Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis   

Inhaltsverzeichnis   

   III

Abbildungsverzeichnis   

   V

Abstract   2

Einleitung   3

1  Forschungsfrage und Ziel der Arbeit  5

2  Physisch-geographischer Hintergrund: endogene Kräfte und geologische  

Grundlagen   6

2.1  Der Schalenbau der Erde  6

2.1.1  Der Innenaufbau unseres Planeten  6

2.1.2  Der Aufbau der Erdkruste  8

2.1.3  Die Aufbau und die Bedeutung der Lithosphäre  9

2.2  Plattentektonik  11

2.2.1  Kontinentalverschiebung nach ALFRED WEGENER  11

2.2.2  Sea Floor Spreading und die Theorie der Plattentektonik  13

2.2.3  Plattenränder  15

2.3  Eine wesentliche Erscheinungsform der Plattentektonik: Erdbeben  18

2.3.1  Definition des Begriffs „Erdbeben“  18

2.3.2  Lage von Erdbeben auf dem Globus  19

2.3.3  Erdbebenwellen  21

2.3.4  Stärke von Erdbeben  23

2.3.5  Folgen für die betroffenen Menschen  24

2.4  Zwischenfazit des fachwissenschaftlichen Teils  26

3  Zur Bedeutung von Schülervorstellungen im Geographieunterricht  28

3.1  Schülervorstellungen und mentale Modelle  28

3.2  Wie entstehen Schülervorstellungen?  31

3.2.1  Beispiel 1: Das Thema in Schulbüchern des Fächerverbundes EWG  33

3.2.2  Beispiel 2: Das Thema in Kindersachbüchern  36

III

Inhaltsverzeichnis

3.2.3  Vergleich der Literatur  39

3.3  Der Conceptual Change-Ansatz  40

3.3.1  Theorie des Conceptual Change  40

3.3.2  Konsequenzen für den Geographieunterricht  42

3.4  Zwischenfazit des fachdidaktischen Teils  45

4  Empirische Untersuchung: Welche Vorstellungen haben Siebtklässler  

bez  üglich des Themas „Erdbeben“?  47

4.1  Die didaktische Relevanz des Themas: der Bezug zum Bildungsplan  47

4.2  Rahmenbedingungen der Untersuchung  49

4.2.1  Die Klasse 7c der Realschule Tettnang  49

4.2.2  Das Thema „Erdbeben“ im vorangegangenen Unterricht  50

4.3  Hypothesen bezüglich der Forschungsfrage  51

4.4  Das gewählte Forschungsinstrument  56

4.4.1  Die empirische Methode des Fragebogens  56

4.4.2  Die Gestaltung des Fragebogens  56

4.5  Durchführung der Umfrage  58

5  Auswertung der Umfrage  60

5.1  Auswertung und Interpretation der Fragebögen  60

5.1.1  Frage 2  60

5.1.2  Frage 3  62

5.1.3  Frage 4  63

5.1.4  Frage 5  65

5.2  Zusammenführende Ergebnisse und Überprüfung der Hypothesen  73

6  Vorschläge zur schulischen Umsetzung der Forschungsergebnisse  78

7  Fazit Schlusswort  83

8  Literaturverzeichnis  86

8.1  Printmedien  86

8.2  Internetquellen  89

9  Anhang  91

IV

Abbildungsverzeichnis

Abbildungen

Abb. 1:

Abb. 2:

Abb. 3:

Abb. 4:

Abb. 5:

Abb. 6:

Abb. 7:

Abb. 8:

Abb. 9:

Abb. 10 -

Abb. 16:

Abb. 17: Möglicher Advance Organizer zur Unterrichtseinheit „Tektonische

Abb. 18: Versuchsaufbau: der San-Andreas-Graben (Foto der Verfasserin).

Abb. 19: Der Fragebogen, Vorderseite ^{(eigener Entwurf).} Abb. 20: Der Fragebogen, Rückseite (eigener Entwurf). S. 93

Diagramme

Diagramm 1: Weltweite Folgen von Erdbeben im 20. Jahrhundert (eigener S. 24

Entwurf, Zahlen wurden übernommen aus: ZSCHAU 2004, S. 2).

Diagramm 2: Ergebnis des Fragebogens S. 61

Diagramm 3: Ergebnis des Fragebogens S. 63

Diagramm 4: Ergebnis des Fragebogens S. 65

Diagramm 5: Ergebnis des Fragebogens S. 72 Diagramm 6 Ergebnis des Fragebogens S. 72

Abstract

This present paper is about the question, how pupils in the seventh class think about earthquakes and which special pictures do exist in their minds. For receiving an answer to my research assignment, I created a questionnaire which was given to the pupils of the class 7c of the secondary modern school in Tettnang.

