Erdkruste

Die Erdkruste oder Erdrinde ist die äußere, feste Schicht der Erde. Ihre relative Mächtigkeit ist mit der Schale eines Apfels vergleichbar. Unter ihr liegen der feste bis zähplastische Erdmantel und 2900 km tiefer der großteils flüssige Erdkern. Im Schalenaufbau der Erde bildet die Erdkruste zusammen mit dem lithosphärischen Mantel die Lithosphäre.

Kontinentale und ozeanische Erdkruste

Vereinfachte Darstellung des Übergangs von ozeanischer zu kontinentaler Kruste an einem passiven Kontinentalrand

Karte der Dicke der Erdkruste

Man unterscheidet zwei Typen von Krustenmaterial:

1. die kontinentale Erdkruste – früher meist Sial genannt, da sie (neben Sauerstoff) hauptsächlich aus Silizium und Aluminium besteht,
2. die ozeanische Erdkruste – auch Sima genannt, da sie neben Sauerstoff und Silizium einen hohen Magnesiumanteil aufweist.

Die zwei Arten der Erdkruste unterscheiden sich in ihrer Entstehung, ihrer Zusammensetzung, ihrer Dichte und ihrer Dicke. Die bisher über andere Planeten und ihre Monde gewonnenen Daten deuten darauf hin, dass die Erde in unserem Sonnensystem der einzige Himmelskörper ist, der zwei unterschiedliche Krustenarten besitzt.

Ozeanische Erdkruste entsteht an den Grenzen von auseinanderdriftenden Lithosphärenplatten am Ozeanboden, wo aus dem Erdmantel laufend basisches Magma austritt, erstarrt und ein weltumspannendes System Mittelozeanischer Rücken (MOR) bildet. Dieses „junge“ Krustengestein besteht hauptsächlich aus dem Basalt ähnelndem Gabbro und hat eine relativ hohe Dichte (2,9 bis 3,1 g/cm³), was mit einer geringen Dicke der ozeanischen Erdkruste von fünf bis sieben Kilometern einhergeht. Nur vereinzelt ist sie über zehn Kilometer dick.

Der Prozess der Ozeanbodenspreizung wird nach heutigem Wissen durch Konvektionsströme im Erdmantel angetrieben. Die jeweils benachbarten Lithosphärenplatten streben dabei typischerweise mit Geschwindigkeiten von einigen Millimetern bis Zentimetern im Jahr auseinander (Spreizungsrate).

Kontinentales Krustengestein ist hingegen leichter (Dichte um 2,7 g/cm³) und besteht hauptsächlich aus Granit („sauer“, Anteil der Kieselsäure SiO₂ über 66 Prozent) und seinem metamorphen Zwillingsgestein Gneis. Es ist das Endprodukt eines Prozesses, der die weniger dichten Mineralien im Laufe der Erdgeschichte zur Erdoberfläche aufsteigen ließ. Isostasie und Vulkanismus haben dabei die Hauptrolle gespielt, aber auch Metamorphose und chemisch-physikalische Prozesse der Verwitterung, die zur Ablagerung von Lockergesteinen (Sedimenten) führen.

Die kontinentale Erdkruste hat eine Dicke von 30 bis 60 km, wobei sie unter Gebirgsländern (insbesondere unter langen Gebirgsketten) viel weiter hinab reicht als im Durchschnitt. Dieser liegt bei knapp 40 km, lokale Extrema aber zwischen 25 km (Flachküsten) und 70 km (Himalaja). Wegen ihrer geringen Dichte (Mittelwert 2,67 g/cm³) „schwimmen“ die Kontinente höher im Erdmantel als die dichtere ozeanische Kruste, tauchen aber gleichzeitig (analog einem Eisberg) tiefer hinab. Da sich Gesteine bei geologisch langsamen Bewegungen plastisch verhalten, hat sich im Laufe der Jahrmillionen ein weitgehendes Gleichgewicht eingestellt. Diese sogenannte Isostasie ist nach geophysikalisch-seismischen Messungen und verschiedenen Studien der Physikalischen Geodäsie auf etwa 90 Prozent gegeben.

