Kontinentale Erdkruste

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Übergang von ozeanischer und kontinentaler Kruste an einem passiven Kontinentalrand (Darstellung stark vereinfacht)

Die kontinentale Erdkruste, kurz auch kontinentale Kruste, bildet im Aufbau der Erde zusammen mit der ozeanischen Erdkruste die oberste Gesteinsschicht der Lithosphäre. Sie besteht aus magmatischen Gesteinen mit mittlerem bis hohem SiO2-Gehalt (im Wesentlichen Granitoide), teils mächtigen Sedimenten sowie jeweils daraus entstandenen metamorphen Gesteinen. Wegen des im Vergleich zur ozeanischen Kruste hohen Anteils an Aluminium (Al) und dem generell hohen Anteil an Silicium (Si), ist für die kontinentale Erdkruste auch die Abkürzung Sial (auch SiAl) gebräuchlich.

Die Dichte der kontinentalen Erdkruste ist mit etwa 2,7 g/cm3 geringer als die der ozeanischen Kruste (etwa 3,0 g/cm3). Beide sind vom lithosphärischen Mantel, dem festen Anteil des oberen Erdmantels, unterlagert. Kruste und lithospärischer Mantel „schwimmen“ isostatisch auf der Asthenosphäre. Die Mächtigkeit der kontinentalen Kruste beträgt unter Ebenen im Mittel 35 km und steigt gemäß dem isostatischen Verhalten unter hohen Gebirgen auf bis zu 80 km an. Die Mächtigkeit der ozeanischen Kruste ist mit 5–8 km deutlich geringer.

Größere zusammenhängende Bereiche kontinentaler Kruste an der Erdoberfläche werden, unabhängig von eventuell vorhandener Meeresbedeckung, als Kontinentalblöcke oder Kontinentalschollen bezeichnet. Der geographische Begriff „Kontinent“ bezeichnet hingegen nur die trocken liegenden („festländischen“) Areale der Kontinentalblöcke.[1] Die vom Meer bedeckten Bereiche eines Kontinentalblocks werden Schelf genannt. Für kleinere „Schnipsel“ kontinentaler Kruste ist der Begriff Mikrokontinent gebräuchlich.

Gliederung[Bearbeiten]

Die kontinentale Erdkruste gliedert sich in einen oberen, spröden und einen darunterliegenden, duktilen Bereich. Die Grenzzone zwischen den Bereichen wird als Conrad-Diskontinuität bezeichnet.

Ab etwa 10–20 km Tiefe sind Druck und Temperatur so hoch, dass die Hauptmineralbestandteile der Kruste, Quarz und Feldspat, bei tektonischer Beanspruchung nicht mehr spröde, sondern durch Kriechen an Kristallgrenzen oder Umkristallisation duktil reagieren. Im duktilen Bereich lässt sich die Erdkruste plastisch, also bruchlos und dauerhaft, deformieren. Die Lage der Übergangszone ist vom Wärmestrom und dem Fluidgehalt der Erdkruste abhängig. In magmatisch aktiven Regionen mit erhöhtem Wärmefluss und höherer Fluidkonzentration beginnt der duktile Bereich in geringerer Tiefe, die Erdkruste ist daher leichter deformierbar.

Die Kruste wird unten von der Mohorovicic-Diskontinuität (Moho) begrenzt. Darunter befindet sich der lithosphärische Mantel, der bis in etwa 80–120 km Tiefe fest ist und zusammen mit der Erdkruste die lithosphärischen Platten aufbaut. Ein geringer Grad an Aufschmelzung lässt die darunter folgende Asthenosphäre (Erdmantel) plastisch reagieren und ermöglicht somit die Verschiebung der Lithosphärenplatten.

Chemische Zusammensetzung[Bearbeiten]

Die Erdkruste ist chemisch nicht homogen und wird in eine felsische Oberkruste, die in etwa die Zusammensetzung eines Granits hat, und eine Unterkruste unbekannter Zusammensetzung unterteilt. Für die Zusammensetzung der Unterkruste gibt es verschiedene Modelle die für die Gesamtkruste eine felsische, intermediäre oder mafische Gesamtzusammensetzung fordern. Nachdem die Oberkruste, wie bereits gesagt, felsisch ist, erfordern diese Modelle daher eine mafischere Unterkruste, die Oberkruste wäre demnach erst ein Resultat von postorogenem Magmatismus (siehe S-Typ Granit).[2]

Maximales Alter und Entstehung[Bearbeiten]

Die ältesten Minerale der Erde mit einem Alter von bis zu 4,4 Milliarden Jahren (Ga) werden als die ersten Hinweise auf kontinentale Kruste und Ozeane interpretiert, allerdings ist diese Sichtweise umstritten.[3] Diese Minerale sind heute im Westen Australiens (Jack Hills) auf kontinentaler Kruste zu finden (siehe auch Bildung von Zirkon), welche allerdings nur etwa 3 Mrd. Jahre alt ist. Des Weiteren sprechen Untersuchungen der Isotopenverteilung sowie Einschlüsse in diesen Mineralen für eine Zugehörigkeit zu kontinentaler Kruste.[4][5] Aufgrund von 4,25 Mrd. Jahre alten Diamantfunden ist es sehr wahrscheinlich, dass zu diesem Zeitpunkt bereits mindestens zwei kontinentale Platten existierten, die miteinander kollidierten.[6]