The evaluation of the questionnaire gave the following main results:

Many pupils think that earthquakes are a consequence of the moving earth plates, which agrees to the scientifically theories of the tectonic of the plates. But although of these mostly “right” cognitive ideas about earthquakes, there are also some wrong pictures in the minds of the pupils. For example, many of them perceive the middle oceanic mountains as a constructive plate border instead of a destructive one. The reason for this incorrect mental picture is that most of the interviewed students combine earthquakes with bouncing earth plates and forget the two other moving directions of earth plates (they can also rip up or slide in parallel lines to each other).

The second part of the present writing occupies with the didactical consequences of the research work. If you want to receive successful geography lessons, it`s the obligation of the teacher, to take care of the pupils geographical ideas and to treat themselves as particular contents during the lessons. The theoretical frame for this didactical realization is built by the so called “theory of conceptual change”, which is an important part of modern constructive geography lessons, where the pupils and their knowledge and imaginations are the middle of the educational happenings.

Einleitung

„Ohne die Kenntnis des Standpunktes des Schülers ist keine ordentliche Belehrung desselben möglich“ (DIESTERWEG 1835, zitiert nach MÖLLER 1997, zitiert nach SCHMEICK 2007, S. 44). Mit anderen Worten: Schülerinnen und Schüler kommen mit den unterschiedlichsten Vorstellungen und Vorerfahrungen gegenüber einer Sache in den Unterricht. Diese Eindrücke müssen von der Lehrperson wahrgenommen und dementsprechend im Unterricht berücksichtigt sowie didaktisch umgesetzt werden, um den Lernenden einen möglichst großen Wissenszuwachs zu gewährleisten.

Folglich existieren auch bezüglich geographischer Themen eine Vielzahl an Erfahrungen, Begriffen und Vorstellungen in den Köpfen der Kinder - womit eine erste Begründung für das Thema der wissenschaftlichen Hausarbeit gegeben ist.

Ø Wie sehen diese Impressionen aus?

Ø Woher stammen sie?

Um diese und ähnliche Fragen klären zu können, habe ich das physisch-geographische Themengebiet „Erdbeben“ gewählt. Somit ergibt sich folgende Forschungsfrage für die vorliegende Arbeit:

Ø Welche Vorstellungen haben Siebtklässler bezüglich des Themas „Erdbeben“?

Sie soll als konkretes Beispiel dienen, um mit Hilfe einer empirischen Studie herauszufinden, inwieweit sich die übergeordnete didaktische Fragestellung nach der Unterschiedlichkeit und der Herkunft von Schülervorstellungen im Geographieunterricht bewahrheitet. Das Thema „Erdbeben“ wurde aus zwei Gründen ausgewählt: Da aus den Medien permanent Schreckensmeldungen zu entnehmen sind, in welchen über Erdbebenkatastrophen und deren verheerende Folgen für die betroffenen Menschen berichtet werden, nehme ich an, Kinder verbinden ganz konkrete Vorstellungen und Gefühle mit diesem Begriff. Denn seit je her ziehen spektakuläre Ereignisse, so auch Naturkatastrophen, die Aufmerksamkeit der Menschen auf sich. Zudem finden sich in Bibliotheken eine große Menge an Kinder- und Jugendsachbüchern über das besagte Fachgebiet.

Der zweite Grund für die Themenwahl liegt in meiner persönlichen Interessiertheit gegenüber plattentektonischer Prozesse, Vulkanismus, Erdbeben und dergleichen. Für das Forschungsprojekt habe ich eine siebte Klasse an der Realschule Tettnang mit Hilfe eines Fragebogens sowie einem kurzem Klassengespräch untersucht. Befragt wurden 31 Schülerinnen und Schüler im Alter zwischen 12 und 14 Jahren. Der Fragebogen ist in einer teilstandardisierten Form konzipiert, d.h. die Schüler mussten sowohl auf offen gestellte Fragen, wie auch auf solche in Multiple-Choice-Form antworten.

Die vorliegende Arbeit ist demnach folgendermaßen aufgebaut: Nach einem fach-theoretischen Teil, in welchem neben dem Schalenbau der Erde besonders die Theorie der Plattentektonik und Erdbeben als ein mögliches Resultat daraus näher beleuchtet werden, schließt sich ein fachdidaktischer Teil an. In diesem Abschnitt möchte ich die Bedeutung von Schülervorstellungen im Geographieunterricht klären. Der Fokus liegt dabei zunächst auf dem Begriff und danach auf der Entstehung der unterschiedlichen Alltagstheorien. Als exemplarisches Beispiel dafür, welche Bedeutung die einzelnen Einflussfaktoren auf das Entstehen von Schülervorstellungen haben können, wurde die Umsetzung des Themas „Erdbeben“ in Schul- und Kindersachbüchern ausgewählt. Beide Theorieteile werden schließlich mit Hypothesen abgerundet.

