilden sich bei 700-500 °C verschiedene
Erzgänge. Bei 500-375 °C kristallisieren sich von den Dämpfen
und Gasen des Magmarestes auch Erze aus wie Zinn-, Uran- und
Thoriumerzlagerstätten. Unter 375 °C läuft die Erzbildung aus
Heißwasser ab, im deren Rahmen entstehen die Erze der
Buntmetalle (Cu, Pb, Zn, Hg) und der Edelmetalle (Au, Ag). Diese
Unterphase nennt man hydrothermale Vererzung.
Aufgabe 3.: Diese Abbildung zeigt das Schema der magmatischen Vererzung!
Anhand des vorliegenden Textes benenne die mit Großbuchstaben
markierten Phasen der Erzbildung!
Dann schreibe die Kleinbuchstaben der zu denen passenden
Begriffe und die Nummer der Erze an die entsprechende Stelle!
A. ........................................................
B. ........................................................
C. ........................................................
a. Magmarest; b. Heißwasserlösungen;
c. heiße Gase und Dampf; d. glühendes Magma
1. Gold; 2. Uranerz; 3. Chromerz; 4. Bleierz; 5. Eisenerz; 6. Silber; 7. Zinnerz;
8. Zinkerz; 9. Platin; 10. Kupfererz; 11. Nickelerz; 12. Quecksilber
66
Tiefengesteine
Aufgabe 4.: Stelle die Prozesse der magmatischen Erzbildung in die richtige Reihenfolge!
.......... Hydrothermale (Heißwasser) Erzbildung: Bunt- (Blei, Kupfer, Zink, Quecksilber) und Edelmetalle (Gold, Silber)
.......... Abtrennung nach dem Gewicht der Mineralverbindungen noch im glutflüssigen, aufdringenden Magma bei
1000-1200 °C
.......... Erzgänge aus den in die Risse und Spalten der Kruste eindringenden Magmaresten
.......... Aus den Dämpfen und Gasen scheiden Erze aus: Zinn-, Uran- und Thoriumerz
2. Die durch Sedimentbildung entstehenden Bodenschätze
2.1 Die sekundäre Erzbildung
Die Gesteine verwittern und zerstückeln sich durch die äußeren Kräfte. Durch den Transport werden auch erzhaltige
Minerale umgelagert und häufen sich in Flüssen oder Meeren an. Dieser Prozess ist die sog. sekundäre Erzbildung.
In den Flussbetten sammeln sich Erze wie Gold an. Von dem Flussgeröll mit Mangangehalt kann das Erz im
Meer durch chemische Vorgänge ausscheiden.
Unter feuchtem tropischem und subtropischem Klima bildet sich der Bauxit, der eine Tonart mit hoher
Aluminiumoxid-Konzentration ist, wegen der Verwitterung von magmatischen und metamorphen Gesteinen.
2.2 Übrige Bodenschätze durch Sedimentbildung
Parallel zu Sedimentbildung entstehen auch Bodenschätze, die sog. fossilen Energieträger wie die Kohlearten,
die Kohlenwasserstoffe.
Aufgabe 5.: Wie, unter welchen Umständen bilden sich die Kohlearten! Betrachte die Bilder in der Filmleiste und beschreibe
den Prozess!
Aufgabe 6.: Stelle die Kohlearten ihrem Heizwert nach in die richtige Reihenfolge!
........ Braunkohle .......... Torf
.......... Schwarzsteinkohle .......... Lignit
......... Anthrazit
Aufgabe 7.: Ordne die Bilder den Erklärungssätzen zur Bildung der Kohlenwasserstoffe zu!
Unter Schichtdruck bildeten sich so Millionen Jahre lang eine Erdölund Erdgaslagerstätte, die sich aus den porösen, rissigen Speichergesteinen mit Fördertürmen abbauen lassen.
1.
Kleinstlebewesen des Meeres wie Planktons, wenn sie versterben,
sinken auf den Meeresboden und werden in Schlamm eingebettet.
2.
Im Laufe der Zeit lagerten sich mehrere Sedimentschichten darüber.
