Die aktiven und ruhenden Vulkane Süditaliens

INHALTSVERZEICHNIS

1 VORWORT

2 EINLEITUNG

3 FACHWISSENSCHAFTLICHERTEIL
3.1 Begriffsklarungen
3.1.1 Vulkan
3.1.2 Vulkanausbruch
3.1.3Vulkanembryo
3.1.4 Vulkanherd
3.1.5Vulkanisches Beben
3.1.6Vulkanismus
3.1.7 Vulkanite
3.1.8Vulkanogene Prozesse
3.1.9Vulkanologie
3.1.10 Vulkan-Pluton
3.1.11 Vulkanruinen
3.2 Schalenaufbau der Erde
3.2.1 Erdkruste
3.2.2 Erdmantel
3.2.3 Kern
3.2.4 Conrad-Diskontinuitat
3.2.5 Mohorovicic-Diskontinuitat
3.2.6 Wiechert-Gutenberg-Diskontinuitat
3.2.7 Lehmann-Diskontinuitat
3.2.8 Eigenschaften der Erdschichten
3.2.9 Konvektionsstrome
3.2.10 Zusammenfassung
3.3 Plattentektonik
3.3.1 Divergierende Platten
3.3.2 Konvergierende Platten
3.3.3 Konservierende Platten
3.3.4 Dynamik der Erdkruste
3.3.5 Wilson-Zyklus
3.3.6 Erdgeschichtlicher Uberblick
3.4 Folgen der Plattentektonik
3.4.1 Erdbeben
3.4.2 Tsunamis
3.4.3 Vulkanismus
3.5 Kreislauf der Gesteine
3.5.1 Magmatite
3.5.2 Sedimente
3.5.3 Metamorphite
3.6 Entstehung und Vorgange beim Magmaaufstieg
3.6.1 Definition von Magma
3.6.2 Ursprungsortvon Magma
3.6.3 Entstehung von Magma
3.6.4 Magmakammer
3.6.5 Magmaaufstieg
3.6.6 Magmadifferentiation
3.6.7 Kristallisation
3.6.8 Rheologie
3.6.9 Schmelzstruktur
3.6.10 Viskositat
3.6.11 Magmatische Entgasung
3.6.12 Bildung von Blasen
3.6.13 Zusammenfassung
3.7 Vulkanformen und Vulkantypen
3.7.1 Stratovulkan
3.7.2 Komplex-Vulkan
3.7.3 Schildvulkan
3.7.4 Spaltenvulkan
3.7.5 Caldera
3.7.6 Sommavulkan
3.7.7 Tafelberg-Vulkan
3.7.8 Maar-Vulkan
3.7.9 Lavadom
3.7.10 Schlackenkegel
3.7.11 Hotspots
3.7.12 Mittelozeanische Rucken (MOR)
3.7.13 Seamounts
3.7.14 Vulkaninseln
3.7.15 Vulkangurtel
3.8 Eruptionsformen
3.8.1 Lavastrom
3.8.2 Lavaseen
3.8.3 Hawaiianische Eruption
3.8.4 Strombolianische Eruption
3.8.5 Vulcanische Eruption
3.8.6 Plinianische Eruption
3.8.7 Peleanische Eruption
3.8.8 Supervulkanische Eruption
3.8.9 Pyroklastische Strome
3.8.10 Postvulkanische Erscheinungen
3.8.10.1 Geysire
3.8.10.2 Fumarolen
3.8.10.3 HeiRe Quellen
3.8.10.4 Schlammvulkane
3.8.10.5 Black Smokers
3.8.10.6 Erloschene Vulkane
3.9 DerVulkan und derMensch
3.9.1 Nutzen
3.9.2 Gefahren
3.9.2.1 Lavastrome
3.9.2.2 Airfall-Ablagerungen
3.9.2.3 Pyroklastische Strome
3.9.2.4 Gase
3.9.2.5 Lahare
3.9.2.6 Erdrutsche und Lawinen
3.9.2.7 Tsunamis
3.9.2.8 Vulkanischer Winter
3.9.3 SicherheitsmaRnahmen

4 DIE ORIGINALE BEGEGNUNG VOR ORT
4.1 Geologische Verhaltnisse im Mittelmeerraum
4.1.1 Plattengrenzen und Streichrichtungen
4.1.2 Mikroplatten
4.1.3 Vulkanismus im Bereich Siziliens
4.1.4 Klimatische Verhaltnisse
4.2 Exemplarische Vulkanbeispiele
4.2.1 Lipari
4.2.2 Salina
4.2.3 Vulcano
4.2.4 Stromboli
4.2.5 Atna

5 DIDAKTISCHES KONZEPT
5.1 Didaktische Begriffsklarungen
5.1.1 Projekt
5.1.2 Projektmethode
5.1.3 Projekttheorie
5.1.4 Experimenttheorie
5.1.5 Modelltheorie
5.1.6 Neue Medien
5.2 Projekt: Europas aktivste und hochste Feuerspucker
5.2.1 Situationsanalyse
5.2.2 Sachanalyse
5.2.3 Didaktische Analyse
5.2.4 Lernziele
5.2.4.1 kognitive Lernziele
5.2.4.2 instrumentelle Lernziele
5.2.4.3 affektive Lernziele
5.2.4.4 soziale Lernziele
5.2.4.5 aktionale Lernziele
5.2.4.6 affirmative Lernziele
5.2.5 Didaktischer Kommentar zu Experimenten
5.2.6 Didaktischer Kommentar zum Modellbau Stromboli
5.2.7 Didaktischer Kommentar zum Atna von oben
5.2.8 Methodische Analyse mit Verlaufsplanung

6 FAZITUND AUSBLICK

Abkurzungsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Literaturverzeichnis

A Materialband: Forscherheft zu den Feuerspuckern Stromboli und Atna
A.1 Hinweise zur Verwendung des Forscherheftes
A.2 Experimente fur die Klassen 5 und 6 (Einsteiger)
A.2.1 Geysiraus der Flasche
A.2.2 Feuer unter Wasser
A.2.3 Konvektionsstrome im Tee
A.2.4 DerVulkanausbruch
A.2.5 Losungsvorschlage
A.3 Modellbau Stromboli fur die Klassen 7 und 8 (Fortgeschrittene) ..
A.3.1 Mit dem Modell zum Stromboli
A.3.2 Forschend den Vulkan verstehen
A.3.3 Losungsvorschlage
A.4 Der Atna von oben fur die Klassen 9 und 10 (Profis)
A.4.1 Der Ausbruch des Atnas 2001
A.4.2 DerAusbruch des Atnas 2013
A.4.3 Zusatzaufgaben
A.4.4 Losungsvorschlage
A.A Anhang

ANLAGE FUR DIE WISSENSCHAFTLICHE HAUSARBEIT

1 VORWORT

Die vorliegende Arbeit ist im Rahmen der ersten Staatsprufung fur das Lehr- amt an Grund-, Haupt- und Werkrealschulen entstanden. Die Motivation, die wissenschaftliche Hausarbeit im Fach Geographie zu schreiben, geht in erster Linie davon aus, dass dieses Fach eines der besten studierbaren Facher an der Padagogischen Hochschule ist. Die Arbeit ist insbesondere durch die GroRexkursion Vulkane 2012 unter Leitung von Herrn AOR Rolf Seltmann ent­standen. Bereits vor der Exkursion hatte ich gropes Interesse an der Thematik des Vulkanismus und somit bot es sich an, mit auf eine unvergessliche Reise zu fahren und im Anschluss daran diese Arbeit zu verfassen

