Geomaterialien (Fach) / Erde Enstehung und Entwicklung (Lektion)

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• Alter Universum Urknall 149 Milliarden Jahre 
• Alter Erde / Sonnensystem 4,6 Milliarden Jahre
• Entsehung Sonnensystem - diffuse, langsam rotierende, etwa kugelförmige Wolke aus Gas und Staub   -Durch gravitative Kontraktion erhielt sie meh Drehimpuls und flachte zu einer Scheibe ab. - Gravitative Konzentration führte zu einer Protosonne im Kern und Gas- bzw. Staubringen um diese herum. Die Ringe verdichteten sich zu den heutigen Planeten und das Sonnensystem war entstanden.
• Entstehung der Erde - Elemente der Planeten auf Ringe um die Sonne verteilt, konzentierten sich zu Planeten - Erde nach Konzentrationsphase heiße Kugel, die sich langsam zusammenzog. Keine Planetismale schlagen ein -> mehr Masse (Bildung des Mondes) - Durch Eigengewicht zog sich die Erde mehr zusammen. Elementeverteilung anfang homogen -> Differenzierung, schwere nach innen + leichte nach außen - Innerer Erdkern (flüssig), äußerer Erdkern (flüssig), Erdmantel durch Abkühlung
• Eisen häufigstes Element Der Antriebsmechanismus von Sternen ist Kernfusion. Wasserstoffkerne werden in Sternen zu Heliumkernen fusioniert, bis der gesamte Wasserstoff aufgebraucht ist. Die Fusionsreihe geht jedoch noch solange weiter, bis bei der Kernfusion keine Energie mehr gewonnen werden kann. Diese Grenze bildet das Eisenatom. Die Fusion eines Eisenkerns bringt Energie, den Eisenkern jedoch weiter zu fusionieren benötigt Energie. Die Kernfusion kommt zum Erliegen. Unsere Erde besteht aus den Elementen ehemaliger Sterne. Aus diesem Grund ist Eisen das häufigste Element.
• Schalenbau der Erde - Erdkruste (0 - 40km) - Erdmantel (40 - 2890) - Äußerer Kern (2890 - 5150) - Innerer Kern (5150 - 6370)
• 5 häufigsten Element in der Erdkruste  O (46%), Si (28%), Al (8%), Fe (6%), Mg (4%) OSIALFEMG
• 5 häufigsten Element in der Gesamterde Fe (35%), O(30%), Si(15%), Mg(13%), Ni(2,4%)   FE O SI MG NI
• Aus welchem Grund glaubt man, ist der äußere Kern der Erde flüssig, der innere Kern hingegen fest? Seismlogische Messungen mit Hilfe von Erdbeben ließen Rückschlüsse auf die Dichte im Bereich des Erdkerns zu. In einer Tiefe von etwa 5150km ist ein Dichtesprung. Daraus lässt sich ableiten, das dort der Aggregatszustand von flüssig in fest übergeht. Ohne ein flüssigen äußeren Kern gäbe es auch keinen Geodynamo, der das Magnetfeld aufbaut.  
• Welchen Antriebsmechanismus gibt es im Inneren der Erde und welche geologischen Prozesse ruft dieser hervor? Da gibt’s ganz, ganz viele Kernzerfälle. Voll krass! Dieser natürliche Kernreaktor produziert sehr viel Energie, die in Form von Wärme Konvektionsströme im Erdemantel antreibt. Daraus resultiert die Plattentektonik und damit -> Vulkanismus, Gebirgsbildung und Erdbeben
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• Aufbau von Kruste und Oberem Mantel Kruste besteht aus der Lithosphäre (Ø40km tief). Die Lithosphäre besteht aus starren Platten, wobei man ozeanische und kontinentale Platten unterscheidet. Auf der Erde gibt es 13 dieser Platten + diverse kleinere Platten. Diese bewegen sich mit wenigen cm/Jahr auf der Asthenosphäre des oberen Mantels und verursachen dadurch Erdbeben, Gebirgsfaltung und andere Phänomene. Verursacher der Plattenbewegung sind Konvektionsströme im Erdmantel. 