Im Anschluss daran folgt der praktische Teil der Arbeit. Nach der didaktischen Relevanz der Forschungsfrage folgt meine empirische Untersuchung mit Auswertung und Interpretation der Ergebnisse darüber, welche Vorstellungen Siebtklässler über das Thema „Erdbeben“ haben. In diesen Kontext ist auch die Überprüfung meiner Hypothesen eingebettet. Ein zusammenfassendes Fazit sowie mögliche Konsequenzen zur schulischen Umsetzung der Forschungsergebnisse werden diese wissenschaftliche Arbeit schließlich vervollständigen.

Tettnang, im Oktober 2008 Melanie Rinné

1 Forschungsfrage und Ziel der Arbeit

Im Rahmen meiner wissenschaftlichen Hausarbeit im Fach Geographie möchte ich nachstehender übergeordneten Forschungsfrage nachgehen:

Ø Welche individuellen Vorstellungen haben Schüler der siebten Klasse zum Thema „Erdbeben“?

Eingebettet wird diese Fragestellung in vier Teilfragen, die wie folgt lauten:

Ø Welche konkreten Assoziationen haben Siebtklässler bei dem Begriff „Erdbeben“? Ø Welche Gefühle kommen in ihnen in diesem Kontext auf? Ø Woher stammt das Vorwissen der Schüler?

Ø Wie stellen sich Siebtklässler die Entstehung von Erdbeben vor bzw. an welchen Stellen der Erde kann es zu Erdbeben kommen?

Um diese Leitfragen kompetent beantworten zu können, habe ich einen Fragebogen konzipiert und damit in einer siebten Klasse eine Befragung durchgeführt. Mein persönliches Augenmerk liegt dabei besonders auf den unterschiedlichen Bildern, welche während der Umfrage in den Köpfen der Schüler entstehen.

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es demnach, die Frage nach unterschiedlichen Schülervorstellungen über das Thema „Erdbeben“ sowie dessen Entstehung am Ende beantworten zu können. Dazu werden Hypothesen formuliert, welche im empirischpraktischen Teil der Arbeit mit Hilfe der Umfrageerbnisse entweder verifiziert oder gegebenenfalls auch falsifiziert werden.

Außerdem sollen daraus eventuelle didaktische Konsequenzen zur effektiven schulischen Umsetzung des Themas im Fächerverbund EWG gezogen werden.

2 Physisch-geographischer Hintergrund:

endogene Kräfte und geologische Grundlagen

Das erste fachwissenschaftliche Kapitel der vorliegenden Arbeit befasst sich mit geodynamischen Vorgängen auf dem Planet Erde. Als Grundlage dafür werden zunächst der Aufbau der Erde sowie die Gestaltung der Erdoberfläche bzw. der Lithosphäre näher beleuchtet, da diese Elemente eine zentrale Rolle bei der Entstehung von tektonischen Bewegungen und Prozessen spielen. Mein Augenmerk gilt dann dem Phänomen „Erdbeben“, das ich weiter ausführen werde. Dafür wird als Erstes der Begriff definiert, anschließend wird die Lage von Erdbeben auf dem Globus gezeigt und zum Abschluss wird es einen Einblick in seismologische Grundlagen sowie die Folgen von Erdbeben für die Menschen geben.

2.1 Der Schalenbau der Erde

2.1.1 Der Innenaufbau unseres Planeten

Forscher gehen davon aus, dass die Erde bei ihrer Entstehung vor etwa 4,9 Mrd. Jahren eine flüssige Masse gewesen sein muss, aus der sich während des Erkaltungsprozesses über Jahr Millionen hinweg unterschiedliche Schichten bildeten. Daher spricht man heute vom sog. Schalenbau der Erde, der in Abbildung 1 dargestellt ist (vgl. BAUER 2001, S. 7). Als Grobgliederung lassen sich drei unterschiedliche Schichten erkennen: der Kern im Inneren, der Erdmantel sowie die Erdkruste. Diese Schichten werden auf Grund ihrer unterschiedlichen Struktur, Beschaffenheit und Temperatur sowie den damit verbundenen variierenden Druckverhältnissen noch in mehrere Schalen aufgeteilt. Die äußerste Schale bildet die Erdkruste. Sie ist die erkaltete und somit feste Außenhülle des Planeten, etwa 6 bis 70 Kilometer dick und kann „in zwei unterschiedlichen Ausprägungen“ (GOUDIE 2002, S. 4) auftreten: als kontinentale oder ozeanische Kruste. Die Erdkruste wird heute in der Wissenschaft mit Teilen des oberen Mantels zur Lithosphäre zusammengefasst, einer in sich starren Gesteinsschicht. Die Lithosphäre gleitet auf der zähflüssigen Asthenosphäre, welche wegen der hohen Temperatur von 1300°C, mit einem gleichzeitig vergleichbar niedrigem