Bakterien, die ohne Sauerstoff leben können, wandeln die Reste der
Lebewesen in Erdöl und Erdgas um.
3.
67
Aufgabe 8.: Schau dir das Bild zur Lagerung der Kohlenwasserstoffe an dann antworte auf die Fragen!
Welche Stoffe befinden sich übereinander in den Speichergesteinen?
1. .........................................................
2. .........................................................
3. .........................................................
Wie können die Kohlenwasserstoffe auf die Oberfläche kommen?
.............................................................................................................................................
Aufgabe 9.: Folgere aufgrund der Lösungen der vorliegenden Aufgaben! Antworte auf die Frage!
Was sind die gemeinsamen Bedingungen für die Bildung der Kohlearten und der Kohlenwasserstoffe?
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
Bildung der Salzgesteine läuft auch durch sedimentbildende Prozesse ab.
Aufgabe 10.: Betrachte die folgende Abbildung dann löse die Aufgaben!
Beschreibe, wie sich die verschiedenen Salzgesteine wie der Steinsalz bilden?
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
Der Gruppe welcher Sedimentgesteine ordnen sie sich zu? ........................................................
Stelle die folgenden Salzverbindungen ihrer Kristallisation nach in die zeitliche Reihenfolge!
...... Sulphate (z.B. Gips) ..... Kalisalz ..... Carbonate (z.B. Mg2CO3) ..... Kochsalz
Warum eben in solcher Reihenfolge kristallisieren sie sich heraus?
..........................................................................................................................................................................................
Unter welchen klimatischen Bedingungen bilden sie sich? Unterstreiche die richtigen Ausdrücke!
warm-heiß
kalt
kühl
feucht
trocken
Gut zu wissen!
Was ist der Unterschied zwischen den Energieträgern und den Rohstoffen?
Was ist das Erz?
Wie läuft die primäre Erzbildung ab und welche Erze bilden sich auf diese Weise?
Wie bilden sich die sekundären Erze wie der Mangan und der Bauxit?
Wie und unter welchen Umständen bilden sich die Kohlearten und die Kohlenwasserstoffe?
Wie und unter welchen Umständen bilden sich die Salzgesteine?
PLATTENTEKTONIK – VULKANISMUS
Die Topographie
DIE GESTEINSPLATTEN DER LITHOSPHÄRE:
Eurasische, Nordamerikanische, Südamerikanische, Afrikanische, Pazifische, Indisch-australische,
Antarktische, Arabische, Philippinische, Nasca, Karibische, Kokos
• DIE SPALTE AUF DEM OZEANSGRUND UND IM FESTLAND:
Atlantischer Rücken (im Atlantischen Ozean), die Spalte des Roten Meeres – Ostafrikanischer Graben
• DIE TIEFSEEGRÄBEN:
Marianegraben (-11 034 m), Peru–Atacamagraben, Puerto Ricograben, Javagraben, Japangraben, Philipinengraben
• DIE AKTIVEN VULKANISCHEN ZONEN AUF DER ERDE:
1. die vulkanische Zone des Pazifischen Gebirgssystems in Ostasien:
Kamtschatka → Kurile Inseln → Japanische Inseln: Fujisan → Taiwan → Philippinische Inseln
2. die vulkanische Zone des Pazifischen Gebirgssystems in Amerika:
