IV. DIE ERDE ALS EIN GESTEINSPLANET

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1 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. 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! DER ERDMANTEL Name Durchschnittstiefe der Untergrenze (Km) Dichte (g/cm 3 ) Druck (Atm) Temperatur ( C) Aggregatzustand DIE ERDKRUSTE ,7 3, fest Der Obermantel 700 4, DER ERDKERN Der Untermantel Der äußere Kern Der innere Kern Tabelle III/2 Die physischen Merkmale der inneren Geosphären fest, aber zeit- und stellenweise glühend, plastisch , fest , flüssig (?) , fest Bild III/1 Fortpflanzung der Erdbebenwellen im Erdinneren Bild III/3 Veränderung von Druck und Dichte im Erdinneren 46

2 Aufgabe 5.: Wie heißen die mit Nummern gekennzeichneten Kugelschalen des Erdinneren! 1/a.... 1/b.... 2/a.... 2/b Die Erdkruste Sie ist die äußerste, feste Schale der Erde. Sie hat im Durchschnitt eine Stärke von 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 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 / cm 3. Ihr unterer Bereich ist ärmer an Silikaten und reicher an Metallen. Diese Basaltkruste hat eine Dichte von 3,0 g / cm 3. Die Grenzfläche zwischen den beiden Krustenteilen liegt in der Tiefe von 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 Kontinentale Kruste Ozeanische Kruste 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) 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. Der feste, obere Bereich des Mantels bildet zusammen mit der Erdkruste die sog. LITHOSPHÄRE. Sie bildet keine einheitliche Schale, sie gliedert sich horizontal in unterschiedlich große, bewegliche Gesteinsplatten, die nicht mit Kontinenten oder Ozeanen übereinstimmen. Unter der Lithosphäre befindet sich die ASTHENOSPHÄRE, in der sich wegen des Temperatur- und Druckunterschiedes langsame Materialströme bewegen. Die Stromgeschwindigkeit der zähflüssigen Schmelze beträgt etwa 3 bis 5 cm je Jahr. 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. Die Lithosphäre ist von der Erdkruste gebildet. B. Die Lithosphäre ist in Gesteinsplatten geteilt. C. Die Lithosphäre ist unter den Festländern dünner als unter den Ozeanen. D. Die Lithosphäre besteht aus der Erdkruste und aus dem festen Teil des Obermantels. E. Die Lithosphäre ist unter den Festländern im Durchschnitt km stark. F. Die Lithosphäre ist eine einheitliche Schale der Erde. G. Die Lithosphäre hat unter den Ozeanen im Durchschnitt eine Stärke von km. Begriffe: Die Lithosphäre: Die Gesteinshülle, die von der Erdkruste und dem festen Obermantel umfasst ist. Sie hat unter den Festländern eine Stärke von km, unter den Ozeanen eine Stärke von km. Die Asthenosphäre: Die Fließzone im Obermantel, die glühend, plastisch ist 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

3 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 Es ist auch Fließzone im Obermantel bezeichnet Es ist von silikatreichen und metallarmen Gesteinen aufgebaut. 5. Es ist der flüssige Bereich des Erdinneren 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 (Tiefenstufe) liegt bis zur Untergrenze der Erdkruste im Durchschnitt bei 3 C/100 m. Der echte Wert ist von den Wärmeströmen abhängig, in vulkanisch aktiven Zonen höher, in den Gebieten der Urmassive niedriger. 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 d) im Durchschnitt bei. C/100 m 500 a) Der tiefste Bergwerk der Erde in Südafrika ist ca m tief. Stelle auf Säulendiagrammen dar, wie hoch die Temperatur in derselben Tiefe ist, wenn sie auf der Erdoberfläche bei 15 C liegt. Markiere auch die Temperaturwerte! Im Fall von Ungarn schreibe den Weg der Rechnung auf!.... 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!.... 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/cm 3. 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 m Begriffe: Der geothermische Gradient: Der Wert der Temperaturerhöhung im Erdinneren, er liegt durchschnittlich bei 3 C je 100 m. Südafrika Ungarn an Vesuv Durchschnitt Südafrika Ungarn an Vesuv Durchschnitt Bild III/4 Magnetfeld der Erde

4 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 SiO 2, Al 2 O 3, Fe 2 O 3, FeO, MgO, die die Grundstoffe der Mineralien sind. Sauerstoff; 46,4 Die chemische Zusammensetzung der Erdkruste in Prozent sonstige; 0,7 Natrium; 2,4 Kalium; 2,1 Magnesium; 2,3 Silizium; 28,2 Aluminium; 8,2 Eisen; 5,6 Calcium; 4,1 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

