E1 Innere Struktur der Erde

Thema

Der innere Aufbau der Erde lässt sich vor allem anhand der Ausbreitungsgeschwindigkeit seismischer Wellen verstehen. Kompressionswellen können sich sowohl in Festkörpern als auch in Flüssigkeiten ausbreiten, während Scherwellen nur in Festkörpern fließen. Genau dieser Unterschied ermöglichte es Wissenschaftlern, den äußeren Erdkern als flüssig zu identifizieren: Scherwellen können ihn nicht durchdringen.

Es gibt eine sehr scharfe seismische Diskontinuität, die die Erdkruste vom Erdmantel trennt. An dieser Stelle springt die Geschwindigkeit seismischer Wellen abrupt von einem Wert auf einen anderen. Diese Diskontinuität befindet sich typischerweise in einer Tiefe von sieben Kilometern unter den Ozeanen, 35 Kilometern unter den Kontinenten und reicht bis zu 70 Kilometer tief unter großen Gebirgszügen, wo die Erdkruste dicker ist.

Der lithostatische Druck nimmt mit der Tiefe zu, da jede zusätzliche Gesteinsschicht ihr eigenes Gewicht zum Gewicht aller darüber liegenden Schichten beiträgt. Dieser Druck erreicht an der Grenze zwischen Mantel und Kern etwa 135 Gigapascal und im Erdmittelpunkt etwa 363 Gigapascal.

Eine etablierte mathematische Beziehung ermöglicht es uns, das adiabatische Dichteprofil des Erdinneren durch Integration seismischer Geschwindigkeiten in verschiedenen Tiefen zu bestimmen. Dieselbe Beziehung bildet die Grundlage des heute verwendeten seismologischen Standardreferenzmodells zur Beschreibung des gesamten Erdaufbaus.

Die ursprüngliche planetare Differenzierung schuf diese Struktur: Das dichtere Eisen und Nickel trennten sich aufgrund der Gravitation zum Erdmittelpunkt und bildeten den Kern, während die leichteren Silikate aufstiegen und die Kruste bildeten. Das direkte Ergebnis dieser ursprünglichen planetaren Differenzierung ist die konzentrische Struktur von Kruste, Mantel und Kern, die seismische Wellen bis heute sichtbar machen und mit der diese Beschreibung begann.

ID:895