Aläuten → Alaska: Mt. Katmai → Cascade Gebirge: Mt. St. Helens → die mexikanischen Kordilleren: Popocatepetl → die mittelamerikanischen Kordilleren: Irazu, Mt. Peleé → die Anden: Cotopaxi, Chimborazzo, Aconcagua → Feuerland → Antarktis: Mt. Erebus
3. die vulkanische Zone des Eurasischen Gebirgssystems:
die Appenninen: Vesuv, Ätna, Vulcano und Stromboli auf den Liparischen Inseln → die Innenkarpaten: Matra Gebirge, Hargita
Gebirge → die hellenischen Inseln: Thira ( Santorin) → Kleinasien – Hochland von Armenien: Ararat – Kaukasus: Elbrus → Sumatra –
Java: Krakatau – Kleine Sunda Inseln: Tambora
4. an den Tiefseespalten entlang dem mittelozeanischen Rücken:
Island: Hekla → Azoren → Kanaren → Kapverden
5. an den Festlandsspalten
z.B. entlang dem Ostafrikanischen Graben: Kilimanjaro, Mt. Kenia, Vulkan Teleki
„Heißer Fleck”-Vulkanismus:
an der Pazifischen Platte: Hawaii-Inseln, Line-Inseln, Midway-Inseln
an der Afrikanischen Platte: die Lavadecken im Tibesti und im Hoggar
an der Nordamerikanische Platte: Yellowstone NP
•
68
Glossar – Aufbau und Physik der Erde
e Abweichung
r Aggregatzustand, . .e
e Asthenosphäre
e chemische Verbindung, -en
dünnflüssig
e Erdbebenwelle, -n
s Erdinnere
r Erdkern, e Erdkruste, -n
r Erdmantel, erforschen / untersuchen
e Forschungsbohrung, -en
e Geothermie
s Gestein, -e
e Gesteinsplatte, -n
e Kugelschale, -n
kugelsymmetrisch
elhajlás, eltérés
halmazállapot
asztenoszféra
kémiai vegyület
hígan folyós
földrengéshullám
földbelső
földmag
földkéreg
földköpeny
kutat
kutatófúrás
földhő
kőzet
kőzetlemez
gömbhéj
gömbszimmetrikus
e Lithosphäre / e Gesteinshülle
r Materialstrom, . .e
e Metalle, -n
s Mineral, -ien
e Probeentnahme
e Reibung
s. differenzieren
s. fortpflanzen
e Schicht, -en
e Schwerkraft
s Sediment, -e / e Ablagerung, -en
e Spannung
steif
e Struktur, -en
e Theorie
zähflüssig
litoszféra / kőzetburok
anyagáramlás
fém
ásvány
mintavétel
súrlódás
elkülönül, differenciálódik
tovaterjed
réteg
nehézségi erő
üledék, lerakódás
feszültség
merev
szerkezet
elmélet
sűrűn folyós
Glossar: Plattentektonik
anhäufen sich
anpressen sich
auseinanderdriften
divergieren
dünn
entfernen (sich voneinander)
glühend
hinaufdringen
e Kollisionszone
konvergieren
e Meeresablagerung
r mittelozeanische Rücken
nähern (sich einander)
felhalmozódik
rápréselődik
szétsodródik
távolodik (széttart)
vékony
távolodik egymástól
izzó
felhatol, felnyomul
bezáródási zóna
közeledik (összetart)
tengeri üledék
óceánközépi hátság
közeledik egymáshoz
plastisch
r Plattenrand
e Spalte
sprengen
r Tiefenbruch
r Tiefseegraben
e Unterschiebung
untertauchen
verschieben (sich aneinander)
vorbeirutschen
weich
képlékeny, plasztikus
lemezperem
hasadék
feltör, felrobbant
mélytörés
mélytengeri árok
alátolódás
alámerül
eltolódik (egymás mellett
elcsúszik vmi mellett
puha
Glossar: Magmatismus - Vulkanismus
e Asche
aufdringen / aufdrängen
ausbrechen
r Ausbruch
e Ausgasung
dünnflüssig
effusiv
r Erguss
erstarren / fest werden
explosiv
e Kissenlava
r Magmatit
mineralogisch
s Pendant
hamu
felnyomul
kitör
kitörés
kigázolgás
hígan folyós
kiömléses
kiömlés
megmerevedik, megszilárdul
robbanásos
párnaláva
magmás kőzet
ásványi
pár, kiegészítő rész
postvulkanisch
r Schicht(Strato)vulkan
e Schlacke
schleudern
r Schutt
sprudeln
stocken
streuen
e Streuung
strömen