• Arten v. Plattengrenzen   Es gibt Konvergente (destruktive) und Divergente (konstruktive) Plattengrenzen sowie Transformstörungen. An konvergenten Plattengrenzen kommt es zu Gebirgsfaltungen, Tiefseerinnen, Entstehung von Vulkanen und natürlich Erdbeben. An divergenten Plattengrenzen entstehen mittelozeanische Rücken, an denen basaltische Lava austritt und die ozeanische Kruste bilden bzw. im Falle von kontinentalen Platten reißt die Erde auf und es entstehen sog. kontinentale Riftsysteme. An Transformstörungen  kommt es v.a. zu Erdbeben
• Arten von Subduktionszonen 1.Ozean-Kontinent: Die ozeanische Platte schiebt sich aufgrund der höheren Dichte unter die kontinentale Platte. Da, wo die ozeanische Platte in die Tiefe taucht, entsteht eine Tiefseerinne. Auf dem Kontinent kommt es zur Gebirgsfaltung und verstärkt zu Vulkanismus. Beispiele sind die Westküste Südamerikas, an der die Nazca-Platte sich unter die Südamerikanische schiebt. 2. Ozean-Ozean: Die eine ozeanische Platte schiebt sich unter die andere und bildet bildet so eine Tiefseerinne. Auf der dichteren Platte bildet sich ein aus Vulkanen bestehender Inselbogen. Beispiel: Philippinische und Pazifische Platte. 3. Kontinent-Kontinent: Es kommt nicht zur Subduktion sondern zur Krustenverdickung, Bildung von Hochländern und gewaltiger Gebirgsbildung sowie in China, wo die Indisch-Australische Platte das Himalaya auffaltet.
• Welche Gesteine entstehen im Umfeld der jeweiligen Plattengrenzen? An mittelozeanischen Rücken tritt basaltische, niedrigviskose Lava aus. Es entsteht Basalt. An Subuktionszonen entstehen unterschiedliche Gesteine. Inselbögen zeigen meistens intermediäres, andesitisches Gestein auf. Auf der kontinentalen Seite von Subduktionszonen entstehen Rhyolithe und Dazite
• Erläutern Sie den Aufbau eines Mittelozeanischen Rückens / einer Subduktionszone und die ablaufenden Prozesse! Ein Mittelozeanischer Rücken entsteht, wenn zwei Platten auseinanderdriften. An dieser Stelle tritt sog. Pillow-Lava aus, die sich aufgrund der Druckentlastung (=> verringert den Schmelzpunkt) aus dem Peridotit des Erdmantels bildet. Ein Teil der Schmelze erstarrt schon in der sich bildenden Spalte auf dem Weg nach oben als vertikaler Sheeted-Dike-Komplex. Unter den Sheeted-Dikes erstarrt das restliche Magma zu massigem Gabbro. PILLOW-LAVA     SHEETED-DIKES      MASSIGER GABBRO An Subduktionszonen werden Sedimente mit eingeschlossenem Wasser, Meerwasser und die ozeanische Kruste subduziert. Bei steigender Temperatur wird schließlich das Wasser aus den Sedimentporen freigegeben, der Schmelzpunkt sinkt und das Sedimentgestein verwandelt sich in Magma. Beim Aufstieg wird die Zusammensetzung von der aus saurem Gestein bestehenden kontinentalen Kruste beeinflusst, sodass die entstandene Lava eine intermediäre Zusammensetzung aufweißt. Diese tritt aus Vulkanen aus.
• Was versteht man unter einer Transformstörung? Eine Transformstörung ist eine Plattengrenze, an welcher Erdkruste weder vernichtet noch gebildet wird. Die Platten gleiten in entgegengesetzte Richtungen aneinander vorbei. Wenn sich die Platten verhaken, werden gewaltige Spannungen aufgebaut, die bei Entladung zu sehr heftigen Erdbeben führen können.
• Wer war der Begründer der Kontinentalverschiebungstheorie und auf welchen Hauptargumenten beruht sie? Alfred Wegener (Meteorologe) veröffentlichte 1915 sein Werk „Die Entstehung der Kontinente und Ozeane“. Er wies darauf hin, wie ähnlich geologische und fossile Strukturen auf gegenüberliegenden Seiten des Atlantiks seien und dass sich dies damit begründen ließe, dass Afrika und Südamerika vor sehr langer Zeit einen zusammenhängenden Kontinent gebildet hätten. Das heutige Bild ist durch Kontinentalverschiebung entstanden.  Diese Theorie wurde jedoch von der Mehrzahl als unglaubwürdig abgewiesen, weil Wegener keine Antriebskraft nennen konnte und die Vorstellung, dass Kontinente wie Schiffe schwimmen könnten, unvorstellbar war.
