Vulkanismus – Kräfte aus dem Inneren der Erde, 1. Teil

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Haack
Rubrik Weltatlas
Vulkanismus – Kräfte aus
dem Inneren der Erde, 1. Teil
Vulkane zählen zu den faszinierendsten Naturphänomenen unserer Erde und liefern
nicht nur Stoff für Mythen und Sagen, sondern sind in allen Lehrplänen vertreten
und demzufolge ein beliebtes Unterrichtsthema. Anhand eines logisch aufgebauten
Konzepts kann ein größtmöglicher Erkenntnis- bzw. Lerngewinn für die Schülerinnen
und Schüler erreicht werden.
Zu den grundlegenden pädagogischen Erfahrungen gehört, dass
sich Sachverhalte vom Prinzip her
besser einprägen, wenn sie wiederholt und unter verschiedenen Aspekten in Form einer sog. Lernspirale gelehrt und gelernt werden. Dieses
Prinzip soll für den Themenkomplex
Vulkanismus eine Anwendung finden. Abb. 1 zeigt die verschiedenen
Schwerpunkte der Lernspirale, mit
denen sich die Schülerinnen und
Schüler auseinander setzen müssen.
Das heißt: Erst, wenn die Entstehung
und Entwicklung der Erde, ihr Aufbau sowie die Kontinentalbewegung
und Plattentektonik bekannt sind,
werden auch die Grundzüge und wesentlichen Prozesse des Vulkanismus
verstanden. Darüber hinaus wird
deutlich, dass die Lernspirale nach
oben und unten geöffnet ist, sodass
die Möglichkeit besteht, noch weitere Themen hinzuzufügen oder ggf.
auszulassen.
Entstehung und
Entwicklung der Erde
Der Einstieg in den Themenkomplex erfolgt über den ersten
Schwerpunkt der Lernspirale, die
Entstehung der Erde. Aufgrund der
vielfältigen Theorien stehen an
dieser Stelle zwei Ansätze im Mittelpunkt der Betrachtung. Je nach
Abb. 1: Prinzip der Lernspirale
Affinität des Lehrers und Zusammensetzung der Klasse kann z. B.
mit der christlichen Schöpfungsgeschichte begonnen werden, um dann
auf die Urknalltheorie überzuleiten.
Die besagt unter anderem, dass die
Erde ca. 4,6 Mrd. Jahre alt ist. Bis zur
Gegenwart verging demzufolge eine
riesige Zeitspanne, die für die Schülerinnen und Schülern erfassbar gemacht werden muss.
Was passierte eigentlich während dieser langen Entwicklungsgeschichte? Seit wann gibt es Pflanzen, Tiere und den Menschen? Mit
solchen Fragen lässt sich beispielsweise der zweite Schwerpunkt der
Lernspirale, die Entwicklung der
Erde, einleiten. Zur Verdeutlichung
der Zeitdimension kann eine Modellgrafik aus dem Haack Weltatlas
(S. 216.1) zum Einsatz kommen, die
eine Übersicht zu den Erdzeitaltern
liefert. Um die komplexe Erdzeitalter-Systematik besser erfassen zu
können, muss neben Begriffserläuterungen und der Betrachtung von
Zeitabschnitten die Fokussierung
des Inhaltes insbesondere auf der
Entwicklung der Lebewesen liegen. Darüber hinaus bietet sich zur
Vertiefung und anschaulichen Darstellung die Verwendung eines Zeitstrahls an. Die Schülerinnen und
Schüler sollen unter Zuhilfenahme
des Haack Weltatlas (S. 216.1) die
vorgegebenen Bilder in die richtige
zeitliche Abfolge einordnen (Ergebnis der Einordnung siehe Abb. 2).
Daraus wird ersichtlich, dass die
Erde vor 4,6 Mrd. Jahren ein glühender Feuerball war und sich die
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Haack Weltatlas
Rubrik
Abb. 2: Zeitstrahl zur Erdgeschichte
ersten primitiven Lebewesen viele
Millionen Jahre später aus Bakterien oder Algen zusammensetzten.
Mit den Trilobiten kamen wirbellose
Meerestiere nach, gefolgt von z. B.
Knorpelfischen, Sauriern und, im
jüngsten Stadium der Erdgeschichte, dem Menschen. Das vorliegende
Arbeitsblatt (Abb. 2, Ausschnitt)
steht als Kopiervorlage im Terrasse-Online-Bereich zur Verfügung,
erreichbar über den unten angeführten Online-Link.
