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PLATTENTEKTONIK Plattentektonik1. PLATTENTEKTONIK Plattentektonik2 Es lassen sich drei wesentliche Typen von Plattengrenzen unterscheiden: Konvergenzränder:

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1 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik1

2 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik2 Es lassen sich drei wesentliche Typen von Plattengrenzen unterscheiden: Konvergenzränder: Die Platten bewegen sich aufeinander zu. Dabei wird eine der beiden Platten unter die andere gedrückt und ihr Material im Erdinneren eingeschmolzen. Typische Beispiel: Himalaya; Alpen; Tiefseegräben. Divergenzzonen: Die Ränder der Platten werden durch neu gebildetes Material auseinandergedrückt. Es entstehen langgezogene Grabenbrüche. Typisches Beispiel: Ostafrikanischer Graben Horizontalverschiebungen: Zwei Platten gleiten in horizontaler Richtung aneinander vorbei. Typisches Beispiel: San Andreas Graben in Kalifornien Merke:

3 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik3 Mit der Plattentektonik hängt der Vulkanismus eng zusammen. Überall dort wo A Platten divergieren B Platten subduziert werden C Hot spots von unten durch die Kruste glühen – gibt es den Vulkanismus, bei dem Magma aus dem Erdinneren austritt.

4 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik4 Bilder zum Vulkanismus: Lavafontäne am Puu Oo auf Hawaii ©J.D. Griggs / USGS

5 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik5 Bilder zum Vulkanismus: Aschenwolken und Aschenströme am Mount St. Helens, Kanada © USGS

6 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik6 Bilder zum Vulkanismus: Smoker und Feuerspeier

7 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik7 Bilder zum Vulkanismus:Dünnflüssige Pahoehoe-Lava, Hawaii ©J.D. Griggs / USGS

8 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik8 Bilder zum Vulkanismus: Lavaströme am Kilauea, Hawaii © U S G S

9 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik9 Bilder zum Vulkanismus: Strobmoli, Italien 1969 © B.Chouet / USGS

10 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik10 Die Verteilung der Erdbeben auf der Erde

11 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik11 Erdbeben ¬ Begriffe (für das GLOSSAR) Epizentrum: Punkt an der Erdoberfläche über dem Hypozentrum. Das Epizentrum wird durch die geographischen Koordinaten von Längengrad und Breitengrad angegeben. Herdtiefe: Tiefe eines Erdbebens (in Kilometern) unter der Erdoberfläche. Die Erdbebenherde liegen meist zwischen 5 km und 70 km Tiefe. Herdzeit: Uhrzeit des Beginns eines Erdbebenprozesses in Greenwich Meantime (GMT = Weltzeit).

12 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik12 Erdbeben Intensität: Maß für die Schadenswirkung. In Europa werden oft die Skala MSK 1964 (Medvedev, Sponheuer, Karnik) und die EMS (European Macroseismic Scale) verwendet. Beide haben 12 Stufen. Die Intensität hängt von der Entfernung zum Epizentrum und den örtlichen Untergrundbedingungen ab. Magnitude: Gemessen in der Richter-Skala, einem logarithmischen Mass für die seismische Energie eines Erdbebens. Zur Bestimmung der Magnitude müssen die Bodenbewegungen als Seismogramme mit Seismometern gemessen werden. Eine Erhöhung der Magnitude um eine Einheit entspricht einer Vergrößerung der Bodenbewegung um den Faktor 10 und einer Erhöhung der Energie auf etwa das 30fache.