Ein weiterer Motivationspunkt zum Verfassen dieser Arbeit ist, dass ich nicht nur als Student, sondern auch als Hilfswissenschaftlicher in der Abteilung Ge­ographie tatig bin. Besonderer Dank geht hier an Dipl.-Pad. RL Raimund Dit- ter, ohne den dies nicht moglich gewesen ware. Mein besonderer Dank geht an dieser Stelle auch an meinen Referenten, Arbeitgeber und zugleich Abtei- lungsleiter der Geographie Herrn Prof. Dr. Alexander Siegmund. Fur die Lay- out-Techniken und Formatierungshinweise zum Verfassen dieser Arbeit geht grower Dank an Herrn Prof. Dr. Ulrich Michel. Herrn Dipl.-Geookol. Daniel Volz gebuhrt auch grower Dank fur die sehr guten Hinweise fur den Stromboli.

Ich danke meiner Familie, meinen Freunden, meinen Kommilitonen und Kom- militoninnen, sowie der gesamten Abteilung Geographie der Padagogischen Hochschule Heidelberg fur die vielfaltige Unterstutzung wahrend meines ge­samten Studiums und naturlich auch wahrend des Verfassens dieser Arbeit. Meinem Vater bin ich zu besonderem Dank verpflichtet, da ohne sein Enga­gement und ohne seine Geduld das Vulkanmodell fur diese Arbeit sicher nicht fertig gestellt werden konnte. Ich bedanke mich fur die Geduld, wahrend ich diese Arbeit schrieb und in letzter Zeit nicht so gut zu sprechen war. Dennoch bin ich froh, die Arbeit endlich fertig gestellt zu haben und abgeben zu konnen. Trotz des ganzen Stresses, muss ich sagen, dass es dennoch SpaR gemacht hat, sich fachwissenschaftlich und fachdidaktisch mit dem Vulkanismus zu be- schaftigen.

Last but not least soil hier noch einmal mein Betreuer Herr AOR Rolf Seltmann erwahnt werden, der mich schon zu Beginn meines Studiums immer wieder aufs Neue motivierte, immer weiter zu machen und niemals aufzugeben. Ich danke vielmals fur die unvergessliche Vulkanexkursion 2012, fur die vielen Einblicke hinter die Kulissen und vor allem fur die umfassende Studienbetreu- ung wahrend der letzten drei Jahre.

Tobias Gehrig

2 EINLEITUNG

Diese Arbeit behandelt die aktiven und ruhenden Vulkane Suditaliens. Mit die- ser Arbeit soil ein Beitrag fur das handlungs- und produktorientierte Unterrich- ten geleistet werden. Ein Schuler/eine Schulerin muss ein Phanomen erst se- hen, um es zu verstehen. Deshalb ist es sinnvoll in der Schule vor allem beim Thema Vulkanismus ein Projekt bzw. projektartigen Unterricht durchzufuhren. Dabei stehen die Schuler/innen im Vordergrund und die Lehrkraft ist als Lern- berater und Lernbegleiter tatig. Die Schuler/innen arbeiten dabei in unter- schiedlichen Sozialformen zusammen und starken damit ihre soziale Kompe- tenz. Durch das eigenstandige Erarbeiten erwerben die Schuler/innen fachli- che Kompetenzen, die sie sich selbst angeeignet haben. Naturlich ist der schu- lerorientierte Unterricht auRerst anstrengend fur die Lehrkrafte der verschie- denen Schularten, da diese sehr viel im Vorfeld planen und vorbereiten mus- sen. Diese Zeit hat man im Unterrichtsalltag nicht immer, daher enthalt diese Arbeit einen Materialband als Beilage, in der ein gesamtes Vulkanprojekt durchgehend von den Klasse 5-10 fur die Haupt- und Werkrealschulen in Ba- den-Wurttemberg konzipiert ist. Dieser Materialband dient als Forscherheft fur die Schuler/innen, die damit als „Vulkanforscher“ tatig sind und sich eigenstan- dig in Partner- oder Gruppenarbeit Fachwissen uber den Vulkan aneignen, um handlungs- und produktorientiert Themenfelder zu bearbeiten. Dies reicht von einfachen Experimenten bis hin zu einer satellitengestutzten Lerneinheit uber den Atna-Ausbruch der Jahre 2001 und ganz aktuell von 2013. Auch der Stromboli, Europas aktivster Feuerspucker, kann mit dem Forscherheft dieser Arbeit nachgebaut werden. Dies geschieht nicht aus der Fantasie heraus, son- dern mit einer detaillierten Hohenlinienkarte, die als Schablone dient. Die Schuler/innen bauen ihren eigenen Stromboli, den sie mit nach Hause nehmen konnen und somit evtl. ein Interesse entdecken, selbst einmal den Stromboli zu besteigen. Dies kann, wenn die Ressourcen es erlauben, in Form einer Studien- oderAbschlussfahrt erfolgen oder im privaten Bereich.

Auch fachwissenschaftlich gibt es in dieser Arbeit spannende Bereiche zu er- fahren. Dies reicht von der Entstehung der Erde bis hin zu aktuellen Ereignis- sen in Sizilien, wo der Atna im Moment immer wieder ausbricht. Diese Arbeit fuhrt alle wichtigen fachwissenschaftlichen Aspekte uber den Vulkanismus zu- sammen. Diese sind notig, um didaktisch korrekt arbeiten zu konnen und ein „Mehr-Wisser“ fur die Schuler/innen zu sein. Der Bereich der originalen Be- gegnung, die im Rahmen der GroRexkursion „Vulkane 2012“ durch AOR Rolf Seltmann an der Padagogischen Hochschule der Abteilung Geographie, im Rahmen des Studiums, ermoglicht wurde, zeigt spannende Vulkanphano- mene aus dem ruhenden und aktiven Bereich. Die originale Begegnung leitet die Fachwissenschaft in das Didaktische Konzept uber, um einen flieRenden Ubergang zu gewahrleisten. Die ruhenden Vulkane Lipari und Salina werden hinreichend und spannend erlautert. Die aktiven Vulkane Vulcano, Stromboli und der Atna zeigen erneut, dass unsere Erde rund um die Uhr arbeitet und die Menschen nur ein kleiner Teil des gesamten Systems Erde sind. Dies wird mit spektakularen Bildaufnahmen dargestellt und analysiert. Den Lesern und Leserinnen dieser Arbeit wird klar, dass der Stromboli zwar ungefahrlich ist aber dennoch der aktivste Vulkan Europas ist und eben nicht der Atna, wie so oft angenommen, der zwar heftiger ausbricht, aber im Gegensatz zum Strom­boli nicht alle zehn bis funfzehn Minuten.