Aufbau der Erde
Nachdem die Entstehung und
Entwicklung der Erde bekannt sind,
kann auf den dritten Schwerpunkt
der Lernspirale übergeleitet werden.
Auch hier stehen am Anfang wichtige zu klärende Fragen: Wie sieht es
unter der Erdoberfläche bzw. im Inneren aus? Ist eine Reise zum Mittelpunkt der Erde möglich? Wie ist die
Erde aufgebaut?
Mittels einer weiteren Modellgrafik aus dem Haack Weltatlas
(S. 216.2) lässt sich der Erdaufbau
gut nachvollziehen. Aufgrund der
Schalenstruktur und der Grobgliederung in Kruste, Mantel und Kern
bietet sich eine Gruppenarbeit an.
Jede der drei Gruppen behandelt einen Bereich und arbeitet markante
Merkmale und Besonderheiten heraus. Es wird deutlich, dass die Erde
unterschiedlich aufgebaut ist sowie
unterschiedliche Mächtigkeiten und
Zustände (fest, plastisch, flüssig) aufweist.
Als Letztes schließt sich in diesem
Zusammenhang eine Frage zur Dimension an: Wie tief ist der Mensch
bis heute in die Erde vorgedrungen?
Zur Beantwortung dieser Frage kann
das sog. Apfelmodell zum Einsatz
kommen. Die Schülerinnen und
Schüler sollen einen Apfel und eine
Nadel zur Hand nehmen und durch
das Einstechen der Nadel aufzeigen,
wie weit der Mensch bisher vorgestoßen ist. Das tiefste Bohrprojekt liegt
momentan bei etwa 12 km (Halbinsel Kola, Russland), gefolgt vom
Kontinentalen Tiefbohrprojekt Windischeschenbach (Deutschland) mit
etwas über 9 km. Bezug nehmend
auf die oben gestellte Frage und das
Apfelmodell ist der Mensch nicht
einmal durch die Schale des Apfels
bzw. durch die Kruste der Erde gedrungen (bis zu 60 km mächtig). Daraus wird ersichtlich, dass selbst mit
einfachsten Hilfsmitteln komplexe
Zusammenhänge mühelos näher gebracht werden können.
Kontinentalbewegung
Nachdem die Entstehung, Entwicklung und der Aufbau der Erde
im Unterricht behandelt wurden,
schließen sich der vierte Schwerpunkt der Lernspirale (Kontinentalbewegung) und weitere Verständnisfragen an: Warum gibt es gleiche
fossile Pflanzen und Lebewesen auf
unterschiedlichen Kontinenten? Warum wird z. B. der Lystrosaurus sowohl in Afrika als auch in Südamerika gefunden? Wie ist das möglich?
Wie sah die Erde vor vielen Millionen Jahren aus?
Der Haack Weltatlas beinhaltet eine Kartenreihe (S. 216.3), mit
der sich die Entwicklung der Kontinente und Ozeane beschreiben
lässt (Abb. 3). Die Schülerinnen und
Schüler können erkennen, dass sich
im Laufe der Jahrmillionen die Lage
der Kontinente zueinander verändert hat. So gab es beispielsweise vor
225 Mio. Jahren einen zusammenhängenden Superkontinent Pangäa,
der durch tektonische Prozesse gespalten wurde. Im Verlauf der Erdgeschichte sind dann die Kontinente
auseinander gedriftet, was letztendlich zum gegenwärtigen Erdbild
führte. Das wiederum ist ein nur
vorübergehender Zustand. Um diese
Veränderung zu verdeutlichen und
die gleichen Fossilfunde zu erklären,
kann mit einer Schwarz-Weiß-Kopie
der vorliegenden Karten gearbeitet
werden. Eine Handlungsaufforderung zum Einfärben der Kontinente
(Buntstifte) und Beschreibung der
Lage zueinander geht den oben genannten Erkenntnissen voraus. Im
Terrasse-Online-Bereich (siehe Online-Link) kann diese Kartenreihe als
Kopiervorlage in Graustufen herunter geladen werden.
Schließlich soll durch die Nutzung des Erdplatten-Puzzles (Abb. 4)
ein weiterer essentieller Aspekt der
Kontinentalbewegung veranschaulicht werden. Das Puzzle setzt sich aus
einzelnen Erdplatten zusammen, auf
denen die Kontinente eingezeichnet
sind. Ein erster Arbeitsschritt besteht
darin, die Puzzelteile auszuschneiden. Darauf folgen das lagerichtige
Zusammenfügen und die korrekte
Beschriftung. Der didaktische Hintergrund des Puzzles liegt einerseits
in der Erkenntnis, dass die Erdkruste aus Erdplatten besteht und an-
Alle Inhalte und Materialien online verfügbar unter: www.klett.de/online > Online-Link: W400300-0003 | Klett-Magazin Geographie | 13
vor 225 Mio.