13 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik13 Mikrobeben: Erdbeben mit einer Magnitude unter 2. P-Wellen: Am schnellsten laufende seismische Longitudinalwellen, die bei einem Erdbeben erzeugt werden. Sie breiten sich im Erdinneren aus. Seismizität: Erdbebenaktivität einer Region, zeitliche Verteilung und Stärke der Beben. Seismogramm: Mit einem Seismometer erstellte Abbildung des zeitabhängigen Verlaufs der Bodenbewegung an einem Stationspunkt während eines Erdbebens. Erdbeben

14 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik14

15 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik15 Seismologie: Seismologie ist die Lehre von Erdbeben und der Entstehung und Ausbreitung seismischer Wellen durch und über die Erde. Ein Seismologe ist ein Wissenschaftler, der Erdbeben und seismische Wellen untersucht. Seismometer: Erdbebenmeßgerät, das die Bodenbewegungen erfasst. Das physikalische Prinzip eines Seismometers ist das eines Pendels. Störung: Geologische Trennfläche im Untergrund entlang derer sich Gesteinspartien verschoben haben oder noch verschieben. S-Wellen: Nach den P-Wellen zweitschnellste Art seismischer Wellen. S-Wellen heißen auch Transversal- oder Scherwellen. Tektonik: Lehre vom Bau der Erdkruste und der Kräfte und Bewegung, die den Aufbau der Kruste verändern. Erdbeben Etc.:

16 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik16 Der älteste Seismograph der Welt stammt aller Wahrscheinlichkeit nach aus China - er wurde um das Jahr 132 nach Christus von Zhang Heng, dem kaiserlichen Astronom der Han-Dynastie 1600 Jahre vor dem ersten europäischen erfunden.

17 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik17 (1) Atombombenexplosion auf Mururoa, , Magnitude 4,8 (2) Starkes Erdbeben bei den Nikobaren, , Magnitude 7,3 (3) Erdbeben indischer Ozean ("Tsunami-Erdbeben"), , Magnitude 9,3 Seismogramme

18 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik18 Erdbeben

19 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik19 Erdbeben Raumwellen Diese Wellen breiten sich innerhalb von Körpern aus. P-Wellen Die P- oder Primärwellen schwingen parallel zur Ausbreitungsrichtung (=Longitudinalwellen) und können sich in festen Körpern, Flüssigkeiten und Gasen ausbreiten. P-Wellen sind daher Verdichtungswellen wie etwa der Schall. S-Wellen Die S-Wellen oder Sekundärwellen schwingen quer zur Ausbreitungsrichtung Sie sind Scherwellen oder Transversalwellen, die sich nicht in Gasen oder Flüssigkeiten ausbreiten. Daher kann man flüssige Bereiche im Erdinneren daran erkennen, dass dort keine S-Wellen laufen.

20 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik20 Erdbeben Oberflächenwellen Sie entstehen dadurch, dass P- oder S-Wellen in die Erdoberfläche hinein gebrochen werden. Ähnlich den P- und S-Wellen können auch sie längs oder quer zur Ausbreitungsrichtung schwingen. Ihre Amplitude nimmt mit der Tiefe ab. Die Amplitude der Oberflächenwellen nimmt zudem mit der Entfernung r nur um einen Faktor 1/r ab und nicht wie Raumwellen um den Faktor 1/r². Love-Wellen Die Love-Wellen wurden nach einem Britischen Mathematiker gleichen Namens benannt, der 1911 als erster ein mathematisches Modell für die Ausbreitung dieser Wellen aufstellte. Sie sind die schnellsten Oberflächenwellen, breiten sich aber langsamer als die S-Wellen aus. Die Bodenbewegung erfolgt in horizontaler Richtung, senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Rayleigh-Wellen bereits 1855 von Lord Rayleigh mathematisch vorausgesagte Wellenart, bei der der Boden in einer elliptischen Bewegung ähnlich wie Meereswellen rollt. Die meisten Erschütterungen, die bei einem Erdbeben gespürt werden, sind in der Regel Rayleigh-Wellen, die die größten Amplituden erreichen.

21 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik21 Erdbeben

22 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik22 Erdbeben Love-Wellen Rayleigh-Wellen

23 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik23 Erdbeben Die Frequenzen der Erdbebenwellen liegen im Bereich zwischen 0,1 Hz und 30 Hz. Merke: Aufgrund der unterschiedlichen Fortpflanzungsgeschwindigkeiten von P- und S-Wellen treffen diese auch zu unterschiedlichen Zeiten an einer seismographischen Station ein. Aus dem Laufzeitunterschied kann auf die Entfernung des Epizentrums geschlossen werden.

