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Bevor wir in die Fragestellungen und Antworten von unseren Expeditionen eintauchen können, sollen einige wichtige Grundlagen skizziert werden, ohne die unsere Erkenntnisse nur schwierig nachvollziehbar sind. Auf dieser Seite finden Sie einführende Erläuterungen, gegliedert in folgende Abschnitte: Erdkruste und Lithosphäre Kontinentale und ozeanische Lithosphäre: ein ungleiches Paar Kollisionszonen Schwimmende Kontinente - wie Spitzen der Eisberge Wirkungen von geologischen Kräften auf Gesteine

Erdkruste und Lithosphäre Die feste Gesteinshülle der Erde, die sogenannte Lithosphäre, ist in sieben grosse und eine Anzahl kleine bis kleinste Platten unterteilt, die auf einer plastischen Schicht des darunterliegenden oberen Erdmantels - der sogenannten Asthenosphäre - schwimmen und mit Geschwindigkeiten von 1 bis 10 cm/Jahr umherdriften. Der Motor dieser Driftbewegungen sind thermische Konvektionsströmungen im Erdmantel - ein Ausdruck der langsamen Abkühlung unseres Planeten. Dies ist das Grundprinzip der Plattentektonik, der Lehre vom Bau und den Bewegungen der Erdplatten. Die rund 50 bis 150 km dicke Lithosphäre besteht aus zwei Anteilen: der eigentlichen Erdkruste und einer damit fest verbundenen Schicht des obersten Erdmantels. Die Erdkruste hat grundsätzlich zwei Anteile, den kontinentalen und den ozeanischen. Wie die Namen besagen, bildet ersterer zur Hauptsache die Kontinente, während letzterer dem grössten Teil der Ozeane unterliegt.

Schalenbau der Erde   Die tektonischen Platten der Erde

Schematischer Schnitt durch Kruste und Mantel

Kontinentale und ozeanische Lithosphäre: ein ungleiches Paar Die kontinentale Kruste, mit 30 bis 75 km (im Durchschnitt 35 km) wesentlich dicker als die 3 bis 10 km (im Durchschnitt 5 km) dicke ozeanische, wurde und wird im Verlauf der Erdgeschichte langsam durch das "Anschweissen" von immer neuen Krustenteilen - meist Gebirgen - vergrössert. In den Kernzonen der Kontinente findet man deshalb die ältesten Gesteine - bis zu fast 4000 Millionen Jahre alt. Ein Grossteil der kontinentalen Kruste wird durch Granite, Gneise und Sedimentgesteine aufgebaut. Die ozeanische Kruste hingegen ist einem ständigen Zyklus von Werden und Vergehen unterworfen. Die ältesten heute bekannten Teile im Pazifik erreichen gerade ein Alter von rund 200 Millionen Jahre. Diese Kruste entsteht dort, wo zwei Erdplatten auseinanderdriften. Dabei kristallisiert aufsteigendes Magma aus dem oberen Erdmantel zu Gesteinen (Gabbro als Tiefengestein und Basalt als Vulkangestein). Diese Gesteine haben ein höheres spezifisches Gewicht (2900-3000 kg/m3) als die Gesteine der kontinentalen Kruste (2600-2900 kg/m3).

Kollisionszonen Da die ozeanische Kruste und damit auch die ozeanische Lithosphäre dünner und schwerer ist als die kontinentale, wird dort, wo eine Erdplatte mit ozeanischer Lithosphäre sich gegen eine andere mit kontinentaler Lithosphäre bewegt, die ozeanische Lithosphäre unter die kontinentale hinabgedrückt und versinkt wieder im Erdmantel, wo sie langsam aufschmilzt - der Zyklus ist vollendet. Diesen Vorgang nennt man Subduktion. Treffen nun zwei Plattenteile bestehend aus kontinentaler Lithosphäre aufeinander (Kontinent-Kontinent-Kollision), so kann keine vollständig unter die andere hinabgedrückt werden, da beide gleich dick sind und kein Dichteunterschied besteht. Die beiden Platten verkeilen sich ineinander, es entsteht eine verdickte, äusserst komplex aufgebaute Kollisionszone - eben ein Gebirge.