• Nennen Sie die wichtigsten modernen Argumente für die Plattentektonik! - GPS-Messungen beweisen die Bewegungen der Platten - Magnetische Messungen und Altersbestimmungen vom Meeresboden ergaben, dass das Alter des ozeanischen Bodengesteins mit Abstand zu den mittelozeanischen Rücken zunimmt sowie dass die verschiedenen ozeanischen Platten unterschiedlich schnell wachsen. - Die Messergebnisse von Erdbebentiefen an Subduktionszonen lassen auf Subduktion schließen. - Erforschung des Vulkanismus
• Was versteht man unter dem Kreislauf der Gesteine? Der Kreislauf der Gesteine beschreibt die Zusammenhänge der Systeme Plattentektonik und Klima mit der Gesteinsbildung von Magmatiten, Sedimentgesteinen und Metamorphiten, die jeweils ineinander übergehen können.  
• Skizze Kreislauf der Gsteine juveniles Magma aus dem Erdkern -> Pluton/Schmelze -> 1. Vulkanismus => Vulkanite 2. Plutonite -> Metamorphose                 Hebung                               Erosion                                Verwitterung                   Transport            Versenkung                       Diagenese an der Erdoberfläche -> Sedimentation -> 1. Metamorphose 2. Aufschmelzung -> Pluton
• Was versteht man unter Magmatismus? Unter Magmatismus versteht man die geologischen Prozesse, die Magma bewegen oder verändern. Dazu gehören Magmenbildung, Plutonismus, Vulkanismus und den Aufstieg von Magma in die Erdkruste.
• Wie lässt sich die Gruppe der Magmatite unterteilen? Magmatite lassen sich zum einen nach dem Erstarrungsort unterscheiden. Magmagestein, welches innerhalb des Erdmantels oder der Erdkruste erstarrt ist, nennt man Intrusivgestein oder Plutonit. Magma, welches als Lava an der Erdoberfläche austritt, erstarrt zu Vulkaniten. Plutonite und Vulkanite kann man weiter nach ihrem Kieselsäuregehalt (SiO2-Gehalt) unterteilen. Saure Magmatite haben einen Gehalt von über 65%. Bei einem Gehalt von 52 - 65% spricht man von intermediärem Gestein.  45 - 52% entspricht basischen Magmatiten. Plutonite mit einem Kieselsäuregehalt von weniger als 45% sind ultrabasisch.
• Nennen Sie typische Vertreter von Plutoniten und Vulkaniten mit gleicher chemischer Zusammensetzung! Plutonite:           Granit                   Granodiorit        Diorit                    Gabbro                Peridotit Vulkanite:          Rhyolit                 Dazit                     Andesit                               Basalt     
• Welche Prozesse spielen sich bei der Kristallisation eines Magmas ab? Wenn Magma langsam abkühlt, kristallisieren Minerale. Da Minerale unterschiedliche Schmelzpunkte haben, kristallisieren als erstes calciumreiche Plagioklase und Olivin. Bei weiterer Abkühlung kristalliesieren erst Pyroxene, dann Amphibole, darauf folgt Biotit. Parallel dazu kristallisieren Plagiuklase mit zunehmendem Natriumgehalt anstatt Calcium. Dann kristallisieren Orthoklas, Muskovit und Quarz. Diesen Prozess nennt man Fraktioniere Kristallisation. Da sich die chemische Zusammensetzung des Magmas durch weiteres Aufschmelzen von Gestein oder durchmischung mit anderer Magma ändern kann, ist dies kein Prozess, der nach strengen Regeln in jedem abkühlenden Magma abläuft. Der Prozess läuft so ab, wenn das Magma eine basaltische Zusammensetzung aufweißt und nicht mir anderer Magma vermischt wird.
• Was versteht man unter einem sauren, was unter einem basischen Plutonit bzw. Vulkanit? Nennen Sie je drei Beispiele! Saure Magmaite weisen einen SiO2-Gehalt von über 65% auf, basische hingegen 45% - 52%. Sauer: Granit/Rhyolith                 Basisch: Gabbro/Basalt
• Was versteht man unter einem Gang? Welche Arten von Gängen können unterschieden werden? Nennen Sie drei typische Ganggesteine! Ein Gang ist eine plattenförmige Magmaintrusion in Nebengestein. Man unterscheidet diskordante Gesteinsgänge (Dikes) und konkordante Lagergänge, auch genannt Sill. Zweitere verlaufen parallel zur Schichtung des Nebengesteins. Ein Sill kann die Mächtigkeit von mehreren hundert Metern erreichen. Dikes haben sich in zuvor gewaltsam geöffneten Spalten gebildet. Ihre Mächtigkeite kann mehrere Meter erreichen. Lagergesteine haben Eigenschaften von Vulkaniten und von Plutoniten, da sie verglichen mit Plutoniten schnell abkühlen. Typische Ganggesteine: Lamprophyre, Aplite, Pegmatite

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