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Schalenbau der Erde

Skripte
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Seit etwa 5 Milliarden Jahren existiert unsere Erde schon. Doch noch immer ist das Erdinnere nicht vollständig erforscht. Aktuell ist die Kola- Bohrung, auf der russischen Halbinsel Kola, die bisher tiefste Bohrung. Hierbei wurde Gestein in einer Tiefe von 12 km erreicht, welches bis zu 2,7 Milliarden Jahre alt ist. Doch auch durch Vulkanausbrüche gelangen manchmal Teile aus sogar 120 km Tiefe an die Oberfläche. Forscher haben die Erde in 3 Hauptschichten eingeteilt, welche dir im folgenden Skript vorgestellt und erläutert werden.

Erdkruste

Die äußerste Hülle ist die feste Erdkruste. Es gibt zwei Arten der Erdkruste: die kontinentale und die ozeanische Kruste. Die kontinentale Kruste hat etwa eine Mächtigkeit von 30 - 50 km. Die Bestandteile sind vor allem Gneis und Granit, die Dichte beträgt ca. 2,6 $\frac{\text{g}}{\text{cm}³}$. Sie bildet die Kontinente. Die ozeanische Kruste hingegen ist 7 - 10 km mächtig, die Dichte beträgt bei dieser Kruste etwa 3 $\frac{\text{g}}{\text{cm}³}$. Dies liegt daran, dass sie aus schwereren Gesteinen, vor allem Basalt und Gabbro, besteht. Je weiter es in die Tiefe geht, desto mehr steigt die Temperatur an. An der unteren Grenze der Erdkruste kann die Temperatur bis zu 1.000 °C betragen. Ebenfalls steigt der Druck auf etwa 12 kbar.
Getrennt wird diese Schicht von der Mohorović- Diskontinuität (kurz: Moho). An dieser Stelle kommt es zu einem abrupten Wechsel der Geschwindigkeit. Neben der Geschwindigkeit verändert sich ebenfalls die Zusammensetzung der Gesteine in der darauffolgenden Schicht.

Erdmantel

Oberer Erdmantel

Lithosphäre: Schalenbau der Erde
Abb. 1: Die Erdkruste und der obere Erdmantel
Lithosphäre: Schalenbau der Erde
Abb. 1: Die Erdkruste und der obere Erdmantel
Der obere Erdmantel beginnt unterhalb der Moho- Diskontinuität und weist eine Mächtigkeit von 600 - 700 km auf. Die oberste Schicht des oberen Erdmantels besteht noch aus festem Gestein - sie bildet zusammen mit der Erdkruste die äußere Gesteinshülle der Erde, welche Lithosphäre genannt wird. Diese ist keine starre Hülle, vielmehr ist sie in Platten zerlegt, welche sich gegeneinander bewegen. Die Temperaturen liegen zwischen 700 und 1.300 °C.
Die Asthenosphäre liegt darunter und ist der plastische Bereich im oberen Erdmantel. Gründe hierfür sind der hohe Druck und die ansteigenden Temperaruten. In diesem Bereich der Erdkugel kommt es zu Konvektionsströmen, welche das Gestein umwälzen - das heiße Material steigt nach oben, kühlt daraufhin an der Erdkruste ab und sinkt danach wieder in die Tiefe.
Der obere Erdmantel besteht zu rund 90% aus den Elementen Sauerstoff, Magnesium und Silizium.

Unterer Erdmantel

Der untere Erdmantel reicht in eine Tiefe von bis zu 2.900 km und hat somit eine Mächtigkeit von bis zu 2.200 km. Das Material, welches hauptsächlich aus Magnesium und Eisen besteht, ist aufgrund des enormen Drucks fest. Getrennt wird der Erdmantel vom Erdkern durch die Wichert- Gutenberg- Diskontinuität, welche auch Kern- Mantel- Grenze genannt wird.

Erdkern

Äußerer Kern

Der äußere Erdkern ist flüssig und reicht bis zu einer Tiefe von 5.100 km. Die Bestandteile sind überwiegend Eisen und Schwefel. Der Druck ist in dieser Schicht so hoch, dass sowohl die Temperatur als auch die Dichte ansteigen. Die Temperaturen betragen zwischen 3.000 und 5.000 Grad Celsius. Aufgrund von Konvektionsströmen werden die Materialien stark durchmischt. Während aus dem Erdinneren heiße Schmelze aufsteigt, sinkt das etwas kältere Material in den Bereich zum Erdmantel ab. Forscher gehen davon aus, dass das leitende Eisen für das Magnetfeld der Erde verantwortlich ist.

Innerer Kern

Der Druck steigt im inneren Erdkern auf 3.600 kbar an. Die Folge hierbei ist, dass die Materialien Eisen und Nickel fest werden, obwohl Temperaturen von bis zu 7.000 Grad Celsius herrschen. Das flüssige Eisen aus dem äußeren Erdkern lagert sich ständig am inneren Erdkern an und setzt somit sehr große Wärmemengen frei. Diese Wärme dient als Hauptgrund für die Erhitzung der Erde von innen heraus. Die Erde gibt dann diese Wärme nach außen ab.
Lithosphäre: Schalenbau der Erde
Abb. 2: Der Schalenaufbau der Erde
Lithosphäre: Schalenbau der Erde
Abb. 2: Der Schalenaufbau der Erde
Nachdem du nun die verschiedenen Schichten kennengelernt hast, wirst du feststellen, dass eine Bohrung bis zu einer Tiefe von 12 km nicht allzu tief ist. Vergleichst du unsere Erde mit einer Pfirsich, so würde die Kola- Bohrung gerade einmal die äußerste Schale anritzen, während es noch sehr viel weiter in das Erdinnere hineingeht.
Bildnachweise [nach oben]
[1]
© 2016 – SchulLV.
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