Schema: Ozean-Kontinent Kollision   Schema: Kontinent-Kontinent Kollision

Prinzip Isostasie

Schwimmende Kontinente - wie Spitzen der Eisberge Eisberge schwimmen im Wasser, weil ihre Dichte geringer ist als jene von Wasser; der Auftrieb bewirkt, dass ein Teil des Eisberges über das Wasserniveau hinausragt. Dieses Prinzip des Archimedes ist auch in der Geologie wirksam und wird hier als Isostasie bezeichnet. Die Lithospäre mit ihrer geringeren Dichte schwimmt wie Eisberge auf dem dichteren, aber plastischen Mantel. Da kontinentale Lithospäre dicker und leichter ist als ozeanische, ragt sie eben höher über die Asthenosphäre hinaus als die ozeanische Lithosphäre, bildet also die Kontinente, während letztere die tiefgelegenen Ozeanböden bildet. Da in den Kontinent-Kontinent-Kollisionszonen die Lithosphäre durch die Verkeilung zusätzlich verdickt ist, ragen diese Zonen eben noch höher auf: Sie bilden die grossen Gebirgszüge, von denen der Himalaya der gewaltigste ist.

Wirkungen von geologischen Kräften auf Gesteine Aufgrund der ständigen gegenseitigen Bewegungen der Erdplatten sind Gesteine verschiedenartigen Kräften ausgesetzt. Stark vereinfacht können drei verschiedene Kräfte, die zu Gesteinsdeformationen führen, unterschieden werden: -Kompressionskräfte führen dazu, dass ein Gesteinskörper zerdrückt und dabei verkürzt wird. -Dehnungskräfte ziehen einen Gesteinskörper auseinander und strecken bzw. verdünnen ihn dabei. -Scherkräfte entstehen, wenn sich zwei Gesteinskörper gegeneinander verschieben. Gesteine können sich wie die meiste Materie spröd oder duktil (plastisch) verhalten. Sprödes Material verändert sich bei zunehmenden Kräften nur wenig, bis zu einem Punkt, an dem es plötzlich bricht. Duktiles Material hingegen wird mit zunehmenden Kräften plastisch und deshalb kontinuierlich deformiert, es lässt sich biegen und falten. Die Messgrösse der Viskosität gibt Aufschluss darüber, wie sich ein Material deformieren lässt. Je höher die Viskosität ist (je härter und spröder), um so schwieriger ist es, das Material plastisch zu deformieren. Die Viskosität eines Materials ist nun aber kein fixer Wert, sondern abhängig von der Verformungsgeschwindigkeit und der Temperatur. Der Teer des Strassenbelags bietet sich zur Illustration dazu an: Schlägt man ihn mit dem Hammer an, bricht er spröde; wird er jedoch erwärmt und langsam zerdrückt, so verformt er sich plastisch. Je höher die Temperatur, desto plastischer (fliessfähiger) wird er - allen aus eigener Erfahrung bestens bekannt. Genau gleich verhält es sich nun bei Gesteinen: Verformt man sie langsam genug oder erhöht man ihre Temperatur, so lassen sich auch scheinbar harte und spröde Gesteine wie Kalkstein oder Granit plastisch verformen - die vielen Falten in den Alpen legen davon ein beredtes Zeugnis ab. Der Zeitfaktor (Verformungsgeschwindigkeit) und die Temperatur spielen deshalb bei geologischen Prozessen eine sehr wichtige Rolle. Da die Temperatur in der Lithosphäre mit zunehmender Tiefe steigt, verhalten sich dieselben Gesteine in verschiedenen Tiefen der Edkruste unterschiedlich. Marmor beispielsweise verhält sich bis in eine Tiefe von 10 km spröd, darunter duktil.

Leucogranite, die jüngsten Gesteine des Himalaya

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