5 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 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 m hohe, lange Bergzüge auf dem Ozeansgrund. Ihre Gesamtlänge beträgt etwa 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

6 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: 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! 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! 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/10 Der St. Andreas-Bruch Bild III/11 St. Andreas-Bruch 51

7 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 B.... Platte C.... D.... E.... F.... G.... H.... 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 Es entstand wegen des Zusammenstoßes einer kontinentalen und einer ozeanischen Platte Es wurde vom Zusammenstoß zweier kontinentaler Platten herausgebildet Es wurde vom Zusammenstoß zweier ozeanischer Platten herausgebildet Es entstand wegen der sich aneinander vorbeischiebenden Plattenteile 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 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 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 T U L P... U L A S N 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

8 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? Die magmatischen Prozesse Der MAGMATISMUS kann sich sowohl unter der Erdoberfläche in der Tiefe oder nahe zur Erdoberfläche, als auch auf der Erdoberfläche vollziehen. Wenn die aufdringende Gesteinsschmelze die Erdoberfläche nicht gelangt, sondern tief in der Erdkruste stockt, langsam erkaltet und erstarrt, spricht man 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? Was ist die Lava? Begriffe: Der Magmatismus: Alle Prozesse, die mit der Entstehung und dem Aufdringen des Magmas in der Erdkruste zusammenhängen 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 (SiO 2, Al 2 O 3, Fe 2 O 3, FeO, MgO). Außer denen enthält das Magma in verschiedenem Anteil Wasserdampf und als auch verschiedene Gase (CO 2, CO, H 2, CH 4, NH 3, HCl, H 2 S, SO 2 ). 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, Bild III/13 Ausbruchstypen Krakatau in der Sundaenge oder Mt. Pelée auf der Insel 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

9 2.1.2 Die vulkanischen Formen Abhängig von diesen Faktoren entstehen unterschiedliche vulkanische Formen. Aufgabe 4.: Welche Teile eines Vulkankegels markieren die Nummern? 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 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 (H 2 S, SO 2, H 2 SO 4 ) enthaltende Ausdampfung mit den Temperaturen von C (La Solfatara bei Neapel). Die Fumarole ist hauptsächlich aus Wasserdampf bestehende Ausdampfung mit den Temperaturen von C (auch NaCl, HCl, CO 2 enthält, z. B. in Yellowstone, auf Island und Neuseeland). Die Mofette ist trockene Bild III/16 Solfatare-Aktivität CO 2 -Gasausdampfung mit den Temperaturen unter 100 C. Die Geysire sind die heißen Springquellen (in Yellowstone, auf Island und Neuseeland). Die kohlensäurehaltigen Quellen (in Szeklerland - borvizek, im 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/15 Caldera Bild III/17 Geysir Bild III/18 Grund für die Geysiraktivität Bild III/19 Schlammvulkan 54

10 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. Wenn das Magma, während innerhalb der Kruste aufdringt, noch in der Tiefe fest wird, bilden sich die sog. Tiefengesteine. Wenn das Magma auf die Oberfläche strömt 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? % 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 mittelozeanischen Rücken) Bild III/20 Die vulkanisch aktiven Zonen auf der Erde 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 Aufgabe 8.: Betrachte das Bild III/22 und antworte auf die Frage! Wie entstehen die Hot Spot -Vulkane? Aufgabe 9.: Entscheide, ob die folgenden Aussagen richtig (R) oder falsch (F) sind? 1. Die meisten vulkanischen Schuttgesteine bilden sich an den Vulkanen, an denen sehr zähflüssige und gasreiche Rhyolithlava ausbricht Die Andesitlava ist dünnflüssig An den Öffnungszonen kommt Basalt auf die Oberfläche Der Geysir ist eins der postvulkanischen Phänomene Dekkan ist ein weit ausgedehntes Basaltplateau in Vorderindien Die charakteristisch rundförmige Kissenlava bildet sich aus Andesitlava Das auf die Oberfläche kommende Magma nennt man als Erz Beim Zusammenstoß zweier ozeanischer Platten entstehen vulkanische Inseln, die einen Inselbogen gestalten Die explosiven Vulkane befinden sich an den mittelozeanischen Rücken Der Granit ist ärmer an SiO 2 -Mineralien, als der Rhyolith sauer neutral basisch SiO 2-Gehalt (%) 65 % < % % Tiefengestein GRANIT DIORIT GABBRO Vulkanit RHYOLITH ANDESIT BASALT Tabelle III/14 Die Magmatite aufgrund des SiO 2-Gehaltes und des ph-wertes Bild III/21 Kissenlava Bild III/23 Die kettenförmigen Hawaii-Inseln (Luftbild)