Druckverhältnis, die Gesteine des oberen Mantels in einem weichen, verformbaren Aggregatzustand hält. Ab einer Tiefe von über 200km verfestigt sich das Material auf Grund des zunehmenden Drucks wieder, sodass man bei den unteren Bereichen des oberen Erdmantels von einer festen Schale ausgeht. Eine ähnliche Struktur weist auch der untere Mantel auf. Hierbei handelt es sich um eine kompakte harte Schicht, die bis in eine Tiefe von ungefähr 2000 - 2900 km reicht, wo die Temperatur eine Höhe von über 3000°C erreicht. An den festen Erdmantel schließt sich nun der äußere Erdkern an, der eine dünnflüssige

chichten, bei welchen ein sprunghafter Anstieg bezüglich der Dichteverhältnisse zwischen zwei Schalen auftritt. Zum einen wird die Erdkruste durch die Conrad-Unstetigkeit von den oberen Teilen des Erdmantels getrennt. Weiter liegt im oberen Mantel eine zweite Diskontinuität, die sog. Mohorovicic-Schale. Sie grenzt den festen Bereich der besagten Schicht von der darunter liegenden zähflüssigen Zone ab. Die dritte Unstetigkeit befindet

² Insgesamt findet man in der Literatur variierende Zahlenwerte, welche die Tiefe der einzelnen Schichten

beschreiben. Ich habe überwiegend Mittelwerte davon verwendet.

sich schließlich im Übergang zwischen dem festen unteren Mantel und dem anschließenden dünnflüssigen äußeren Erdkern (vgl. KAMISNKE/KEIPERT 2006, S. 32).

2.1.2 Der Aufbau der Erdkruste

Die äußerste Schicht unseres Planeten bildet die Erdkruste, die sog. Lithosphäre. Während alle darunterliegenden Schalen eine homogene, zusammenhängende Struktur aufweisen, besteht die Erdkruste aus mehreren, in sich starren Platten, die sich auf der zähflüssigen Asthenosphäre relativ zu einander bewegen. Diese Platten können sowohl von ozeanischer, als auch von kontinentaler Gestalt sein. Sie unterscheiden sich neben ihrer Dichte, auch in ihrer Zusammensetzung und in ihrer Mächtigkeit.

Da diese beiden Krustenteile wichtige Bestandteile der im kommenden Abschnitt beschriebenen Lithosphäre bilden, sollen sie hier kurz einzeln beleuchtet werden.

Ozeanische Kruste

Die Erdkruste von ozeanischer Gestalt besteht aus überwiegend basischen Gesteinen, wie beispielsweise aus „Basalten, deren Tiefengesteinsäquivalenten und Gabbros“ (FRISCH/ LOESCHKE 1993, S. 4) oder auch Silicium-Verbindungen sowie den Gemengeteilen Feldspat und Pyroxen. Daher werden diese Teile der Erdkruste in der Literatur auch als sog. „Gabbroschale“ (Leser 2005, S. 844) bzw. als „Simaschicht“ (ebd.) bezeichnet. Die eisen- und magnesiumreichen Gesteine sorgen auf Grund ihres spezifischen Gewichts für eine Dichte der ozeanischen Kruste von etwa 3,0g/cm³. Diese Krustenteile weisen nur eine geringe Mächtigkeit von 5 - 8km auf. Auffallend ist, dass die Oberfläche der ozeanischen Kruste im Durchschnitt „5km tiefer als die der kontinentalen Kruste“ liegt (FRISCH/LOESCHKE 1993, S. 4), was mit der höheren Dichte im Vergleich zu den kontinentalen Krustenteilen zusammenhängt.

Diese Teile der Erdkruste formen die Ozeanböden.

Kontinentale Kruste

Hierbei handelt es sich um die 30 - z.T. 70km dicke Schicht der Erdkruste, welche die Kontinente sowie deren Schelfgebiete bilden. Diese Abschnitte der Kruste bestehen aus spezifisch leichten Materialien, erstrangig aus sauren, metamorphen und granitischen Gesteinen. Als Beispiele wären Granite, Gneise, Schiefer und Grandodiorite zu nennen, deren Hauptbestandteile Feldspat, Quarz und Glimmer darstellen. Daneben kommen auch zahlreiche Silicium-Aluminium-Verbindungen vor. Auf Grund dieser Zusammensetzung lässt sich die geringe Dichte von 2,7 - 2,8g/cm³ der besagten Schichtteile erklären. Das hat weiter zur Folge, dass die kontinentalen Krustenabschnitte überwiegend über den ozeanischen Schichten liegen.

