Schalenbau der Erde

Erde - Plattentektonik

978-3-14-100870-8 | Seite 10 | Abb. 2
 | Schalenbau der Erde | Erde - Plattentektonik | Karte 10/2

Überblick

Die annähernd kugelförmige Erde ist in ihrem Inneren durch eine Gliederung in Schalen mit unterschiedlicher Zusammensetzung gekennzeichnet. Der Erdradius beträgt rund 6370 Kilometer - die bislang tiefste Bohrung erreichte eine Tiefe von gut 12 Kilometern. Dies entspricht einem Fußball, von dem man die obersten 0,2 Millimeter kennt. Aussagen über das Erdinnere beruhen daher weitgehend auf indirekten Untersuchungen, zum Beispiel Dichteberechnungen der Erde und Beobachtungen von Erdbebenwellen.

Das Zentrum der Erde wird vom Erdkern eingenommen, der wiederum aus einem flüssigen äußeren Teil und einem vermutlich festen inneren Teil gebildet wird. Der Erdkern besteht überwiegend aus Eisen und kleineren Mengen Nickel. (Dies entspricht der Zusammensetzung von Meteoriten.) Temperaturen und Druck sind im Erdkern extrem hoch. Auf einem Sechstel des Erdvolumens ist rund ein Drittel der Erdmasse konzentriert. Dies erklärt, warum sich Materialien anders verhalten als an der Erdoberfläche bzw. im Erdmantel und innerhalb des Erdkerns ein Übergang stattfindet von einem Bereich, der sich wie eine Flüssigkeit verhält, zu einem anderen Bereich, der sich wie ein fester Körper verhält. Im flüssigen äußeren Erdkern liegt die Hauptursache für die Entstehung des Magnetfelds der Erde.

Der Erdkern wird vom Erdmantel umgeben; die Grenze zwischen beiden Schalen liegt in rund 2900 Kilometern Tiefe (etwas weniger als die Hälfte des Erdradius). Die Dichte im Erdmantel nimmt gegenüber dem Erdkern stark ab, auf weniger als die Hälfte. Der weitaus größte Teil des Erdmantels ist fest - im Gegensatz zum flüssigen äußeren Erdkern und zur Asthenosphäre, einer plastisch verformbaren Schicht im Erdmantel nahe dem Übergang zur Erdkruste. Die Ursache dafür ist der hohe Druck der auflastenden Gesteinsschichten, der verhindert, dass die Gesteine bei den dort herrschenden hohen Temperaturen schmelzen.

Die zwischen 5 und 70 Kilometern dicke Erdkruste - in Bezug auf ihre Mächtigkeit mit der Schale eines Apfels vergleichbar -, hat sich in geologischen Zeiträumen durch partielles Aufschmelzen von Gesteinen und anschließende stoffliche Entmischung vom Erdmantel abgetrennt. Zu unterscheiden sind die kontinentale und die ozeanische Kruste (s. Kommentare zu 8.2 und 10.1). Die Grenze der Erdkruste zum Erdmantel wird von der Moho-Diskontinuität gebildet, an der sich aufgrund veränderter stofflicher Zusammensetzung die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Erdbebenwellen abrupt ändert.

Als Lithosphäre wird die oberste feste Gesteinsschicht der Erde bezeichnet, bestehend aus der Erdkruste und einer vergleichsweise dünnen, festen Schicht des Erdmantels oberhalb der Asthenosphäre. Die Abgrenzung zwischen Lithosphäre und Asthenosphäre erfolgt also anhand des Übergangs von festen zu plastisch formbaren Gesteinen, nicht anhand der stofflichen Zusammensetzung (wie bei der Abgrenzung von Erdkruste und Erdmantel).

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Die Grobgliederung der Erde in Kruste, Mantel und Kern geht auf die Erdbebenforschung zurück

Erdbebenwellen ändern ihre Geschwindigkeit an Grenzschichten (Diskontinuitäten)
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