Die Arbeit leistet einen didaktischen Mehrwert und geht auf die aktuellen Bil- dungsplane der Werkrealschule 2012 ein. Mit Hilfe neuer Medien kann der Atna neu entdeckt und analysiert werden. Die Schuler/innen werden schritt- weise an die Arbeit mit Satellitenbildern herangefuhrt und erleben handlungs- orientiert einen Vulkanausbruch kennen, der aktuell in aller Munde ist. So ent- decken nicht nur Schuler/innen das Interesse am Phanomen Vulkanismus kennen, sondern jeder Mensch, der fasziniert von dem System Erde und sei- nen Zusammenhangen ist.

3 FACHWISSENSCHAFTLICHER TEIL

In diesem ersten Abschnitt der wissenschaftlichen Hausarbeit uberdie aktiven und ruhenden Vulkane Suditaliens soil zunachst der fachwissenschaftliche Teil erlautert werden. Es werden Begriffsklarungen gegeben, ein erdgeschicht- licher Uberblick wird erlautert, verschiedene Vulkan- und Eruptionsformen vor- gestellt und schlieRlich wird noch auf das Leben der Menschen mit den Vulka- nen, mit all seinen Gefahren und deren Nutzen, eingegangen.

3.1 Begriffsklarungen

Zu Beginn der Arbeit und zum besseren Verstandnis werden zunachst einige grundlegende Begrifflichkeiten uber den Vulkanismus geklart.

3.1.1 Vulkan

Der Begriff Vulkan stammt von der italienischen Insel „Vulcano“ ab. Vulcano ist eine der Liparischen Inseln im Tyrannischen Meer. In der romischen Zeit galt diese Insel als die Schmiede des „Vulcanus“, dem romischen Gott des Feuers.

Ein Vulkan ist ein Bereich der Erdoberflache, in dem ausgehend von einem Vulkanherd ein Vulkanausbruch erfolgt, Magma und bzw. oder Asche aus dem Erdmantel oder der Erdkruste submarin^[1] bzw. subaerisch^[2] an die Erdoberfla­che gelangen und dort eigene, charakteristische Formen bilden. Die wichtigs- ten Formen der Vulkane sind der Aschenvulkan, die Caldera, das Maar, die Quellkuppe, der Schichtvulkan, der Schildvulkan, die StoRkuppe, der Wall- bergvulkan und der Tafelvulkan (Leser, 2005, S. 1045).

3.1.2 Vulkanausbruch

Der Vulkanausbruch wird in anderen Sprachen auch „volcanic eruption", ,,out- break", „outburst" genannt. Er ist ein Vorgang des Magmaaustritts, den man auch Eruption nennt, an den sich die Effusion^[3] anschlieRt. Neben dem ausflie- Renden Magma, das man an der Erdoberflache Lava nennt, werden auch zahl- reiche Lockerprodukte, wie die Aschen, Schlacken, Lapilli und Bomben gefor- dert (Leser, 2005, S. 1045f.).

3.1.3 Vulkanembryo

Der Vulkanembryo ist verwandt mit dem Maar und ein ebenfalls durch Gasex- plosionen entstandenerVulkan, dessen Hauptmerkmal eine Explosionsrohre^[4] ist, in der allerdings uberwiegend keine Lava aufgestiegen ist. Die Vulkanem- bryonen erscheinen an der Erdoberflache als flache Hohlformen, ahnlich den Sprengtrichtern, die im anstehenden Gestein angelegt sind und die allenfalls in Ausnahmefallen eine Akkumulation^[5] von Schlotbrekzie^[6] aufweisen. GroRes Vorkommen von Vulkanembryonen gibt es in der mittleren Schwabischen Alb (Leser, 2005, S. 1046).

3.1.4 Vulkanherd

Ein Vulkanherd ist eine Ansammlung von Magma in ungefahr 10-20 km Tiefer unter der Erdoberflache, der dort aktiv wird, wenn Druckentlastung, Tempera- turabnahme und Kristallisation im Magma erfolgen, die zur Gasbildung fuhren, deren Eruption damit den eigentlichen Vulkanausbruch zur Folge hat (Leser, 2005, S. 1046).

3.1.5 Vulkanisches Beben

Das vulkanische Beben nennt man auch Ausbruchsbeben. Die Erschutterun- gen entstehen durch Gasexplosionen im Magmaherd oder Vulkanschlot und/oder durch Magma, das sich in derTiefe durch Forderkanale bewegt. Oft- mals kundigen sie einen bevorstehenden Ausbruch an. Daher sind vulkani- sche Beben fur die seismische Uberwachung von aktiven Vulkanen zentral. Obwohl Erdbeben dieser Gruppe ortlich erhebliche Zerstorungen anrichten konnen, haben sie wegen der relativ kleinen, in Bewegung gesetzten Ge- steinsmassen nur eine geringe Energie und Reichweite (Leser, 2005, S. 1046).

3.1.6 Vulkanismus

Der Vulkanismus sind dem Plutonismus^[7] gegenubergestellte Vorgange und Erscheinungen, die mit dem an die Erdoberflache dringenden Magma zusam- menhangen. Dabei werden aus Lava und Asche Vulkane gebildet werden, wo- bei auch Ergussgesteine^[8] entstehen. Unterschieden werden der Oberflachen- vulkanismus und der Tiefenvulkanismus. Zum Oberflachenvulkanismus geho- ren die aktiven und erloschenen Vulkane. Zum Tiefenvulkanismus gehort der Plutonismus, mit den Magmabewegungen in der Erdkruste, dem langsamen Erstarren zu Tiefengesteinen^[9] und den metamorphen Gesteinsveranderun- gen^[10] durch Magmakontakte (Leser, 2005, S. 1046).

3.1.7 Vulkanite

Vulkanite sind die aus ausgetretener, an der Erdoberflache erstarrter Lava ent- standene Ergussgesteine (Leser, 2005, S. 1046).

3.1.8 VulkanogeneProzesse

Ein vulkanogener Prozess ist die Forderung von gasformigen, breiigen bis dunnflussigen oder festen Stoffen hoher Temperaturen aus dem Erdinneren an die Erdoberflache, wo sie Vulkane und Vulkanembryonen bilden (Leser, 2005, S. 1046).

3.1.9 Vulkanologie

Vulkanologie ist die Lehre vom Vulkanismus, seinen endogenen, geophysika- lischen und geotektonischen Ursachen und den in der Erdkruste bzw. an der Erdoberflache entstehenden Formen, den Vulkanen (Leser, 2005, S. 1046).

3.1.10 Vulkan-Pluton

DerVulkan-Pluton ist ein subvulkanischer Bereich unter der Erdoberflache, in welchem das Magma sehr langsam abkuhlt und zu Tiefengesteinen erstarrt (Leser, 2005, S. 1046).

3.1.11 Vulkanruinen

Vulkanruinen sind Vulkane, die ihre ursprungliche Gestalt verloren haben und nur noch durch von der Abtragung freigelegte tiefere Schlotteile reprasentiert werden. Diese ragen als Hartlinge uber ihre Umgebung, wahrend die umge- benden Tuffmassen sowie der ehemalige Krater beseitigt sind. Typische Vul­kanruinen sind die Schlotstiele aus Basalt, Phonolith und Trachyt der Tertiar- vulkane des Hegau, Hessens und des Bohmischen Mittelgebirges (Leser, 2005, S. 1046).