Ebenso dienen die Bestandteile wiederum als Namensgeber dieser Lithosphäre-Platten, welche in der Literatur mit „Sialschicht“ (LESER 2005, S. 839) oder „Granitschale“ (ebd.) betitelt werden.

2.1.3 Der Aufbau und die Bedeutung der Lithosphäre

Die harte Außenhülle der Erde wird, wie bereits erwähnt, aus zwei unterschiedlichen Schichten gebildet. Die feste Erdkruste, also sowohl die ozeanischen, wie auch die kontinentalen Krustenabschnitte, bildet mit dem oberen, ebenfalls kompakten Teil des oberen Erdmantels, die sog. Lithosphäre. Der Name dieser Schicht stammt vom griechischen Wort „lithos“ ab, was zu Deutsch „Stein“ bedeutet (vgl. BAUER 2001, S. 14). Anders als man es nun vermuten würde, ist diese äußere Gesteinsschicht unseres Planeten zwar aus festem Material, dennoch handelt es sich hierbei um ein dynamisches Gebilde. Die Lithosphäre ist nicht eine zusammenhängende Hülle, sondern setzt sich „aus 9 bis 20 sich gegeneinander bewegenden größeren und […] kleineren Platten“ (SCHMINCKE 2000, S. 17) zusammen, die auf der darunterliegenden zähflüssigen Schicht, der Asthenosphäre schwimmen. Dabei muss man sich die Bewegungen der einzelnen Platten wie Eisschollen auf dem Meer vorstellen, d.h. sie driften relativ zu einander auf der Gleitschicht. Hier können drei unterschiedliche Arten von Plattenbewegungen auftreten. Driften die Lithopshäreschollen aufeinander zu, spricht man in der Wissenschaft von konvergierenden Platten; bewegen sich diese Platten voneinander weg, bezeichnet man dies als divergierende

Plattenbewegung. Darüber hinaus ist es möglich, dass zwei Gesteinsplatten aneinander vorbei gleiten.

Die folgende Abbildung (Abb. 2) zeigt die Lage, sowie die Bewegungen der einzelnen Lithosphäreschollen und die Konturen der Kontinente. Hierbei fällt auf, dass die Umrisse der Kontinente nicht mit den Rändern der Platten übereinstimmen. Vielmehr liegen die Kontinente auf den unterschiedlichen Lithosphäreplatten. Es wird somit erkennbar, dass sich diese Platten sowohl aus kontinentalen, wie auch aus ozeanischen Krustenteilen zusammensetzen.

Die wichtigsten Vulkane der Erde, Grabenbrüche und Erdbebenregionen sind ebenfalls in der Karte markiert.

Abb. 2: Die größten Lithosphäreplatten und ihre Verteilung auf der Erde. Dargestellt sind außerdem die

Bewegungsrichtungen der Platten, wichtige Grabenbrüche, Vulkane und Erdbebenregionen

(entnommen aus: http://www.diercke.de).

Die wesentliche Ursache endogener Prozesse beruht darauf, dass es sich bei der Lithosphäre um ein in sich dynamischen System handelt. So haben beispielsweise Vulkanismus, Erdbeben oder auch Tsunamis hier ihren Ausgangspunkt, wobei der Fall „Erdbeben“ nun in einem späteren Kapitel der Arbeit detaillierter beschrieben wird.

2.2 Plattentektonik

Hier sollen nun die wichtigsten Fakten und Zusammenhänge bezüglich der tektonischen Prozesse auf der Erde näher beschrieben werden. Zu Beginn des Abschnitts liegt der Fokus auf der Theorie ALFRED WEGENERS und im Anschluss daran wird der heutige Stand der Wissenschaft auf diesem Gebiet der physischen Geographie erläutert.

2.2.1 Kontinentalverschiebungen nach ALFRED WEGENER

Wirft man einen Blick auf eine heutige Weltkarte, so stechen einem bereits beim flüchtigen Hinsehen die ähnlichen Umrissformen von Südamerika und Afrika ins Auge. Es ist, als ob

saurus beheimatet war (vgl. BAUER 2001, S. 20). Ebenso weisen urzeitlichte Steinkohlewälder und ähnliche Gebirgsstrukturen auf beiden Seiten des Ozeans auf eine einst zusammenhängende Landmasse hin. Die wesentlichen Besonderheiten, die WEGENER während seiner Forschung festgestellt hat, sind in Abbildung 3 (siehe S. 11) graphisch veranschaulicht.