24 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik24 Erdbeben Für Atlanta gilt: t = 320 s. Damit ergibt sich eine Entfernung zum Epizentrum von ca. r Atlanta 2,98·10 3 km Für St. Paul gilt: t = 230 s. Damit ergibt sich eine Entfernung zum Epizentrum von ca. r St. Paul 2,14·10 3 km Für Berkeley gilt: t = 92 s. Damit ergibt sich eine Entfernung zum Epizentrum von ca. r Berkeley 856 km Triangulation der Laufzeitunterschiede:

25 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik25 Erdbeben Konvergenz Horizontalverschiebung

26 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik26 Erdbeben Meteorologische Faktoren: Temperaturschwankungen, die über thermische Spannungen den Deformationszustand eines festen Körpers beeinflussen können. Luftdruckschwankungen können den Erdkörper vertikal be- oder entlasten. Niederschlagsbelastung: Im Boden einsickernder Niederschlag verändert ebenfalls vor allem die vertikale Belastung des Erdkörpers. Rotation der Erde: Corioliskräfte und die Polflucht, die sich auf die Platten auswirken werden auch in Zusammenhang mit der Auslösung von Erdbeben gebracht. Gezeiten: Die Gezeitendeformation des festen Erdkörpers, wie auch die unterschiedliche Belastung durch gezeitenbedingte Wasserstandsschwankungen der Ozeane gehören zu den Kräften von denen man eine erdbebenauslösende Wirkung erwarten kann. Die Hebung und die Senkung unter dem Einfluss der Gezeiten des Erdkörpers erreichen immerhin die Größenordnung von 50 cm. Ursachen und Auslöser Die Spannungen werden vor allem durch die Plattentektonik Verursacht. Der aktuelle Anlass kann jedoch unscheinbar sein:

27 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik27 Erdbeben: aktuell

28 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik28 Erdbeben DateLocationDeathsMagnitudeComments January 23, 1556China, Shansi830,000~8 December 26, 2004Sumatra283,1069.0Deaths from earthquake and tsunami. July 27, 1976China, Tangshan255,000 (official) 7.5Estimated death toll as high as 655,000. August 9, 1138Syria, Aleppo230,000 May 22, 1927China, near Xining200,0007.9Large fractures. December 22, 856+Iran, Damghan200,000 December 16, 1920China, Gansu200,0007.8Major fractures, landslides. March 23, 893+Iran, Ardabil150,000 September 1, 1923Japan, Kanto (Kwanto) 143,0007.9Great Tokyo fire. October 5, 1948USSR (Turkmenistan, Ashgabat) 110, December 28, 1908Italy, Messina70,000 to 100,000 (estimated) 7.2Deaths from earthquake and tsunami. September, 1290China, Chihli100,000 November, 1667Caucasia, Shemakha80,000 November 18, 1727Iran, Tabriz77,000 November 1, 1755Portugal, Lisbon70,0008.7Great tsunami. December 25, 1932China, Gansu70, May 31, 1970Peru66,0007.9$530,000,000 damage, great rock slide, floods. 1268Asia Minor, Silicia60,000 January 11, 1693Italy, Sicily60,000 May 30, 1935Pakistan, Quetta30,000 to 60,0007.5Quetta almost completely destroyed. February 4, 1783Italy, Calabria50,000 June 20, 1990Iran50,0007.7Landslides.

