Plattentektonik_2

PLATTENTEKTONIK
Plattentektonik
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Merke:
Es lassen sich drei wesentliche Typen von Plattengrenzen unterscheiden:
•Konvergenzränder:
Die Platten bewegen sich aufeinander zu. Dabei
wird eine der beiden Platten unter die andere
gedrückt und ihr Material im Erdinneren
eingeschmolzen. Typische Beispiel: Himalaya;
Alpen; Tiefseegräben.
•Divergenzzonen:
Die Ränder der Platten werden durch neu
gebildetes Material auseinandergedrückt. Es
entstehen langgezogene Grabenbrüche.
Typisches Beispiel: Ostafrikanischer Graben
•Horizontalverschiebungen:
Zwei Platten gleiten in horizontaler Richtung
aneinander vorbei. Typisches Beispiel: San Andreas
Graben in Kalifornien
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Mit der Plattentektonik hängt der Vulkanismus eng zusammen.
Überall dort wo
A Platten divergieren
B Platten subduziert werden
C Hot spots von unten durch die Kruste glühen –
gibt es den Vulkanismus, bei dem Magma aus dem Erdinneren
austritt.
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Bilder zum Vulkanismus:
Lavafontäne am Pu‘u O‘o auf Hawaii
©J.D. Griggs / USGS
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Bilder zum Vulkanismus:
Aschenwolken und Aschenströme am Mount St. Helens, Kanada
© USGS
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Bilder zum Vulkanismus:
Smoker und Feuerspeier
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Bilder zum Vulkanismus:Dünnflüssige Pahoehoe-Lava, Hawaii
©J.D. Griggs / USGS
©J.D. Griggs / USGS
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Bilder zum Vulkanismus:
Lavaströme am Kilauea, Hawaii
©
U
S
G
S
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Bilder zum Vulkanismus:
Strobmoli, Italien 1969 © B.Chouet / USGS
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Die Verteilung der Erdbeben auf der Erde
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Erdbeben
¬ Begriffe (für das GLOSSAR)
Epizentrum:
Punkt an der Erdoberfläche über dem →Hypozentrum.
Das Epizentrum wird durch die geographischen Koordinaten
von Längengrad und Breitengrad angegeben.
Herdtiefe:
Tiefe eines Erdbebens (in Kilometern) unter der
Erdoberfläche. Die Erdbebenherde liegen meist
zwischen 5 km und 70 km Tiefe.
Herdzeit:
Uhrzeit des Beginns eines Erdbebenprozesses in Greenwich
Meantime (GMT = Weltzeit).
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Erdbeben
Intensität:
Maß für die Schadenswirkung.
In Europa werden oft die Skala
• MSK 1964 (Medvedev, Sponheuer, Karnik) und die
• EMS (European Macroseismic Scale) verwendet.
Beide haben 12 Stufen.
Die Intensität hängt von der Entfernung zum Epizentrum
und den örtlichen Untergrundbedingungen ab.
Magnitude:
Gemessen in der Richter-Skala, einem logarithmischen Mass
für die seismische Energie eines Erdbebens.
Zur Bestimmung der Magnitude müssen die Bodenbewegungen
als Seismogramme mit Seismometern gemessen werden.
Eine Erhöhung der Magnitude um eine Einheit entspricht
einer Vergrößerung der Bodenbewegung um den Faktor 10 und
einer Erhöhung der Energie auf etwa das 30fache.
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Erdbeben
Mikrobeben:
Erdbeben mit einer Magnitude unter 2.
P-Wellen:
Am schnellsten laufende seismische Longitudinalwellen,
die bei einem Erdbeben erzeugt werden.
Sie breiten sich im Erdinneren aus.
Seismizität:
Erdbebenaktivität einer Region, zeitliche Verteilung und
Stärke der Beben.
Seismogramm:
Mit einem Seismometer erstellte Abbildung des
zeitabhängigen Verlaufs der Bodenbewegung an einem
Stationspunkt während eines Erdbebens.
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Erdbeben
Seismologie:
Seismologie ist die Lehre von Erdbeben und der Entstehung
und Ausbreitung seismischer Wellen durch und über die
Erde.
Ein Seismologe ist ein Wissenschaftler, der Erdbeben und
seismische Wellen untersucht.
Seismometer:
Erdbebenmeßgerät, das die Bodenbewegungen erfasst. Das
physikalische Prinzip eines Seismometers ist das eines
Pendels.
Störung:
Geologische Trennfläche im Untergrund entlang derer sich
Gesteinspartien verschoben haben oder noch verschieben.
S-Wellen:
Nach den P-Wellen zweitschnellste Art seismischer Wellen.
S-Wellen heißen auch Transversal- oder Scherwellen.
Tektonik:
Lehre vom Bau der Erdkruste und der Kräfte und Bewegung,
die den Aufbau der Kruste verändern.