Auf Grund dieser Indizien stellte WEGENER die These auf, dass es bis zum frühen Erdmittelalter, also bis vor etwa 225 Mio. Jahren, einen zusammenhängenden Superkontinent namens Pangäa gegeben haben musste. Mit der Zeit zerfiel dieser Kontinent in einzelne Stücke, die über den Globus gedriftet sind. So entstand seine bedeutende Theorie über die Kontinentalverschiebung.

Als WEGENER seine Erkenntnis im Jahre 1912 auf der Jahreshauptversammlung der Geologischen Vereinigung veröffentlichte, löste er unerhoffterweise Empörung und Missachtung aus. Die Wissenschaftler wollten diese Theorie der „schwimmenden“ Kontinete nicht akzeptieren. Der Grund hierfür waren die in ihren Augen fehlenden Beweise. Bei WEGENERS Anhaltspunkten handele es sich lediglich um schwammige Indizien. So betitelte der amrikanische Geologe EDUARD BERRY die beschriebene Theorie mit folgenden Worten: „Mein Haupteinwand gegen WEGENERS Hypothese richtet sich gegen seine Methode. Sie ist meiner Meinung nach nicht wissenschaftlich, nimmt vielmehr den üblichen Ausgang von der am Anfang stehenden Idee; es folgt die Auswahl von stützenden Anhaltspunkten in der Literatur, wobei alles, was dem Gedanken widerspricht, übersehen wird. Und das Ende ist ein Zustand der Berauschtheit, worin man die subjektive Hypothese als objektive Wahrheit betrachtet“ (LATZ 2007, S. 13).

Das Problem WEGENERS war, dass es ihm nicht möglich war mit den damaligen technischen Voraussetzungen, seine Kontinentalverschiebungstheorie eingängig zu beweisen, bzw. die Antriebeskräfte für die Bewegungen der Kontinente zu klären. So vermutete er, die Zentrifugalkraft oder die Anziehungskraft des Mondes seien für diese Wanderungen verantwortlich. Heute weiß man, dass diese Kräfte viel zu schwach sind, um Kontinente in Bewegung zu versetzen. Daher stellte er zahlreichen Unternehmungen an, um die Böden der Ozeane zu untersuchen, denn für WEGENER stand fest, hier würde er Beweise für seine Theorie finden. Dennoch fehlten ihm die notwendigen Messgeräte. Diesem Hinderniss war sich der Forscher auch selbst bewusst, weswegen er kurz vor seinem Tod auf einer

Grönlandexkursion verlauten ließ: „Mögliche Ursachen der Verschiebung, [ich halte diese

Frage] jetzt noch für verfrüht“ (SCHWARZBACH 1980, S. 71). Mit anderen Worten, WEGENER war seiner Zeit voraus.

2.2.2 Sea Floor Spreading und die Theorie der Plattentektonik

Während WEGENER zu Lebzeiten überwiegend für seine Theorie der Kontinanentalverschiebung belächelt wurde, fand seine Hypothese in den kommenden Jahren zunehmenden Anklang. Der britische Geologe ARTHUR HOLMES griff die Vorstellung der schwimmenden Kontinente wieder auf und lieferte schließlich eine Antwort auf die Frage nach den möglichen Ursachen für WEGENERS Theorie: „[Er] hatte den Gedanken, dass die Kontinente wie auf Förderbänden von Basaltschichten getragen würden, die sich, von den Ozeanbecken ausgehend, nach den Seiten bewegten und später auch wieder, die Kontinente an der Erdoberfläche zurücklassend, in die Tiefen des Erdmantels zurücksinken würden“ (STROHBACH 1991, S. 176).