3.2 Schalenaufbau der Erde

Die Geschwindigkeit seismischer

Wellen wird mit Hilfe der Dichte der Gesteine gemessen. Die Ge­schwindigkeit von akustischen Kompressionswellen, die bei Erd- beben oder kunstlichen Spren- gungen entstehen und durch die Erde wandern, nimmt mit der Tiefe ungleichmaRig zu. Diese Dichteanderungen erlauben es drei Hauptschalen zu gliedern (siehe Abbildung 1): die Erdkruste, der Erdman- tel und der Kern (Schmincke, 2010, S. 23f.).

3.2.1 Erdkruste

Die dunne auRere Rinde der Erde ist in den Kontinenten im Durchschnitt ca. 30 km machtig mit einer mittleren Dichte von 2,67 g/cm3. In den Ozeanbecken ist die im Wesentlichen basaltische Kruste funf bis sieben Kilometer dick mit einer mittleren Dichte von 2,8 g/cm3 (Schmincke, 2009, S. 23).

3.2.2 Erdmantel

Der unter der Erdkruste liegende Erdmantel besteht aus eisen- und magnesi- umreichen Silikaten, insbesondere aus Olivin. Der Erdmantel ist ca. 2870 km dick und besitzt eine mittlere Dichte von 4,6 g/cm3 (Schmincke, 2009, S. 23).

3.2.3 Kern

Der Kern besteht aus wissenschaftlicher Sicht vermutlich aus Nickel und Ei­sen. Er hat einen Radius von ungefahr 3480 km und eine mittlere Dichte von 10.6 g/cm3 (Schmincke, 2009, S. 23).

Der innere Erdkern besteht aus einem gewaltigen Ball aus festem Metall. Er hat etwa 2000 km Durchmesser und besteht vor allem aus Eisen- und etwas Nickelmetall. Normalerweise waren die Metalle bei den gewaltigen Tempera- turen um 5000°C in dieser Tiefe langst verdampft. Aber wegen des giganti- schen Drucks im Erdkern ist das Eisen nicht einmal geschmolzen (Kothe, 2011, S.12).

Nun stellt man sich die Frage, wie diese Schalen unterschiedlicher Dichte wohl entstanden sind? Heute nimmt die Wissenschaft eine ursprungliche Zusam- menballung der Erde aus kalter kosmischer Materie (= Staub) an, die vor ca. 4.6 Milliarden Jahren entstand. Diese Materie wurde wohl durch Impakte^[11] und gravitative Energie aufgeschmolzen, so dass ein homogener Planet entstehen konnte. Im Schwerefeld dieser Massen entwickelte sich wahrscheinlich durch die Dichtetrennung der Schalenaufbau der Erde. Dieser Vorgang der Auf- schmelzung war nicht nur in der Vergangenheit aktiv, sondern besteht auch noch heute, wie die vielen Vulkanausbruche beweisen. Da der Erdkern we- sentlich heifer ist als der Mantel bzw. die Erdkruste, wandert die Warme ent- lang thermischer Gesetze von der Erdoberflache ausgehend nach innen dras- tisch. Angenommen, der Temperaturanstieg von ungefahr 3°C/100 m bliebe von der oberen Erdkruste bis zum Erdmittelpunkt konstant, so wurden im Erd­kern Tempertauuren von knapp 200 000°C herrschen, anstelle der wissen- schaftlich angenommenen Temperaturen von 4000 bis 5000°C (Schmincke, 2009, S. 23f.).

Platte kontirentale

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Grobgliederung derErde (Quelle: Diercke)

3.2.4 Conrad-Diskontinuitat

Die Conrad-Diskontinuitat^[12] befindet sich im Bereich der kontinentalen Erd- kruste in ca. 15 km Tiefe. In der befindlichen Grenze werden die sauren Sili- kate der Granit-Gneis-Schale^[13] von den basischen Silikaten der Gabbro-Ba- salt-Schale^[14] abgelost (Leser, 2005, S. 510).

3.2.5 Mohorovicic-Diskontinuitat

Die Mohorovicic-Diskontinuitat (kurz Moho) ist eine Unstetigkeitsflache und ein Grenzbereich im Schalenbau der Erde (siehe Abbildung 2), der zwischen der Erdkruste und dem Erdmantel liegt und der fur die sich an der Erdoberflache auswirkenden endogenen Vorgange wichtig ist. An der Moho-Diskontinuitat erfolgt ein sprunghafter Anstieg der Ausbreitungsgeschwindigkeit naturlicher und kunstlich erzeugter Erdbebenwellen, was auf eine Zunahme der Gesteins- dichte hinweist. Dieser Wert der plotzlichen Zunahme der Gesteinsdichte liegt unter Kontinenten in ca. 40-60 km Tiefe, unter Ozeanboden in nur ca. 8-12 km. Lokal werden diese Werte wesentlich unter- oder uberschritten. Unter jun- gen Hochgebirgen liegt die Moho-Diskontinuitat in 80 km, unter einigen Oze- anboden sogar nur in 5-8 km Tiefe. Die Moho-Diskontinuitat wurde nach ihrem EntdeckerA. Mohorovicic (1857-1936) benannt ((Leser, 2005, S. 571).

Die Erdkruste wird durch die Moho-Diskontinuitat vom Erdmantel getrennt, der eine hohere Dichte von ca. 3,3 g/cm3 aufweist. Innerhalb des Erdmantels er- reichen die seismischen Wellen in ca. 100-400 km Tiefe ein ausgepragtes Ge- schwindigkeitsminimum. Dies deutet wohl auf eine hohere Plastizitat^[15] der dort liegenden Gesteine hin. Man bezeichnet diesen Teilbereich des oberen Erd­mantels als Asthenosphare. Die daruber liegenden starren Schichten der Kruste und des oberen Erdmantels bezeichnet man als Lithosphare (Glaser, et al., 2010, S. 8).

3.2.6 Wiechert-Gutenberg-Diskontinuitat

Der untere Erdmantel wird in 2900 km Tiefe durch die Wiechert-Gutenberg- Diskontinuitat (siehe Abbildung 2) vom flussigen au^eren Erdkern getrennt, der zu hohen Anteilen aus Eisen und Nickel besteht. In ihm finden permanent relativ schnelle Konvektionsbewegungen statt, die durch die Beteiligung von Ladungstragern elektrische Strome erzeugen und so als Geodynamo das Magnetfeld der Erde bedingen. Dies sorgt dafur, dass wir uns mithilfe eines Kompasses orientieren konnen, da sich die metallische Kompassnadel immer entlang des Erdmagnetfeldes ausrichtet. Ab einer Tiefe von ca. 5100 km ist der Druck so hoch, dass das Material in den festen Aggregatzustand zusam- mengepresst wird. Bei diesem Phasenubergang wird, ahnlich wie bei der Kon- densation von Wasser, Energie frei, welche die Konvektionsstrome im Erdin- neren antreibt (Press & Siever, 2007; Glawion et al., 2012; Glaser, et al., 2010, S. 8).