Zusammensetzung der Erdkruste

Übergangsbereich zwischen kontinentaler (Sial)- und ozeanischer (Sima)-Erdkruste. Letztere schiebt sich unter die Sial-Kruste (siehe Conrad-Diskontinuität)

Zusammensetzung der Erdkruste [%gew.][1]
Sauerstoff	46,6 %
Silicium	27,7 %
Aluminium	8,1 %
Eisen	4,7 %
Calcium	3,6 %
Natrium	2,8 %
Kalium	2,6 %
Magnesium	2,1 %
Titan	0,4 %
Wasserstoff	0,1 %
alle anderen	< 0,1 %

Vermutlich setzt sich die simatische, ozeanische Krustenschicht (oder petrographisch verwandtes Material) teilweise unter der kontinentalen Sial-Kruste fort und bildet ihr unteres Drittel (siehe Bild und [Kertz] 209ff). Aus der Analyse von Erdbebenwellen konnte Andrija Mohorovičić 1909 den Geschwindigkeitssprung und damit indirekt den Anstieg der Dichte zum Erdmantel nachweisen, der 0,5 g/cm³ oder fast 20 % beträgt. Diese sogenannte Mohorovičić-Diskontinuität (kurz Moho) verläuft in wechselnder Tiefe unter den Kontinenten (nach Ledersteger im Mittel 33 km tief, nach moderner Seismik 38 km). Um 1920 entdeckte Victor Conrad einen zweiten Dichtesprung, die nach ihm benannte Conrad-Diskontinuität in etwa 20 km Tiefe. Sie entspricht der (nicht ganz durchgängigen) Trennschicht zwischen Sial- und Sima-Krustengesteinen. Üblicherweise wird heute zwischen Oberkruste und Unterkruste unterschieden.

Fast alle chemischen Elemente – nämlich 93 der aktuell (2009) 118 Elemente des Periodensystems – findet man in der Erdkruste mitsamt Ozeanen und Atmosphäre. Dabei macht der Sauerstoff mit 46,6 Gewichtsprozent den größten Teil aus, gefolgt von Silicium mit 27,7 % und Aluminium mit 8,1 %. Weitere wichtige Bestandteile sind Eisen (4,7 %), Calcium (3,6 %), Natrium (2,8 %), Kalium (2,6 %) und Magnesium (2,1 %). Die restlichen 85 Elemente liegen jeweils unter einem Prozent, die meisten sind nur in Spuren vorhanden.^[1]

Erforschung

Die detaillierte Erforschung des Erdinnern begann vor etwa 200 Jahren. Doch schon die griechischen Naturphilosophen machten sich Gedanken über die Struktur der Erde. Isaac Newton berechnete die Erdabplattung mit einem einfachen physikalischen Modell. Auch Vulkanismus und Erdbeben ließen frühzeitig manche Schlüsse zu. Um 1900 entwickelten sich schließlich die modernen Messmethoden der Gravimetrie, der Seismik und der Geomagnetik. Die tiefste Bohrung zur Erforschung der Erdkruste ist die Kola-Bohrung; sie erreichte auf der russischen Halbinsel Kola die Rekordtiefe von 12.262 Metern.^[2]

Siehe auch

• Geologie, Geodynamik, Angewandte Geophysik
• Erdschwerefeld, Erzlagerstätten, Erdhülle

Literatur

• Laszlo Egyed: Physik der festen Erde. 370 p., Akadémiai Kiadó, Budapest 1969.
• Karl Ledersteger: Astronomische und Physikalische Geodäsie. 871 p., J.E.K. Band V, Verlag J.B.Metzler, Stuttgart 1969.
• Walter Kertz: Einführung in die Geophysik. Teil I. Hochschul-TB, 240 p., Spektrum Akademischer Verlag 1970/1992.
• F. Press, R. Siever: Understanding Earth. W.H. Freeman, New York 2000.
• Kent C. Condie: Origin of the Earth's Cruist. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology (Global and Planetary Change Section), 75:57-81 1989, doi:10.1016/0031-0182(89)90184-3

Weblinks

 Wiktionary: Erdkruste – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• USGS-Karte der mittleren Krustendicke (englisch)
• Die Erdkruste in Europa

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b} F. Press & R. Siever, Allgemeine Geologie, S. 36, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 1995
2. ↑ de.nwrussia.ru: Supertiefe Kola-Bohrung. Abgerufen am 24. April 2010.