Diese Vermutung konnte schließlich in den 1960er Jahren bewiesen bzw. ausgebaut werden. Mit der Erfindung der Sonartechnik konnten U-Boote den Meeresboden vermessen und untersuchen. Bei den Expeditionen entdeckten die Forscher ein 15000km langes untermeerisches Gebirge auf dem Grund des Atlantiks, das später als Mittelozeanischer Rücken bezeichnet worden ist. Dieser Gebirgszug verläuft mit Nord-Südausrichtung zentral zwischen den beiden Kontinenten Europa mit Afrika und Amerika. Weiter wurde festgestellt, dass dieser in seiner Längsachse von einem 20 - 50km breiten Graben (Rift) durchzogen ist, aus welchem ständig heißes, flüssiges Gesteinsmaterial aus dem Erdinneren an die Oberfläche gelangt, sowie dass die seitlichen Ränder des Gebirgszuges schräg nach außen hin abfallen (vgl. KAMINSKE/KEIPERT 2006, S. 70; LATZ 2007, S. 14). Gesteinsproben ergaben, dass es sich bei dem Material des beschriebenen untermeerischen Gebirges tatsächlich um das geologisch gesehen junge Ergussgestein Basalt handelt, wie es HOLMES bereits in den 1930er Jahren vermutete. Ferner weisen die Ozeanböden mit zunehmender Entfernung zum Rift eine größere Mächtigkeit an bedeckenden Gesteinen auf, die gleichzeitig auch höheres Alter aufzeigen. Daraus ergibt sich ein Bild, dass neues flüssiges Basaltgestein im Riftvalley emporsteigt, am Meeresboden erkaltet und die bereits

abgelagerten Gesteinsschichten nach außen abdrängt und zur Seite schiebt. Es scheint also, dass sich der Meeresboden auf diese Weise immer weiter ausbreitet, wodurch der Name der neuen Theorie des Sea Floor Spreading entstanden ist. Doch was geschieht mit der zunehmenden Masse an ozeanischer Kruste? In diesem Zusammenhang ist in der Forschung der wesentliche Gedanke aufgekommen, dass die aufsteigende Erdkruste an einer anderen Stelle wieder in das Erdinnere absinkt - dieser Vorgang geschieht an den sog. Subduktionszonen, an welchen sich die schwere ozeanische Kruste unter die leichtere kontinentale Kruste schiebt und dann in größeren Tiefen der Lithosphäre aufgeschmolzen wird. Der Vorgang der Subduktion wird im kommenden Abschnitt der vorliegenden Arbeit genauer beschrieben.

Ein erstaunliches Ergebnis lieferte die Untersuchung des Meeresbodens bezüglich seiner Magnetisierung. Betrachtet man sich Magnometer-Aufnahmen des Ozeanbodens, so lässt sich ein parallel verlaufendes Streifenmuster von normalen und inversen magnetischen Streifen erkennen. Das erkaltete Basaltgestein hat am Grund des Atlantiks die momentan existierende Ausrichtung des Magnetfeldes der Erde bei seinem Erstarrungsprozess „eingefroren“ ³ . Folglich treten diese Umpolungen beinahe in gespiegelter Form auf beiden

³ Die Beschreibung der Ursache für dieses Phänomen würde allerdings den Rahmen dieser wissenschaftlichen

Hausarbeit sprengen, warum ich explizit darauf verzichtet habe.

Platten in beide Richtungen entlang des Riftvalleys wegtransportiert, d.h. sie wandern über den Globus. Dies geschieht so lange, bis sie an den Rand einer kontinentalen Lithosphäreplatte gelangen. Hier schiebt sich nun die leichtere kontinentale Platte über die ozeanische, sodass diese in die Tiefe absinkt und in der Asthenosphäre wieder aufgeschmolzen wird. Dieser Vorgang wird, wie bereits erwähnt, als Subduktion bezeichnet. Resultate jener Subduktionsprozesse sind nun aktiver Vulkanismus, Erdbeben, Seebeben bzw. Tsunamis, Inselketten, Faltengebirge und Tiefseerinnen entlang dieser Plattenränder (vgl. LATZ 2007, S. 16ff). Diese komplexen plattentektonischen Prozesse werden in Abbildung 5 (S. 17) abschließend zusammengefasst und graphisch veranschaulicht. Eine Frage ist in diesem Zusammenhang jedoch bis heute ungeklärt geblieben: Wie entstehen die für die Plattenbewegungen verantwortlichen Konvektionsströme im oberen Teil des Erdmantels?

2.2.3 Plattenränder

In diesem Abschnitt meiner Arbeit werden nun die drei Arten von Plattenbewegungen mit den entsprechenden Plattenrändern näher beschrieben, welche im Rahmen von tektonischen Prozessen auf dem Globus auftreten können. Dargestellt sind sie in einer abschließenden Abbildung (Abb. 5, S. 17).