Die ältesten bekannten Gesteine der Welt im Nuvvuagittuq-Grünsteingürtel geben einen Hinweis darauf, dass die erste kontinentale Kruste durch Aufschmelzung versenkter ozeanischer Kruste entstand.[7][8] Aufgrund der höheren Erdmanteltemperatur, die für den Zeitraum zwischen 4,5 Ga und 3,0 Ga angenommen wird,[9] sind in diesem Zeitraum vermutlich etwa zwei Drittel der heute vorhandenen Kruste entstanden.[10] Danach sank die Temperatur des Erdmantels, so dass in Subduktionszonen weniger oder keine Aufschmelzung subduzierter ozeanischer Kruste mehr stattfinden konnte (siehe auch TTG-Komplex oder Adakit). Passend zu dieser Theorie tauchen Eklogite als nicht aufgeschmolzene Gesteine der ozeanischen Kruste erst ab etwa 3 Ga vermehrt auf.[11]

Das heutige Fehlen großer Teile der damals entstandenen Kruste ist darauf zurückzuführen, dass ein großer Teil der heutigen Krustengesteine auf bereits mindestens einmal wieder aufgeschmolzene („recycelte“) Kruste zurückgehen, so lassen sich in den meisten Grundgebirgen der Erde in den Gesteinen meist noch wesentlich ältere Zirkone finden die auf ein wesentlich höheres Alter des Ursprungsmaterials (Protolith) schließen lassen (siehe auch Geologie Deutschlands).[12] Deshalb ist die Entstehung von Kontinentaler Kruste wie sie heute vorliegt, selten mit wenigen singulären Plattentektonischen Ereignissen, sondern mit einer ganze Reihe eben jener zu erklären. Den Beginn dieses Mechanismus zum Krustenwachstum könnte die Akkretion von Inselbögen oder ozeanischen Plateaus darstellen, in darauffolgenden Gebirgsbildungsphasen kommt es zur Differentiation der Kruste mit der Ausbildung einer sauren Oberkruste und mafischeren unteren Bereichen, sodass die Gesamtkruste einen (intermediären) andesitischen Charakter hat. Eine Ausnahme bildet hier beispielsweise der noch relativ junge arabisch-nubische Schild, an eine bereits existierende kontinentale Kruste könnten Krustenteile angeschweißt worden sein, weil ihre relativ geringe Dichte vermutlich eine Subduktion verhindert.[13]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Anmerkung: Im geologischen Sprachgebrauch wird der Begriff „Kontinent“ oft synonym zum hier genutzten Begriff „Kontinentalblock“ bzw. „Kontinentalscholle“ gebraucht.
  2. R. Taylor, S. McLennan: Planetary Crusts. Their Composition, Origin and Evolution. Cambridge, 2009. ISBN 978-0-521-84186-3
  3. http://www.es.ucsc.edu/~rcoe/eart206/Wilde%20et%2001%20Nature%20409-175.pdf (Version vom 31. Mai 2013 im Internet Archive)Vorlage:Webarchiv/Wartung/Linktext_fehlt
  4. Heterogeneous Hadean Hafnium: Evidence of Continental Crust at 4.4 to 4.5 Ga T. M. Harrison, J. Blichert-Toft, W. Müller, F. Albarede, P. Holden, and S. J. Mojzsis Science 23 December 2005: 310 (5756), 1947-1950. Veröffentlicht am 17. November 2005 [DOI:10.1126/science.1117926]
  5. Comment on "Heterogeneous Hadean Hafnium: Evidence of Continental Crust at 4.4 to 4.5 Ga" John W. Valley, Aaron J. Cavosie, Bin Fu, William H. Peck, and Simon A. Wilde Science 26 May 2006: 312 (5777), 1139. [DOI:10.1126/science.1125301]
  6. http://www.planeterde.de/wissen/fernrohr-in-die-fruheste-erdgeschichte
  7. M.G. Bjørnerud and H. Austrheim Inhibited eclogite formation: The key to the rapid growth of strong and buoyant Archean continental crust Geology, September, 2004, v. 32, p. 765-768, doi:10.1130/G20590.1
  8. http://www.scinexx.de/wissen-aktuell-14539-2012-03-09.html
  9. S. Labrosse, C. Jaupart, Thermal Evolution of the Earth: Secular Changes and Fluctuations of Plate Characteristics, Earth Planet. Sci. Lett., 260, 465-481, 2007. doi:10.1016/j.epsl.2007.05.046
  10. A Change in the Geodynamics of Continental Growth 3 Billion Years Ago Bruno Dhuime, Chris J. Hawkesworth, Peter A. Cawood, and Craig D. Storey Science 16 March 2012: 335 (6074), 1334-1336. [DOI:10.1126/science.1216066]
  11. Steven B. Shirey and Stephen H. Richardson: Start of the Wilson Cycle at 3 Ga Shown by Diamonds from Subcontinental Mantle. Science 22 July 2011: 333 (6041), 434-436. [DOI:10.1126/science.1206275]
  12. A Matter of Preservation Chris Hawkesworth, Peter Cawood, Tony Kemp, Craig Storey, and Bruno Dhuime Science 2 January 2009: 323 (5910), 49-50. [DOI:10.1126/science.1168549]
  13. MORDECHAI STEIN & STEVEN L. GOLDSTEIN, From plume head to continental lithosphere in the Arabian–Nubian shield, Nature 382, 773 - 778 (29. August 1996); doi:10.1038/382773a0

Literatur[Bearbeiten]

  • Kent C. Condie: Origin of the Earth's Crust. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology (Global and Planetary Change Section), 75: 57-81 1989, doi:10.1016/0031-0182(89)90184-3
  •  Peter Giese (Hrsg.): Ozeane und Kontinente. Spektrum der Wissenschaft Verlag, Heidelberg 1987, ISBN 3-922508-24-3, S. 1-248.
  • F. Press, R. Siever: Understanding Earth. W.H. Freeman, New York 2000.