11 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) d) Welche vulkanischen Gesteine bilden sich? e) Dem SiO 2 -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) An den Schließungszonen An den Öffnungszonen bzw 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.: Durch den Zusammenstoß von Nasca- und Südamerikanischen Platten entstand dieses vulkanische Gebirge.: Dieser Vulkan ragt bei Neapel hinaus.: Ein Meer, das infolge des Auseinanderdriftens von Afrika und Arabien entstand.: Dieser Vulkan ist der Riesen von Afrika.: Er ist ein berüchtigter Vulkan in den Nordamerikanischen Kordilleren.: Eine vulkanische Insel auf dem Nordatlantischen Rücken.: Er ist ein berüchtigter Vulkan auf den Kleinen Antillen.: Er ist der Riesenvulkan vom Mexikostadt.: Ein vulkanischer Inselbogen an dem tiefsten Punkt der Erde.: Dieser Vulkan ist der Heilige Berg von Japanern.: In der Sundaenge zwischen Sumatra und Java liegt diese vulkanische Insel, deren Ausbruch im Jahre 1883 einer der größten war.: Ein Riesenvulkan auf Sizilien.: Diese Insel sind die berühmten Hot spot Vulkane der Erde.: Vulkanisches Geysirfeld im Westen der USA, das der älteste Nationalpark ist.: Der Leuchtturm des Mittelmeers, der eine der vulkanischen Inselgruppe nördlich zu Sizilien.: Der jüngste vulkanische Gebirgszug der Ostkarpaten, in Szeklerland.: Eine vulkanische Halbinsel in russischen Ostasien.: 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

12 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? L E S M E I S I O O G... DAS ERDBEBEN ist das unzähmbare Ungeheuer", das sich nicht ankündigt, das Menschen unvorbereitet trifft, und in wenigen Sekunden zerstören kann. Jährlich mehr als 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. Bild III/24 Laufbahn nach einem Erdbeben 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 2. Wo und warum lösen sich die Erdbeben auf? Bild III/25 Seismogramme 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 E P I Z E N T R U M P X O G W B L T G J K N H P F C X C Q X G Y W L M U V J F I K D Q C F S N E Z M A L H T X V E C A D J E Z W P H Y P O Z E N T R U 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

13 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 P- Wellen 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

14 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. Bild III/29 Aufgefaltete Schichten 1.1 Wie falten sich die Gesteinsschichten? Die Grundform der aufgefalteten Struktur ist 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. 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. 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

15 2. Die Gebirgsbildung Die Gebirge bilden sich an den sich nähernden und anstoßenden Plattenrändern (entlang der Kollisionszonen). Die Gebirge der Erde sind unterschiedlich alt, d.h. sie entstanden in 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 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 Wenn zwei ozeanische Platten anstoßen Aufgabe 4.: Benenne die mit Großbuchstaben gekennzeichneten Objekte in der Abbildung! INSELBOGENTYP B.... C.... D.... E.... F Wenn zwei kontinentale Platten anstoßen Aufgabe 5.: Benenne die mit Großbuchstaben gekennzeichneten Objekte in der Abbildung! Begriffe: Das Gebirgssystem: Die Gebirgszüge, die in derselben Gebirgsbildungsperiode entstanden. 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. 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. ALPENTYP A.... D.... G.... H.... 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. Aufgabe 6.: Welche Prozesse laufen ab? Ordne richtig die Texte A-B-C zu! Schreibe in die Quadrate den entsprechenden Buchstaben! 60

16 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! Gebirge der... Inseln Gebirge der... Inseln 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

17 Zu 99% bestehen die MINERALE aus 8 chemischen Elementen: O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K und Mg. Ihre Verbindungen bilden ca bekannte Minerale, von denen es etwa 200 sog. Gesteinsbildende gibt, so wie Quarz, Glimmer, Feldspat usw. Bild III/31 Kristallgitter von NaCl Bild III/32 Feldspat Bild III/33 Achat Bild III/34 Hämatite (Eisenerz) Bild III/35 Rauchquarz 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! sauer neutral basisch SiO 2 -Gehalt (%) 65 % < % % Vulkanit GRANIT ANDESIT GABBRO vulkanischer Schutt RHYOLITHTUFF BASALTTUFF III/36 Granit III/37 Gabbro III/38 Rhyolith III/39 Andesit III/40 Basalt 62

18 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. III/41 Kies Die klastischen Sedimentgesteine 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/42 Lehm III/43 Flugsand III/44 roter Sandstein III/45 Löss 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/46 Steinsalz III/47 Gips III/48 Dolomit III/49 Tropfstein aus Kalk III/50 Kalkstein Die biogenen Sedimentgesteine 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/51 roter Kalkstein III/52 Schwarzsteinkohle III/53 Braunkohle III/54 Erdöl 63