Divergierende Platten - konstruktive Plattengrenzen

Entlang der mittelozeanischen Rücken kommt es zu einer Trennung von zwei Lithosphäreplatten, d.h. sie divergieren. Durch aufsteigendes Magma aus der Asthenosphäre bilden sich neue ozeanische Krustenteile. Die Folge solcher Dehnungsprozesse sind kilometerlange, meist untermeerischen Gebirgszüge, wie z.B. der Mittelozeanischen Rücken oder auch die Ostpazifische Schwelle und der Rücken im Indischen Ozean (vgl. DECKER/DECKER 1992, S. 23). Solche Grabenbrüche können ebenfalls zwischen zwei kontinentale Lithosphäreplatten auftreten. Dies lässt beispielsweise die Entstehung des Oberrheingrabens oder auch das Ostafrikanische Grabensystem (Afar-Senke zwischen Äthiopien und Somalia) erklären. Durch die beschriebenen Dehnprozesse der Lithosphäre kommt es in den besagten Regionen entweder, im Falle von divergierenden ozeanischen Krustenteilen, zur Bildung von sog. Black

Smokers, zu effusivem Vulkanismus und somit zur Bildung von vulkanischen Inselketten (z.B. Indonesien, Hawaii). Das Ergebnis von auseinanderdriftenden Kontinentalschollen sind tiefe Grabenbrüche im Gelände, Erdbeben und Vulkanismus sowie Verwerfungen (vgl. LATZ 2007, S. 19).

Konvergierende Platten - destruktive Plattengrenzen

Parallel zu den divergierenden Platten treffen Lithosphäreschollen an anderen Stellen der Erde wieder aufeinander. Dieser Prozess wird in der Literatur allgemein als Konvergieren bezeichnet, wobei zwischen drei unterschiedlichen Arten von Plattenzusammenstößen unterschieden wird.

Die für meine Arbeit wichtigste Art der Kollision ist die einer kontinentalen Platte mit einer ozeanischen. Auf Grund der unterschiedlichen Dichteverhältnisse dieser beiden Lithosphäreschollen schiebt sich beim Zusammenprall die schwere ozeanische Kruste unter die leichtere kontinentale Platte. Bildlich gesprochen wird beim Subduktionsvorgang die an den konstruktiven Plattengrenzen neu erzeugte Lithosphäre wieder vernichtet, womit der Name der „destruktiven Plattengrenzen“ begründet ist.

Die Folgen der konvergierenden Platten sind zunächst tiefe Rinnen in der Erdoberfläche (z.B. Tiefseerinnen) mit gleichzeitigem Aufstauchen von kontinentalem Lithosphärematerial, wodurch Gebirgsketten, z.B. die Anden, entstehen. Darüber hinaus kommt es entlang der Subduktionszonen, die häufig auch als „aktive Plattenränder“ (BAUER 2001, S. 16) bezeichnet werden, zu explosivem Vulkanismus, Erd- und Seebeben.

Der zweite Fall von Plattenkollision kann zwei ozeanische Krustenabschnitte betreffen. Auch hier kann es als Folge von Subduktionsprozessen zur Bildung von Tiefseegräben, heftigem Vulkanismus mit gleichzeitiger Entstehung von bogenförmigen Inselketten und häufigen Seebeben kommen.

Ferner ist es möglich, dass zwei kontinentale Lithosphäreschollen zusammenstoßen. Dieses Zusammenprallen führt neben der Faltung und Hebung des Geländes langfristig zur Bildung eines neuen Gebirges (z.B. Himalaya). Außerdem können auch hier Erdbeben auftreten (vgl. LATZ 2007, S. 19).

Vorbeigleitende Platten - konservative Plattenränder

An konservativen Plattenrändern wird weder neue Lithosphäre erzeugt, noch alte vernichtet. Vielmehr geht es hier um zwei Krustenteile, die aneinander vorbeigleiten. Dieser Vorgang wird in der Wissenschaft als Transformstörung betitelt. Der überwiegende Teil der Transformstörungen liegt unter dem Meer entlang der Mittelozeanischen Rücken, sodass man sich den beschriebenen Gebirgszug nicht als eine homogene Kette vorstellen darf, sondern als eine Aneinanderreihung unendlich vieler kurzer Gebirgsabschnitte. DECKER/DECKER (1992, S. 23) sprechen hier auch von einem „recht- winkligenZickzackmuster der ozeanischen Rücken“.

Obwohl die meisten konservativen Plattenränder die ozeanische Lithosphäre betreffen, kann es dennoch vorkommen, dass auch zwei kontinentale Krustenteile aneinander vorbeigleiten. Das berühmteste Beispiel ist hierfür die San-Andreas-Verwerfung in Kalifornien. Die tektonischen Folgen dieser Plattenbewegung sind nun weniger Vulkanismus und Gebirgsbildung, sondern vielmehr Erdbeben, wenn sich die beteiligten Lithosphäreteile verkanten und sich schließlich unter Druckentlastung ruckartig lösen. Oder es bilden sich Bruchspalten und Verwerfungen.

Abb. 5: Zusammenfassendes Blockbild, das den Prozess der Plattentektonik darstellt

(entnommen aus: http://www.geolinde.musin.de/tektonik/pl_theorie1.htm).