Etc.: http://www.noezsv.at/wastun/erdbeben/fachwoerter.htm
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Der älteste Seismograph der Welt
stammt aller Wahrscheinlichkeit
nach aus China - er wurde um das
Jahr 132 nach Christus von Zhang
Heng, dem kaiserlichen Astronom
der Han-Dynastie 1600 Jahre vor
dem ersten europäischen erfunden.
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Seismogramme
(1) Atombombenexplosion auf Mururoa, 5.9.1995, Magnitude 4,8
(2) Starkes Erdbeben bei den Nikobaren, 24.7.2005, Magnitude 7,3
(3) Erdbeben indischer Ozean ("Tsunami-Erdbeben"), 26.12.2004,
Magnitude 9,3
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Erdbeben
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Erdbeben
Raumwellen
Diese Wellen breiten sich innerhalb von Körpern aus.
•
P-Wellen
Die P- oder Primärwellen schwingen parallel zur Ausbreitungsrichtung
(=Longitudinalwellen) und können sich in festen Körpern, Flüssigkeiten
und Gasen ausbreiten.
P-Wellen sind daher Verdichtungswellen wie etwa der Schall.
•
S-Wellen
Die S-Wellen oder Sekundärwellen schwingen quer zur Ausbreitungsrichtung
Sie sind Scherwellen oder Transversalwellen, die sich nicht in Gasen oder
Flüssigkeiten ausbreiten. Daher kann man flüssige Bereiche im Erdinneren
daran erkennen, dass dort keine S-Wellen laufen.
http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/welle01.html
http://www.vs-c.de/vsengine/vlu/vsc/de/ph/14/ep/einfuehrung/wellen/grundlagen.vlu.html
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Erdbeben
Oberflächenwellen
Sie entstehen dadurch, dass P- oder S-Wellen in die Erdoberfläche hinein
gebrochen werden.
Ähnlich den P- und S-Wellen können auch sie längs oder quer zur
Ausbreitungsrichtung schwingen. Ihre Amplitude nimmt mit der Tiefe ab.
Die Amplitude der Oberflächenwellen nimmt zudem mit der Entfernung r
nur um einen Faktor 1/r ab und nicht wie Raumwellen um den Faktor 1/r².
•
Love-Wellen
Die Love-Wellen wurden nach einem Britischen Mathematiker gleichen Namens
benannt, der 1911 als erster ein mathematisches Modell für die Ausbreitung
dieser Wellen aufstellte.
Sie sind die schnellsten Oberflächenwellen, breiten sich aber langsamer als
die S-Wellen aus. Die Bodenbewegung erfolgt in horizontaler Richtung,
senkrecht zur Ausbreitungsrichtung.
•
Rayleigh-Wellen
bereits 1855 von Lord Rayleigh mathematisch vorausgesagte Wellenart,
bei der der Boden in einer elliptischen Bewegung ähnlich wie Meereswellen
rollt. Die meisten Erschütterungen, die bei einem Erdbeben gespürt werden,
sind in der Regel Rayleigh-Wellen, die die größten Amplituden erreichen.
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Erdbeben
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Erdbeben
Love-Wellen
Rayleigh-Wellen
http://www.kip.uni-heidelberg.de/ungeordnete_fk/rayleigh.mov
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Erdbeben
Merke:
Die Frequenzen der Erdbebenwellen liegen im Bereich zwischen 0,1 Hz und 30 Hz.
Aufgrund der unterschiedlichen Fortpflanzungsgeschwindigkeiten von P- und S-Wellen
treffen diese auch zu unterschiedlichen Zeiten an einer seismographischen Station ein.
Aus dem Laufzeitunterschied kann auf die Entfernung des Epizentrums geschlossen werden.
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Erdbeben
Triangulation der Laufzeitunterschiede:
Für Atlanta gilt:
Dt = 320 s. Damit ergibt sich eine Entfernung zum Epizentrum von ca. rAtlanta  2,98·103 km
Für St. Paul gilt:
Dt = 230 s. Damit ergibt sich eine Entfernung zum Epizentrum von ca. rSt. Paul  2,14·103 km
Für Berkeley gilt:
Dt = 92 s. Damit ergibt sich eine Entfernung zum Epizentrum vonPlattentektonik
ca. rBerkeley 856 km
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Erdbeben
Horizontalverschiebung
Konvergenz
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Erdbeben
Ursachen und Auslöser
Die Spannungen werden vor allem durch die Plattentektonik
Verursacht.
Der aktuelle Anlass kann jedoch unscheinbar sein:
•Meteorologische Faktoren:
•Temperaturschwankungen, die über thermische Spannungen den
Deformationszustand eines festen Körpers beeinflussen können.
•Luftdruckschwankungen können den Erdkörper vertikal be- oder entlasten.
•Niederschlagsbelastung: Im Boden einsickernder Niederschlag verändert
ebenfalls vor allem die vertikale Belastung des Erdkörpers.
•Rotation der Erde:
•Corioliskräfte und die Polflucht, die sich auf die Platten auswirken werden auch
in Zusammenhang mit der Auslösung von Erdbeben gebracht.
