Feste Erde

1.2 Struktur der Lithosphäre

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Video: Struktur der Lithosphäre

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Eingangsbild: Kontakt Peridotit-Gabbro an der fossilen Moho, Oman-Ophiolith, Wadi Al Abyad, Oman, 2015

Kapitel 1.2

Struktur der Lithosphäre

Die äußere feste Schale der Erde bezeichnen wir als Lithosphäre. Im Vergleich zum Erdradius, der knapp 6400 km beträgt, ist sie mit durchschnittlich 100 km nur eine sehr dünne Schicht (Abb. 1.2.1). Das ist weniger als 2% oder zwei Hundertstel des Erdradius. Aber diese Lithosphäre schützt uns vor dem heißen und glutflüssigen Magma, das aus dem Erdmantel nach oben drängt.

Ohne Überhöhung ist es schwierig, die Lithosphäre zu erkennen und ihre Struktur zu erfassen.

Abb. 1.2.3: Überhöhter Schnitt durch die obere Asthenosphäre und die Lithosphäre (Meschede, unveröff., 2021)

Kontinentale Lithosphäre besteht aus kontinentaler Kruste und dem sogenannten lithosphärischen Mantel, ozeanische Lithosphäre besteht aus ozeanischer Kruste und ebenfalls lithosphärischem Mantel. Der lithosphärische Mantel ist bei beiden gleich, er kann aber unter der  kontinentalen Kruste dicker werden als unter ozeanischer Kruste.

Sowohl die kontinentale als auch die ozeanische Lithosphäre ist durch und durch fest und das ist eine wichtige Voraussetzung für die Plattentektonik. Erst die Asthenosphäre, die unter der Lithosphäre liegt, enthält aufgeschmolzenes Gesteinsmaterial. Hier herrschen aber auch Temperaturen weit über 1000°C, Bedingungen, bei denen Gesteinsschmelzen entstehen können. Das ist der Grund weshalb die Asthenosphäre weich und fließfähig ist, was eine Grundvoraussetzung für das Funktionieren der Plattentektonik ist.

Abb. 1.2.4: Beispiele für Gesteine der Erdkruste und des lithosphärischen Mantels (Fotos Meschede).

b) Gabbro (ozeanisch), Wadi Al Abyad, Oman

Ozeanische Kruste ist zum allergrößten Teil aus basaltischen Gesteinen aufgebaut. Zu den basaltischen Gesteinen gehören oberflächlich ausgeflossene Basalte (Abb. 1.2.4a), ein vulkanisches Gestein, das teilweise vulkanisches Glas enthält, und in der Tiefe erstarrte Gabbros (Abb. 1.2.4)b. Von der Zusammensetzung her sind Basalt und Gabbro gleich, nur dass der Gabbro in der Tiefe erstarrt und dort auskristallisiert und ein grobkörniges Gestein bildet. Gabbro besteht vor allem aus den Mineralen Feldspat, Pyroxen und Olivin.

d) Sandstein (kontinental), Trias, Rheinland-Pfalz

Ein typisches Gestein der kontinentalen Kruste ist der Granit, der ähnlich wie der Gabbro in der Tiefe erstarrt und ebenfalls ein grobkörniges Gestein bildet (Abb. 1.2.4c). Granit besteht zum größten Teil aus Feldspat, Quarz und Glimmer. Er kommt in kontinentaler Kruste sehr häufig vor, in ozeanischer Kruste hingegen fast gar nicht. In den oberen Krustenbereichen sind Sedimente und Sedimentgesteine typisch (Abb. 1.2.4d). Stellvertretend ist hier ein Sandstein abgebildet, aber es gibt noch viele andere Gesteine, wie z.B. Kalkstein oder Tonstein usw.

Der lithosphärische Mantel ist aus Gesteinen aufgebaut, die man als Peridotite bezeichnet und die vor allem Olivin als Mineral enthalten (Abb. 1.2.4e). Die Asthenosphäre ist aus genau den gleichen Gesteinen aufgebaut. Im Unterschied zum lithosphärischen Mantel, der komplett fest ist, enthält die Asthenosphäre geschmolzenes Gestein. Damit ist sie in einem anderen physikalischen Zustand, weswegen sie nicht zur Lithosphäre gehört. Der lithosphärische Mantel ist daher einerseits Teil des Erdmantels, weil er sich stofflich nicht von ihm unterscheidet, er ist aber gleichzeitig Teil der Lithosphäre, die sich verteilt über die ganze Erde in viele Lithosphärenplatten gliedert. Diese Lithosphärenplatten sind die Platten, die wir in der Plattentektonik betrachten und die sich auf der weichen Asthenosphäre bewegen können.

Das 3D-Modell der Lithosphärenplatten von Südamerika und Afrika zeigt, dass die Platten sowohl kontinentale als auch ozeanische Lithosphäre enthalten. Zur Südamerikanischen und auch zur Afrikanischen Platte gehört jeweils
eine Hälfte des Atlantischen Ozeans. Es gibt auch Platten, die vor allem aus ozeanischer Lithosphäre bestehen, wie z.B. die Pazifische Platte, aber alle
Platn, auch die pazifische, enthalten sowohl kontinentale als auch ozeanische Lithosphäre. Die Begrenzung einer Platte hängt nicht davon abhängt, ob es sich um ozeanische oder kontinentale Lithosphäre handelt.

Struktur der Lithosphäre