29 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik29 Erdbeben Northridge Earthquake 1906 San Francisco Earthquake FEMA Photo Library NOAA NDC Geologic Hazards Images Steve Dutch's Images - Earth Science Berkeley's Godden Structural Engineering Library Berkeley's Steinbrugge Slide and Photograph Collection Berkeley's Kozak Historical Earthquakes Images Collection UC Berkeley California Heritage Collection The GeoImages ProjectNorthridge Earthquake 1906 San Francisco Earthquake FEMA Photo Library NOAA NDC Geologic Hazards Images Steve Dutch's Images - Earth Science Berkeley's Godden Structural Engineering Library Berkeley's Steinbrugge Slide and Photograph Collection Berkeley's Kozak Historical Earthquakes Images Collection UC Berkeley California Heritage Collection The GeoImages Project - UC Berkeley The Museum of the City of San Francisco - Bay area earthquake damage Smithsonian Photographs Online Library of Congress American Memory Earthquake Images from John Martin & Associates (many from NOAA collection) EERI AudioVisual and Publications Catalog American Geological Institute (AGI) Earth Science World ImageBank The Museum of the City of San Francisco Smithsonian Photographs Online Library of Congress American Memory Earthquake Images from John Martin & Associates EERI AudioVisual and Publications Catalog American Geological Institute (AGI) Earth Science World ImageBank

30 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik30 Erdbeben

31 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik31 Erdbeben Aktuelles Seismogramm: Zusatzstoff:

32 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik32 Die Theorie der Plattentektonik ist nicht zuletzt ein wahrer Segen für wichtige Wirtschaftsbereiche wie Bergbau und Erdölförderung. Das Schürfen nach Öl und Erdgas zum Beispiel ist seit den 70iger Jahren durch die Entwicklung und fortgesetzte Verbesserung paleo-geographischer Landkarten erleichtert worden, die helfen können, prähistorische Lagerstätten zu finden.

33 PLATTENTEKTONIK Plattentektonik33 Seismologie / Kernwaffenteststopp Schnitt durch die Erde mit der Ausbreitung der seismischen Wellen nach einem Erdbeben (Modellrechnung).Quelle: BGR Schnitt durch die Erde mit der Ausbreitung der seismischen Wellen nach einem Erdbeben (Modellrechnung).Quelle: BGR Die Seismologie - die Lehre von den Erdbeben - ist ein Gebiet mit einem sehr breiten Anwendungsspektrum. Sie dient nicht nur der Erforschung rein geowissenschaftlicher Fragestellungen wie der Entstehung von Beben oder den Strukturen des Erdinneren, sondern hat darüber hinaus auch eine wichtige politische Dimension. Denn seismische Messstationen registrieren auch Erschütterungen durch vom Menschen verursachte Ereignisse, wie beispielsweise Kernwaffentests. So wurden unterirdische Atomwaffenversuche vornehmlich mit seismologischen Verfahren entdeckt, lokalisiert und identifiziert. Obwohl nach Unterzeichnung des Kernwaffenteststoppvertrags im September 1996 gegenwärtig keine Atomwaffentests stattfinden, spielt die Seismologie bei der Überwachung der Einhaltung dieses Vertrags noch immer eine wichtige Rolle. Insofern kommt der Seismologie in der BGR sowohl wissenschaftliche als auch politische Bedeutung zu. Ebenso vielfältig wie der Anwendungsbereich der Seismologie sind die Aktivitäten der BGR auf diesem Gebiet. Sie reichen von der Überwachung der Seismizität in Deutschland und der ganzen Welt bis zu Untersuchungen der Vorgänge im Erdbebenherd. Weiterer Schwerpunkte sind die seismische Wellenausbreitung, Strukturuntersuchungen der Erde und Methoden der Detektion, Lokalisierung, Stärkebestimmung und Identifizierung seismischer Ereignisse. Kontakt: Manfred Henger Tel.: +49-(0) Fax: +49-(0) Nach obenach oben Seismologie / Kernwaffenteststopp Seismische Messstationen registrieren auch Erschütterungen durch vom Menschen verursachte Ereignisse, wie beispielsweise Kernwaffentests. So wurden unterirdische Atomwaffenversuche vornehmlich mit seismologischen Verfahren entdeckt, lokalisiert und identifiziert. Obwohl nach Unterzeichnung des Kernwaffenteststoppvertrags im September 1996 gegenwärtig keine Atomwaffentests stattfinden, spielt die Seismologie bei der Überwachung der Einhaltung dieses Vertrags noch immer eine wichtige Rolle. politische Bedeutung Schnitt durch die Erde mit der Ausbreitung der seismischen Wellen nach einem Erdbeben (Modellrechnung). Quelle: BGR


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