•Gezeiten:
•Die Gezeitendeformation des festen Erdkörpers, wie auch die unterschiedliche
Belastung durch gezeitenbedingte Wasserstandsschwankungen der Ozeane
gehören zu den Kräften von denen man eine erdbebenauslösende Wirkung
erwarten kann. Die Hebung und die Senkung unter dem Einfluss der Gezeiten des
Erdkörpers erreichen immerhin die Größenordnung
von 50 cm.
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Erdbeben: aktuell
http://www.gfz-potsdam.de/geofon/seismon/globmon.html
http://www.earthquake.usgs.gov/recenteqsww/index.html
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Erdbeben
Date
Location
Deaths
January 23, 1556
China, Shansi
830,000
Magnitude
~8
Comments
December 26, 2004
Sumatra
283,106
9.0
Deaths from earthquake and tsunami.
July 27, 1976
China, Tangshan
255,000
7.5
Estimated death toll as high as 655,000.
7.9
Large fractures.
7.8
Major fractures, landslides.
Great Tokyo fire.
(official)
August 9, 1138
Syria, Aleppo
230,000
May 22, 1927
China, near Xining
200,000
December 22, 856+
Iran, Damghan
200,000
December 16, 1920
China, Gansu
200,000
March 23, 893+
Iran, Ardabil
150,000
September 1, 1923
Japan, Kanto
(Kwanto)
143,000
7.9
October 5, 1948
USSR
110,000
7.3
7.2
Deaths from earthquake and tsunami.
Great tsunami.
(Turkmenistan, Ashgabat)
December 28, 1908
Italy, Messina
70,000 to 100,000
(estimated)
September, 1290
China, Chihli
100,000
November, 1667
Caucasia, Shemakha
80,000
November 18, 1727
Iran, Tabriz
77,000
November 1, 1755
Portugal, Lisbon
70,000
8.7
December 25, 1932
China, Gansu
70,000
7.6
May 31, 1970
Peru
66,000
7.9
$530,000,000 damage, great rock slide, floods.
1268
Asia Minor, Silicia
60,000
January 11, 1693
Italy, Sicily
60,000
May 30, 1935
Pakistan, Quetta
30,000 to 60,000
7.5
Quetta almost completely destroyed.
February 4, 1783
Italy, Calabria
50,000
June 20, 1990
Iran
50,000
7.7
Landslides.
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Erdbeben
http://nisee.berkeley.edu/elibrary/browse/kozak
Northridge Earthquake
1906 San Francisco Earthquake
FEMA Photo Library
NOAA NDC Geologic Hazards Images
Steve Dutch's Images - Earth Science
Berkeley's Godden Structural Engineering Library
Berkeley's Steinbrugge Slide and Photograph Collection
Berkeley's Kozak Historical Earthquakes Images Collection
UC Berkeley California Heritage Collection
The GeoImages Project - UC Berkeley
The Museum of the City of San Francisco - Bay area earthquake damage
Smithsonian Photographs Online
Library of Congress American Memory
Earthquake Images from John Martin & Associates
(many from NOAA collection)
EERI AudioVisual and Publications Catalog
American Geological Institute (AGI) Earth Science World ImageBank
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Erdbeben
http://news.bbc.co.uk/1/hi/world/south_asia/4322624.stm
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Erdbeben
Aktuelles Seismogramm:
http://www.seismo.uni-koeln.de/seismogramme/drum.htm
Zusatzstoff:
http://www.seismo.uni-koeln.de/edu/index.htm
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Die Theorie der Plattentektonik ist nicht zuletzt ein wahrer Segen
für wichtige Wirtschaftsbereiche wie Bergbau und Erdölförderung.
Das Schürfen nach Öl und Erdgas zum Beispiel ist seit den 70iger
Jahren durch die Entwicklung und fortgesetzte Verbesserung
paleo-geographischer Landkarten erleichtert worden, die helfen
können, prähistorische Lagerstätten zu finden.
http://www.univie.ac.at/geo_physisch/UE_PS/PS_GEOMORPH/home/inhalte/plattentektonik/plattentektonik.html
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Seismologie / Kernwaffenteststopp
Seismische Messstationen registrieren auch Erschütterungen
durch vom Menschen verursachte Ereignisse, wie beispielsweise
Schnitt durch die Erde mit
der Ausbreitung der seismischen
Wellen nach einem Erdbeben
(Modellrechnung).
Quelle: BGR
Kernwaffentests.
So wurden unterirdische Atomwaffenversuche vornehmlich
mit seismologischen Verfahren entdeckt, lokalisiert und
identifiziert.
Obwohl nach Unterzeichnung des Kernwaffenteststoppvertrags
im September 1996 gegenwärtig keine Atomwaffentests stattfinden,
spielt die Seismologie bei der Überwachung der Einhaltung
dieses Vertrags noch immer eine wichtige Rolle.
politische Bedeutung
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