3.2.7 Lehmann-Diskontinuitat

Die Lehmann-Diskontinuitat bezeichnet eine Region innerhalb des oberen Erdmantels, in der die seismischen Geschwindigkeiten des Gesteins bzw. deren Gradienten sich schnell andern. Die Lehmann-Diskontinuitat (oft auch als „L-Diskontinuitat“ bezeichnet) wurde nach ihrer Entdeckerin, derdanischen Geodatin und Seismologin Inge Lehmann, benannt. Die Lehmann- Diskontinuitat wurde in verschiedenen Tiefen zwischen 190 und 250 km mit einem globalen Mittel um 210 km beobachtet. Uber ihre Natur, also die genaue Ursache des Geschwindigkeitsanstiegs, herrschen unterschiedliche Meinungen vor: Eine Meinung geht von einer mechanischen Grenzschicht aus, die mit einer Veranderung der seismischen Anisotropie einhergeht, wahrend ein anderer Standpunkt die L-Diskontinuitat als untere Grenze der Asthenosphare betrachtet. In einiger Literatur wird der Begriff der „Lehmann- Diskontinuitat“ auch fur die Grenze zwischen dem inneren und dem auReren Erdkern verwendet, da der innere Kern ebenfalls von Inge Lehmann entdeckt wurde. Obwohl diese die weitaus wichtigere Entdeckung Lehmanns war, hat sich der Begriff allgemein doch eher fur die Diskontinuitat des oberen

Erdmantels durchgesetzt. Dennoch wird sie als Grenze zwischen auRerem und innerem Erdkern verwendet (Press & Siever, 2007, S. 38).

3.2.8 Eigenschaften der Erdschichten

Die Erdkugel besteht unter der hauchdunnen festen Erdkruste (ca. 35 km) aus mehreren Schichten, die sich in Dichte, chemischer Zusammensetzung und Temperatur unterscheiden:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Chemische Zusammensetzung derErdschichten (Quelle: Rothe, 2009, S. 12)

Auf der oberen Kruste leben wir Menschen und alle Lebewesen. Sie besteht aus Sedimenten, Granitoiden, Gneisen und Silikatgesteinen. Die obere Kruste ist fest und der Druck betragt im Schnitt 4,5 kbar. Die mittlere Dichte liegt bei 2,7 g/cm3. In 15 km Tiefe folgt die oben erwahnte Conrad-Diskontinuitat.

Zwischen 30-70 km Tiefe befindet sich die feste untere Erdkruste, welche aus Gabbroiden und dunklen Silikatgesteinen besteht. Es herrschen ein durch- schnittlicher Druck von 15 kbar und eine Temperatur von ca. 1000°C sowie eine mittlere Dichte von ca. 3,33 g/cm3. In 90 km Tiefe folgt die Moho-Diskon- tinuitat, die in Abschnitt 3.2.5 bereits erwahnt wurde.

Zwischen 100-700 km Tiefe befindet sich der feste, teils flieRfahige (partielle Schmelzen) obere Erdmantel. Der feste oberTeil und flieRfahige Teil (100-300 km Tiefe) besteht aus Peridotiten und ultrabasischen Gesteinen. Es herrschen ein Druck von ca. 400 kbar und eine mittlere Temperatur von 2000°C. Die mitt­lere Dichte betragt 4,6 g/cm3. Der wieder feste Teil des oberen Erdmantels besteht aus Druckoxiden.

Der untere Erdmantel befindet sich in 700-1000 m Tiefe und weist Spuren von Hochdruckoxiden auf. Er ist wie der unter Teil des oberen Erdmantels fest und weist einen Druck von ca. 1300 kbar sowie eine mittlere Temperatur von 3000°C auf. Die mittlere Dichte betragt 5,6 g/cm3. In 2900 m Tiefe findet sich die Wiechert-Gutenberg-Diskontinuitat, wie oben schon benannt.

Der auRere flussige Erdkern befindet sich in einer Tiefe von 2900-5120 Me- tern. Er besteht aus Liquiden und Metallen. Die Temperatur liegt bei 3700- 4600°C und die mittlere Dichte bei 11,5 g/cm3. Die Lehmann-Diskontinuitat grenzt den auReren Erdkern vom inneren Erdkern ab.

Der innere Erdkern ist aufgrund des dort herrschenden hohen Drucks (3500 kbar) wieder fest und befindet sich in einer Tiefe von 6371 km. Er besteht aus festen Metallen und weist eine Temperatur von ca. 5000°C auf. Die mittlere Dichte betragt 15,0 g/cm3 (Rothe, 2009, S. 12)

3.2.9 Konvektionsstrome

Unter Konvektionsstromung versteht man die aufsteigende Bewegung in Flus- sigkeiten oder Gasgemischen (Leser, 2005, S. 450).

Konvektionsstrome sind Stromungen von geschmolzenem Gestein die Platten bewegen konnen. Solche kompletten walzenformigen Umwalzsysteme unter Mittelozeanischen Rucken werden heute von Wissenschaftlern als Ausnahme angesehen. Konvektionsstromungen werden durch Hitze aus dem Erdkern an- getrieben. Sie stromen aber so langsam, dass sie Hunderttausende bis Millio- nen Jahre fur eine Umwalzung benotigen (USGS, 2006).

3.2.10 Zusammenfassung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5: DerAufbau der Erde (Quelle: USGS, 2006)

Die Kruste und der Obere Mantel bestehen aus Lithosphare, Asthenosphare und Mesosphare. Die Lithosphare ist der sogenannte „Steinbereich“ der Erde und besteht aus der Kruste und des oberen Mantels bis ca. 100 km. Die Li- thosphare ist starr und fest. Die ozeanische und kontinentale Kruste unter- scheiden sich durch ihre Dichte. Die kontinentale Kruste ist weniger dicht und folglich leichter. Unter der Lithosphare liegt ein Grenzbereich (die sogenannte Mohorovicic -Diskontinuitat, kurz Moho), unter dem die seismischen Wellen (Erdbebenwellen) deutlich schneller durch das Gestein wandern.

Die Asthenosphare ist die sogenannte ,,Schwachezone“ und besteht aus dem oberen Mantel (bis ca. 250 km). Sie ist zah-viskos^[16] und gleitfahig. Daher kommt der Masseaustausch von Lithosphare und Rift uber Subduktion.

Die Mesosphare ist die sogenannte ,,Mittelzone“ und besteht aus dem unters- ten Teil des oberen Mantels (bis ca. 650 km). Sie ist fest, aber dennoch einige Teile flieRfahig. Sie ist inhomogen durch die abtauchenden Lithospharenplat- ten (USGS, 2006).

Der untere Mantel befindet sich im Bereich von 650-2900 km. Es ist wahr- scheinlich ein langsam konvektierender Bereich, da auch in diesem Bereich Platten abtauchen und evtl. sogar bis kurz vor die Mantel-Kern-Grenze. Zwi- schen unterem Mantel und auRerem Kern liegt die Wiechert-Gutenberg-Dis- kontinuitat (USGS, 2006).