s Tiefengestein
e Viskosität
r Vulkanit
zäh/dickflüssig
utóvulkáni
rétegvulkán
salak
repít, szór
törmelék
pezseg, buzog
megreked, torlódik
szór
szórás
áramlik
mélységi magmás kőzet
viszkozitás, folyósság
vulkáni kőzet
sűrűn folyós
Glossar: Erdbeben
auflösen (sich)
e Ausdehnung
r Bebenherd
s Bebenzentrum
e Druckspannung
e Druckwelle
erfassen
erschüttern
fortpflanzen (sich)
kategorisieren
feloldódik
kitágulás
rengésfészek
rengésközpont
nyomó feszültség
nyomáshullám
megfog, megragad, felfog
rázkódik
tovaterjed
osztályoz, kategorizál
s Messinstrument
s Nachbeben
e Scherfestigkeit
e Scherspannung
e Scherwelle
seismisch
s Ungeheuer
unzähmbar
s Wellenphänomen
69
mérőeszköz
utórengés
nyírószilárdság
nyíró feszültség
nyíróhullám
szeizmikus
szörny
megszelídíthetetlen
hullámjelenség
Glossar: Gebirgsbildung
anhäufen sich
e Bruchebene
e Bruchstufe / r Staffelbruch
e Deckfalte
e Falte
e Faltenachse
s Faltengebirge
e Faltenmulde
r Faltensattel
e Gebirgsbildungsperiode
s Gebirgssystem
r Gesteinsblock
felhalmozódik
törési sík
töréslépcső
takaróredő
redő
redőtengely
gyűrthegység
redőboltozat
redőnyereg
hegységképződési időszak
hegységrendszer
kőzettömeg
gesunkene
r Graben
herausgeragt
e Kompression / r Seitendruck
e Orogenese / e Erhebung
e Schichtfaltung
e Scholle
s Sediment / e Ablagerung
steif
Struktur bildend
e Tektogenese / e Strukturbildung
e Verwerfung
besüllyedt
árok
kiemelkedett
oldalnyomás
kiemelkedés
réteggyűrődés
rög
üledék
merev
szerkezetképző
szerkezetképződés
vetődés
Glossar: Die Gesteine
ausgesetzt
erodieren / abtragen
r Feldspat
s Gefüge
s Gerippe
s Geröllsammelbecken
r Glimmer
r Glimmerschiefer
herauskristallisieren (sich)
klastisch
konsistent
s Kristallgitter
r Lehm / r Ton
r Marmor
kitéve
lepusztul, erodálódik
földpát
szerkezet
csontváz, váz
üledékgyűjtő medence
csillám
csillámpala
kikristályosodni
törmelékes
összeálló, konzisztens
kristályrács
agyag
márvány
Glossar: Die Bodenschätze
abgesperrt
e Abtrennung
aufdringen
r Bodenschatz, . .e
s Buntmetall
s Edelmetall
einbetten
s Eisenerz
r Energieträger
erzeugen
e Frühkristallisation
gesteinsbildend
e Hauptkristallisation
hydrothermal
e Lagerstätte, -n
löslich / ablösbar
elzártan
szétválás
felnyomul
ásványkincs
színesfém
nemesfém
beágyaz vmit
vasérc
energiahordozó
előállít, készít vmit
előkristályosodás
kőzetalkotó
főkristályosodás
forróvizes (hidrotermális)
telep
oldható
s Mineral, -ien
r Quarz
r Rest / r Überrest
r Riffkalk
r Schmelzpunkt
r Schutt / s Trümmergestein
s Sediment / e Ablagerung
r Tropfstein
umgewandelt (s. umwandeln)
e Umwandlung / e Metamorphose
verhärten (sich)
e Verwitterung
zementieren / verkitten
metallisch
nichtmetallisch
primär
r Quecksilber
rentabel
e Restkristallisation
r Rohstoff
s. anreichern / s. anhäufen
s Salzgestein
r Schichtdruck
s Schwermetall
sekundär
s Speichergestein
r Torf
e Vererzung
s Zinnerz
70
ásvány
kvarc
maradvány
korallzátony-mészkő
olvadáspont
törmelék, törmelékes kőzet
üledék
cseppkő
átalakult
átalakulás, metamorfózis
megkeményedik
mállás
összeragad, cementálódik
fémes
nemfémes
elsődleges
higany
jövedelmező
utókristályosodás
nyersanyag
felhalmozódik
sókőzet
rétegnyomás
nehézfém
másodlagos
tározókőzet
tőzeg
ércesedés
ónérc