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Abb. 4: Erdplatten-Puzzle
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Jahre
35 Mio
Jahre
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Jahre
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Jahre
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Jahre
Abb. 3: Entwicklung der Kontinente und Ozeane
A T L A N T I S C H E R
A
passiver
Kontinentrand
Oberer Mantel
untere Lithosphäre
Asthenosphäre
dererseits sich nicht die Kontinente,
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aufsteigendes
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Richtung der
sondern
die Erdplatten
bewegen
(MeSedimente
Magmablase
Kontinentaldrift
thode im Terrasse-Online-Bereich
Erdbebenherde als
Konvektionsströme
135 Mio
35 Mio
65 Mio
Jahre
Jahre
Jahre
Arbeitsblatt abrufbar, Online-Link).
Plattentektonik
Oberer Mantel
untere Lithosphäre
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Entwicklung des
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Divergenz im mittelDivergenz innerhalb
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einer kontinentalen
(seafloor spreading)
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Horizontalverschiebung
Richtung
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zweier
Krustenstücke;
Plattenbewegungen
Transformverwerfung
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Lebens
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Schachtelhalme,
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Kontinentaldrift
zum Vergleich:
mittl. Temperatur: 4 Jahren
000° – 5 000° C
Temperatur:
Kontinente
und Ozeane
A
mittl. Druck: 3 300 000 – 3 600 000 kbar
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mittl. Dichte: 9,9 – 12,1 g/cm³
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S
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Druck:
ozeanischen
Rücken
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mittl. Temperatur: 1 000°– 3 600° C
(seafloor
spreading)
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mittl. Dichte: 3,3 – 5,6 g/cm³
Horizontalverschiebung
1 000 m Tiefe: 100 bar
zweier Krustenstücke;
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Dichte:
Transformverwerfung
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mittl. Temperatur: 0° –1 000° C
W
Wasser: 1,0 g/cm³
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A Druck: 1 – 12 000 bar
Eisen: 7,9 von
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mittl. Dichte: 2,8 – 3,5 g/cm³
Gold: 19,3 g/cm³
kontinentalen Krusten;
Kollisionszone
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Rubrik
Haack
Weltatlas
KREIDE
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Hauptzeit der Blütenpfl
6 371 km
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MESOZOIKUM
Blütenpflanzen
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Gold: 19,3 g/cm³
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PALÄOGEN
In einem nächsten GedankenOzean
aufsteigendes Magma,
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SchwerSedimente
Magmablase
Kontinentaldrift
punkt der Lernspirale
Erdbebenherde
Konvektionsströme einleitet,
muss die Frage nach der Ursache
der Plattenbewegung in den Mittelpunkt der Betrachtung rücken. Um
den grundlegenden Prozess dieser
Bewegung zu verdeutlichen, kann
ein leicht durchzuführendes Lehrerexperiment zur Anwendung
kommen (Abb. 5). Dafür wird ein
feuerfestes Becherglas, ein Teelicht
sowie ein Färbemittel, das die stattfindende Bewegung visualisiert (z. B.
Tinte oder ein Körnchen Kaliumpermanganat), benötigt. Durch die
Abb. 5: Experiment zur Wärmeströmung
O Z E A N
Hitze der Kerze entsteht ein Wärdurchschnittliches
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nach oben, der sich an den
35 Mio Alter der ozeanischen Kruste
Glasrändern
wieder abkühlt und
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5 Mio
35 Mio
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angewandt und
in die Realität übertragen werden.
Eine Grafik aus dem Haack Weltatlas bietet sich erneut zur modelldurchschnittliches
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Darstellung der Wirklichkeit
35 Mio Alter der ozeanischen Kruste
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an (S.
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Unter Berücksichtigung des Experiments
können die Schülerinnen
19.06.2007 15:47:26 Uhr
und Schüler vor allem den rechten
Teil der Modellgrafik mühelos erklären und den Motor der Plattenbewegung, die Konvektion, erkennen.
Darüber hinaus spielen, je nach
Klassenstufe, andere Prozesse der
Plattentektonik (z. B. Subduktion)
oder die topographische Einordnung
der gesamten Modellgrafik eine entscheidende Rolle für das Verständnis der Thematik.