Der Kern liegt im Bereich zwischen 2900-6370 km im Erdinneren. Ahnlich ei- nem Meteoriten besteht er hauptsachlich aus Eisen und Nickel. Der Druck ist bis zu 3500 Kilobar hoch und die Temperatur steigt auf bis zu 5000°C. Der auRere Kern liegt zwischen 2900-5100 km und ist flussig, bestehend aus Me- tallen. Zwischen auRerem Kern und innerem Kern liegt die Lehmann-Diskon- tinuitat. Der innere Kern geht bis 6370 km Tiefe und ist fest, ebenso aus Me- tallen bestehend. Das flussige Material des auReren Kernes stromt um den inneren Kern und erzeugt dabei das Erdmagnetfeld, ahnlich wie bei einem Dy­namo (USGS, 2006).

3.3 Plattentektonik

Schon seit dem 16. und 17. Jahrhundert ist bekannt, dass die Umrisse der Kontinente auf beiden Seiten des Atlantiks wie Puzzleteile ineinander passen.

Daraus und aus der Beobachtung, dass auch geologische Strukturen, Fossi- lien und glaziale Ablagerungen auf den gegenuberliegenden Kontinenten sich am besten erklaren lassen, wenn man einen zusammenhangenden GroRkon- tinent, den man Pangaea (siehe Abbildung unten) nennt, annimmt, entwickelte Alfred Wegener 1912 (Wegener, 2005) die Theorie der Kontinentalverschie- bung (Glaser, et al., 2010, S. 9).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 6: Theorie von Pangea (Quelle: USGS)

Nach dieser Theorie driften die spezifisch leichteren Kontinente Sial ^[17] uber die schwereren Kontinente Sima^[18], das am Ozeanboden an die Oberflache tritt. Diese Theorie von Wegener (Wegener, 2005) wurde allerdings von Geo- logen u.a. wegen der unzureichenden Erklarung der Antriebsmechanismen zunachst abgelehnt, dann aber wieder in den 1960er Jahren aufgrund von neueren Erkenntnissen bei der Erforschung der Geologie der Ozeane in mo- difizierter Form als Theorie der Plattentektonik neu aufgelegt (Glaser, et al., 2010, S. 9).

Nordamerikanische Platte ^

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 7: Theorie der Plattentektonik (Quelle: USGS, Wikipedia)

Nach dieser Theorie besteht die Lithosphare aus sechs GroRplatten und meh- reren kleinen Platten, die im Gegensatz zur Theorie nach Wegener (Wegener, 2005) sowohl kontinentale als auch ozeanische Kruste umfassen konnen. Zu den Platten gehoren: die Eurasische Platte, die Pazifische Platte, die Nord- amerikanische Platte, die Sudamerikanische Platte, die Afrikanische Platte, die Antarktische Platte, die Australische Platte, sowie die Arabische Platte, die Indische Platte, die Philippinische Platte, die Scotiaplatte, die Nazca-Platte, die Cocosplatte und die Karibische Platte. Diese starren Platten bewegen sich auf der darunter liegenden plastischen Asthenosphare mit Geschwindigkeiten von ungefahr 1-10cm/Jahr (Glaser, et al., 2010, S. 9; Rothe, 2009, S. 79-87; Wilhelmy 2004, Schellmann 2007).

3.3.1 Divergierende Platten

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 8: Divergierende Plattenrander(Quelle: Klett, verandert)

Bei divergierenden oder auch konstruktiven Plattenrandern entfernen sich die Platten voneinander. Durch aufsteigendes Mantelmaterial bildet sich neuer Ozeanboden, was man auch sea-floor-spreading nennt. Es entsteht dabei die morphologische Form eines Mittelozeanischen Ruckens (MOR), wie man ihn in Island findet. Island ist Teil des Mittelozeanischen Ruckens, der sich durch das Aufsteigen von heiRem Mantelmaterial in Form eines Hotspots uber den Meeresspiegel erhebt. Ein Hotspot ist ein lokaler, ortssteter und uber lange geologische Zeitraume bestehender Aufschmelzungspunkt unterhalb der Li- thosphare (Leser, 2005, S. 361).

Die Grabenstrukturen, wie z.B. der Ostafrikanische Graben oder der Ober- rheingraben, auf den Kontinenten, die man Rift-Valleys nennt, stellen die An- fangsstadien solcher divergierender Plattengrenzen dar (Glaser, et al., 2010, S. 9-10; Schellmann, 2007, S. 267-268).

3.3.2 Konvergierende Platten

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 9: Konvergierende Plattenrander(Quelle: Klett, verandert)

Bei konvergierenden oder destruktiven Plattengrenzen bewegen sich Lithos- pharenplatten an einem Kontinentalrand aufeinander zu. Dabei taucht entlang von Tiefseerinnen die schwerere ozeanische Platte unter die leichtere konti- nentale Platte ab. Das nennt man Subduktion. Der Ozeanboden und seine dazugehorigen Sedimente, sowie der Rand des Kontinents werden zu einem Gebirge zusammengestaucht. Die Anden sind auf diese Weise entstanden. Ebensofindet Konvergenz bei zwei ozeanischen Platten statt. Auch dortfindet Subduktion statt und Tiefseegraben, wie der Marianengraben am Westrand des Pazifiks mit 11000 m Tiefe, entstehen. Durch Aufschmelzen der Lithos- phare unter groRerem Druck kommt es zu Vulkanismus. So entstehen Insel- bogen wie etwa die Aleuten. Wenn Kontinent und Kontinent kollidieren, findet keine Subduktion statt, sondern es kommt zur Verdopplung der Erdkruste. Durch die Kollision der Indischen mit der Eurasischen Platte ist der Himalaya entstanden. Durch die Kollision der Afrikanischen mit der Eurasischen Platten entstanden die Alpen (Glaser, et al., 2010, S. 10; Schellmann, 2007, S. 267­268).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 10: Konvergierende Platten (Quelle: Geolinde)

3.3.3 Konservierende Platten

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 11: San-Andreas-Verwerfung - Transformstorung (Quelle: Klett)

Bei konservierenden Platten gleiten Platten aneinander vorbei, ohne dass die Lithosphare vernichtet oder neu gebildet wird. Man spricht dann von Trans- formstorungen. Es konnen schwere Erdbeben auftreten. Auf der Abbildung oben sieht man die San-Andreas-Verwerfung. Dabei gleitet die Pazifische Platte an der Nordamerikanischen Platte entlang. Die Verwerfung verlauft in der Nahe von San Francisco und Los Angeles (Glaser, et al., 2010, S. 10).

3.3.4 Dynamik der Erdkruste

Durch Konvektionsstrome kommen die Platten in Bewegung und es kommt zu Plattentektonik. Die Platten konnen dabei divergieren, konvergieren oder kon- servieren.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 12: Dynamikder Erdkruste (Quelle: Diercke)

Zur Grafik:

Divergieren ozeanischen Plattenrander, so kommt es zur Dehnung und es ent- stehen Mittelozeanische Rucken, Black Smoker, effusiver Vulkanismus oder Vulkaninseln. Beispiele dafur sind u.a. der Mittelatlantische Rucken oder Is­land.

Divergieren kontinentale Plattenrander, so kommt es ebenfalls zur Dehnung und es entstehen Grabenbruche, Verwerfungen, Erdbeben oder Vulkanismus. Beispielsweise kann hier der Oberrheingraben oder das Ostafrikanische Gra- bensystem genannt werden.

Konvergieren kontinentale Plattenrander, so kommt es zur Kollision und es bilden sich Gebirge, wie z.B. die Alpen oder der Himalaya. Es kommt zur He­bung, Faltung oderzu Erdbeben.

Konvergieren ozeanische Plattenrander mit kontinentalen Plattenrandern, so kommt es zur Subduktion und es kommt zur Gebirgsbildung, wie den Anden, zu Tiefseegraben, wie dem Atacamagraben oderzu explosivem Vulkanismus, zu Erdbeben und Seebeben.

Konvergieren ozeanische Plattenrander, so kommt es ebenfalls zur Subduk- tion dieser Platten und Inselketten, wie die Westindischen Inseln oderdie Phi- lippinen entstehen. Ebenso kann es zu Tiefseegraben, wie dem Marianengra- ben kommen. Weitere Folgen sind ebenfalls der Vulkanismus oderSeebeben. Konservieren ozeanische mit kontinentalen Plattenrandern, so kommt es zu Horizontalverschiebungen und Verwerfungen, wie das Sankt-Andreas-Sto- rungssystem in Kalifornien, Bruchspalten, Erdbeben oder Seebeben. Konservieren ozeanische Plattenrander kommt es ebenfalls zu Horizontalver­schiebungen und folglich zu Steilabbruchen, Rucken, Troge oder Seebeben. Beispiele dafur ist der Puerto-Rico-Trog am Nordrand der Karibischen Platte.

3.3.5 Wilson-Zyklus

Phasen des Wilson-Zyklus, der die Entwicklungsgeschichte der Ozeane von deren Entstehungsgeschichte bis zu deren Ende beschreibt, sind (Frisch & Meschede, 2007, S. 164-165):

- Ruhestadium (siehe eurasische Platte)
- das Graben- oder Riftstadium: Aufbrechen der Kontinentalplatte (siehe Oberrheingraben oder Ostafrikanisches Grabensystem)
- Rotes-Meer-Stadium: erste Verbindung zum Weltmeer (siehe Rotes Meer)
- Atlantik-Stadium: Ausbildung eines mittelozeanischen Ruckens (siehe Atlantischer Ozean)
- Pazifik-Stadium: rucklaufige Phase mit Subduktionszonen am Rand des Ozeans (siehe Pazifischer Ozean)
- Mittelmeer-Stadium: Einengung des Ozeans begleitet von Erdbeben und der Bildung von Gebirgen und Becken (siehe Mittelmeerraum)
- Himalaya-Stadium: totale Kollision der Platten und Entstehung eines groRen Gebirges (siehe Himalaya-Gebirge)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 13: Wilson-Zyklus (Quelle: Hannes Grobe/AWI)

3.3.6 Erdgeschichtlicher Uberblick

In diesem Abschnitt soil ein kleiner Uberblick uber die Erdgeschichte gegeben werden, um anschlieRend die Entstehung der Alpen und die Entstehung des Himalayas zu erlautern.

In Abbildung 14 (unten) wird ein Uberblick der Erdgeschichte gegeben. Zu sehen ist die Erdurzeit (Prakambrium), in der vor ca. 4,6 Mrd. Jahren die Entstehung der Erde durch einen Meteoritenhagel begann. Einfache Lebewesen, wie Korallen, Bakterien, Algen etc. entstanden um diese Zeit. Das Erdaltertum (Palaozoikum) begann vor 542 Mio. Jahren und ging bis in die Zeit vor 248 Mio. Jahren. Im Kambrium begann das Leben im Meer und erste Wirbeltiere, Meeres- und SuRwasseralgen entstanden. Erste globale Vereisungen gingen von Statten. Im Ordovizium bildeten sich durch die Kaledonische Gebirgsbildung die Ardennen und die Sudeten. Erste Fische entstanden, im Silur bereits erste Panzerfische und

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 14: Geologische Zeittafel(Quelle: www.solnfoss.de[11.02.13])

Devon entstanden zwei GroRkontinente: Laurentia und Gondwana, ebenso erste Insekten und die erste Baumfarne. Im Karbon entwickelte sich die variskische Gebirgsbildung in Mittel- und Sudeuropa. Erste Reptilien und Amphibien entstanden, ebenso erste Walder. Im Perm entwickelte sich der Pangaa-GroRkontinent und es kam zu permo-karbonen Vereisungen. Es entstanden erst Nadelholzer und die Wirbeltiere entfalteten sich. Im

Erdmittelalter (Mesozoikum) zerfiel Pangaa in Gondwana und Laurasia und erste Saugetiere und Salzlagerstatten entstanden im Trias. Das Mesozoikum begann vor ca. 248 Mio. Jahren und geht auf die Zeit bis vor 65 Mio. Jahren zuruck. In der Trias entstanden auch die ersten Saurier. Im Jura begann die Hauptzeit der Saurier und erste Nadelwalder entstanden. In der Kreidezeit kam das Ende fur die Saurier und Vogel eroberten die Welt. Die Alpenfaltung an den Ostalpen begann.

In der Erdneuzeit (Kanozoikum) vor 65 Mio. Jahren bis heute begann die Al­penfaltung der Westalpen. Im Tertiar naherten sich die Pflanzen und Tiere dem heutigen Formen an. Der tertiare Vulkanismus begann, erste Braunkoh- lelagerstatten entwickelten sich und es kam zur saxonischen Bruchtektonik. Im Quartar begann das Eiszeitalter und das heutige Gewassernetz entstand, ebenso begann der quartare Vulkanismus. Der Mensch trat erstmals vor ca. 2 Mio. Jahren auf (Glaser, et al., 2010, S. 4).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

AbbUdung 15: Orogenese in Europa (Quelle: Latz, 2007, S. 18-19)

Vor 1600 Mio. Jahren hat sich das Baltische Schild in der Erdfruhzeit im Prakambrium gefaltet. Vor 400 Mio. Jahren entstand, im fruhen Erdaltertum, im Ordovizium und im Silur, Norwegen und Schottland. Im spaten Erdaltertum, im Oberkarbon vor 300 Mio. Jahren, entstand Mittel- und Westeuropa. Das Mediterraneum entstand vor 90-20 Mio. Jahren im Erdmittelalter bzw. der Erd­neuzeit, genauer in der Kreidezeit und im Tertiar. Zu beachten sind auch die verschiedenen Vulkane im Bereich um Sizilien, insbesondere der Atna, der Stromboli, Vulcano und in Italien derVesuv (Latz, 2011, S. 18-19).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

AbbUdung 16: Entstehung derAlpen (Quelle: Klett)

Seit uber 100 Mio. Jahren nahern sich die europaische und die afrikanische Platte aneinander an. Vor 50 Mio. Jahren bricht die ozeanische Kruste und es kommt zur Uberschiebung der afrikanischen Platte. Die europaische Platte wird subduziert. Vor 20 Mio. Jahren stolen die kontinentalen Platten aufeinan- der und es kommt zur Deckenuberschiebung und zur Faltenbildung im Kollisi- onsbereich. Auch heute noch kommt es zur weiteren Hebung des Gebirges (Frisch & Meschede, 2007, S. 172-76; Glaser, et al., 2010, S. 23).