Vulkanismus
Die Schülerinnen und Schüler kennen jetzt alle wesentlichen
Grundlagen, um sich den vorletzten
Schwerpunkt der Lernspirale zu erarbeiten. Insbesondere die Lage der
meisten Vulkane muss in das Bewusstsein der Lernenden übergehen.
Zur Realisierung dieses Verständnisses kann ein weiteres Arbeitsblatt
aus dem Terrasse-Online-Bereich genutzt werden. Bedeutende Vulkane
und Vulkangebiete der Erde werden
mit Hilfe des Orts- und Namensregisters des Haack Weltatlas aus einer
vorgegebenen Liste in eine stumme
Karte eingetragen. So wird die Lage
der meisten Vulkane an den Plattengrenzen ersichtlich (Abb. 6). Zur Ergebnissicherung bietet sich die Karte
217.6 im Haack Weltatlas „Vulkanismus und Erdbeben“ an.
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Haack Weltatlas
Rubrik
Ein anschließender Arbeitsschritt
besteht darin, wichtige Vulkantypen
genauer zu betrachten und am Beispiel des Schicht- und Schildvulkans
Merkmale sowie Besonderheiten
auszuarbeiten. Neben Unterschieden in Form und Aufbau fällt hauptsächlich das ungleiche Ausbruchsverhalten beider Vulkantypen ins
Auge (Abb. 7). Während20der Schild- 0
1 Nordamerikanische
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langsam ausfließt, bricht
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mit
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Um
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deutlichen,
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erneut
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50
durchzuführendes Experiment zur
Anwendung.
Dafür benötigen die5
50
0
Lehrerinnen und Lehrer eine Was-
serflasche mit Kohlensäure, die kräfan, die den letzten Schwerpunkt der
tig geschüttelt und dann schnell
Lernspirale (Nutzung des Vulkanisgeöffnet wird (Abb. 8). Durch das exmus) einleitet und im zweiten Teil
plosionsartige Austreten des Wassers
des Unterrichtskonzeptes behandelt
wird nicht nur die Aufmerksamkeit
werden soll (folgt in der Terrasse
gefördert (Spaßfaktor im Unterricht),
01/2009).
sondern auch ein komplexes Naturphänomen auf anschauliche Art
und Weise dargestellt. Die Kohlensäure symbolisiert
Online-Link: 49625x-2140
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(Flaschenhals)
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60 Klett Verlag, Stuttgart, Gotha
fläche60tritt.
Surtsey Katla
Surtsey Katla
Surtsey Katla
Nachdem die Gefährlichkeit von
Konzeption und Beratung:
Vulkanen herausgearbeitet wurde,
50
Rüdiger Klein,
Koblenz
schließt sich eine Frage zur persönTimo Lüdecke, Bovenden
lichen Identifikation
der SchüleStefan Wagner,
Ernst Klett Verlag, Stuttgart,
50
50
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rinnen und Schüler mit dem Thema
Gotha
94 Europa Erdbeben und Vulkanismus
94
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in Europa
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Plattenrand
Plattenrand
Erdbebentätigkeit
Erdbebentätigkeit
Erdbebentätigkeit
Erdbeben
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Erdbeben
Vulkane
seit 1900
Vulkane
Erdbeben
seit 19
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sehr
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Tektonisch
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Erdbeben
und
Vulkane
Erdbeben
und
Vulkane
Erdbeben
und
Vulkane
2Schäden
vermuteter Plattenrand
vermuteter Plattenrand
0 aktiv in den letzten 100
mittlere Schäden
mittlere
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Vulkan,
Vulkan,
Jahren
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100 Jahren
selten
selten
selten
Zonen in häufig
Europa
in Europa
in
Europa
starke Schäden
starke
Schäden
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aktiv in den letzten 10
Vulkan,
000 Jahren
aktiv in den letztenstarke
10 000 Schäd
Jahren
häufig in Europa
häufig
Abb. 6: Lage der
meisten
katastrophale
Schäden
katastrophale Schäden
katastrophale
Abb. 8: Experiment
Wasserflasche
sehr
häufig Vulkane – Ergebnis
sehr häufig der Registerarbeit
sehr
häufig
3 Vulkantypen
20
20
20
Erdbeben seit 19
1:50000000
km
lattenrand
3
Schichtvulkan
z. B. Vesuv
Caldera
Schildvulkan
Caldera
Lava
Asche
Asche
Nebenkrater
Lava
Abb. 7: Zwei
wichtige Vulkantypen
Francavilla
Francavilla
Malvagna
Moio Alcantara
1000 Randazzo
di
Sicilia
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Magmakammer Malvagna
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