Nach dem Zerfall von Gondwanas, driftete die Indische Platte nach Norden. Vor 60 Mio. Jahren begann die Subduktion des ozeanischen Bereichs unter Sudtibet. Vor 55-40 Mio. Jahren kollidierten die beiden Landmassen. Vor 20- 10 Mio. Jahren kam es zur Anhebung auf dem Kontinent. Es kam zur Stau- chung und zur weiteren Aufschiebung und Subduktion. So entstand der Hi­malaya (Frisch & Meschede, 2007, S. 170-172).

3.4 Folgen der Plattentektonik

Aufgrund dertektonischen Beziehung der Kontinental- und Ozeanplatten kann es zu verheerenden Folgen kommen. Es kann zu schweren Erdbeben, zu Tsunamis oder Vulkanismus kommen. Diese Phanomene sollen im nachsten Abschnitt genauer erklart werden.

3.4.1 Erdbeben

Wenn Lithospharenplatten aufeinandertreffen, kann es vermehrtzu Erdbeben kommen. Erdbeben gehoren zu den verheerenden Bedrohungen fur die Menschheit. Sie entstehen an Grenzflachen von Gesteinsblocken, die einen unterschiedlichen Bewegungsimpuls aufweisen. Wenn die Gesteinsblocke an derBewegung gehindert werden, kann ein Reibungswiderstand entstehen und diese Bewegungsenergie fuhrt dazu, dass sich im Gestein Spannungen auf- bauen. Wenn durch andauernde entgegengesetzte Bewegung die Span- nungskrafte den Reibungswiderstand uberwinden, kommt es zu einem Bruch, seismische Wellen entstehen und es kommt zu einem Erdbeben. In derTiefe wird dabei der liegende Erdbebenherd als Hypozentrum bezeichnet. Am Epi- zentrum, dem senkrecht daruber gelegenen Punkt der Erdoberflache, hat das Erdbeben die groRten Auswirkungen (Glaser, et al., 2010, S. 13).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 18: Schematische Darstellung eines Erdbebens (Quelle: www.bildwoerterbuch.com [11.02.13])

Im 20. Jahrhundert starben weltweit pro Jahr ca. 13000 Menschen bei Erdbe­ben. Die Energie des Bebens ist dabei nicht unbedingt der schlimmste Faktor fur das AusmaR der Auswirkungen. Neben der Beschaffenheit des Unter- grunds und der Besiedlungsdichte, spielt auch die Vulnerabilitat^[19] der Bevol- kerung eine entscheidende Rolle. Neben den primaren Gefahren, wie Bruch- bildung und Bodenbewegungen, werden durch Erdbeben auch sekundare Ge­fahren ausgelost, wie verschiedene Formen von gravitativen Massenbewe- gungen z.B. Rutschung und Bodenverflussigung. In Stadten kommt es durch beschadigte Gas- und Elektroleitungen haufig zu Branden, die durch die ge- storte Wasserversorgung schwer geloscht werden konnen. Beim bekanntes- ten Erdbeben in San Francisco 1906 kamen die meisten der 3000 Menschen durch Brande ums Leben (Glaser, et al., 2010, S. 13-14).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Zur Grafik:

In Abbildung 19 sieht man eine Ubersichtskarte der am haufigsten vorgekom- menen Erdbeben auf der Welt im Jahr 2011. Die Skala zeigt die Anzahl der zerstorenden Erdbeben pro Land an und reicht von 0-27 zerstorenden Erdbe­ben in 2011. Deutschland war 2011 von keinem zerstorenden Erdbeben be- troffen. Dagegen wurde China 20-mal von einem verheerenden Erdbeben ge- troffen und Neuseeland 17-mal. Die USAwurden 5-mal von einem Erdbeben getroffen, die Turkei dagegen 18-mal. Italien traf es einmal und Spanien zwei- mal. Weltweit gab es ca. 133 Beben, bei denen Menschen starben, verletzt oder obdachlos wurden (KIT, 2012).

Die Abbildung unten zeigt die Verteilung der Epizentren in Deutschland. Aus der Karte geht hervor, dass der Osten und der Suden Deutschlands starker von Erdbeben betroffen sind, als der Norden Deutschlands. Vor allem die Re­gion um den Oberrheingraben weist viele Epizentren auf. Auch im Westen fin- den sich viele Epizentren.

Auch wenn Deutschland in weltweiter Hinsicht nicht zu den wirklichen Brenn- punkten der Erdbebengefahrdung zahlt, kommen dennoch in bestimmter Re- gelmaRigkeit Erdbeben vor. Schwerpunkte der Erdbebengefahrdung liegen im Alpenvorland an den Alpenranduberschiebungen, im Hegau, im Oberrheingra- ben, in der niederrheinischen Bucht und im Vogtland. Vor allem historische Erdbeben, wie das in Basel im Jahr 1356, zeigen, wie hoch die Schaden sein konnen. Fur die Sicherheit von Kernkraftwerken, z.B. das in Bruhl, ist die Erd­bebengefahrdung von grower Bedeutung. Daher bestehen dort entsprechende Bauvorschriften und Katastrophenschutzplane. Doch der Mensch ist an den Erdbeben nicht ganz unschuldig, denn Bergschaden infolge des Bergbaus zahlen wie z.B. im Ruhr- und Saargebiet zu den Ewigkeitslasten. 2008 ereig- nete sich im Saarland ein Beben der Starke 4,0 (Glaser, et al., 2010, S. 17).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 20: Epizentren in Deutschland (Quelle: www.planet-wissen.de[11.02.13])

Mit Hilfe der Richter-Skala konnen die Erdbeben beschrieben werden und ihre AusmaRe berechnet werden (Schellmann, 2007, S. 272):

[...]

---

^[1] submarin = unter dem Meer

^[2] subaerisch = aolisch

^[3] Effusion = Ausgiehung

^[4] Explosionsrohre = Schlot

^[5] Akkumulation = lat. accumulare „anhaufen“, „ansammeln“

^[6] Schlotbrekzie = durch vulkanische Brekziierung und/oder durch Ruckfall von vulkanischem Material von den Kraterwanden oder aus einer Eruptionswolke entstandenes klastisches Aggregat im Schlot ei- nes Vulkans

^[7] Plutonismus = geologische Prozesse, welche mit dem Eindringen (Intrusion) von Magmen in die Erd­kruste zusammenhangen

^[8] Ergussgesteine = Vulkanite

^[9] Tiefengesteine = Plutonite

^[10] Gesteinsveranderungen = Entstehen von Magmatiten

^[11] Impakte von lat. impactus = eingeschlagen

^[12] Diskontinuitat = allgemein ungleichmafiige Verteilung oder Verbreitung geo- und biowissenschaftli- cherPhanomene (Leser, 2003, S. 159)

^[13] Granit-Gneis-Schale = Granitschale

^[14] Gabbro-Basalt-Schale = Gabbroschale

^[15] Plastizitat = Verformbarkeit

^[16] zah-viskos = zahflussig

^[17] Sial, benannt nach der Zusammensetzung uberwiegend aus Silikaten und Aluminum

^[18] Sima von Silikaten und Magnesium

^[19] Vulnerabilitat = Verwundbarkeit