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Übergang von ozeanischer und kontinentaler Kruste an einem passiven Kontinentalrand (Darstellung stark vereinfacht). Man beachte, dass hier sowohl der Bereich mit kontinentaler Kruste, der Kontinentalblock, als auch der Bereich mit ozeanischer Kruste der gleichen Lithosphärenplatte („Kontinentalplatte“) angehören.

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 (die äußerste Schicht der Erde) auch die Abkürzung Sial (auch SiAl) und der Name SiAl-Schicht 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 lithosphärischer 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.

Inhaltsverzeichnis

GliederungBearbeiten

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 Mohorovičić-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 ZusammensetzungBearbeiten

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. Da 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 EntstehungBearbeiten

Die älteste erhaltene mineralische Substanz der Erde sind Zirkone mit einem Alter von bis zu 4,4 Milliarden Jahren (Ga). Sie werden als die ersten relativ sicheren Indizien für kontinentale und ozeanische Kruste interpretiert, wobei es bereits ab 4,5 Ga kontinentale Kruste gegeben haben könnte.[3] Diese Minerale sind heute im Westen Australiens (Jack Hills) auf kontinentaler Kruste zu finden, welche allerdings nur etwa 3 Ga 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 Ga alten Diamantfunden ist es sehr wahrscheinlich, dass zu diesem Zeitpunkt bereits mindestens zwei Kontinentalblöcke 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 im Rahmen von Gebirgsbildungen bzw. durch den Kreislauf der Gesteine wieder „recycelt“ wurde und eigentlich auf deutlich ältere Kruste zurückgeht. So lassen sich in den meisten Grundgebirgskomplexen der Erde in den Gesteinen meist noch wesentlich ältere Zirkone finden, die auf ein wesentlich höheres Alter des Ursprungsmaterials (Protolith) schließen lassen[12] (siehe auch Grundgebirge Deutschlands). Folglich muss die kontinentale Kruste, wie sie heute in der Regel vorliegt, durch eine ganze Reihe verschiedener geologischer Prozesse ge- und überprägt worden sein. Am Ausgangspunkt der Krustenentwicklung können Inselbögen und/oder ozeanische Plateaus[13] stehen, die im Zuge der Plattenbewegungen wegen ihrer relativ geringen Dichte nicht subduziert werden, sondern an der Oberfläche des Erdkörpers aneinander oder an bereits vorhandenen Kontinentalkernen akkretieren. Während der entsprechenden Gebirgsbildungen kommt es unter anderem zur Entstehung von meist granitoiden Teilschmelzen in der Unterkruste. Die damit verbundene Verarmung der tieferen Krustenniveaus an SiO2 und Platznahme granitoider Plutone in höheren Krustenniveaus führt zu einer vertikalen Differentiation mit Ausbildung einer eher felsischen (sauren) Oberkruste und einer eher mafischen (basischen) Unterkruste. Bei weiterer Erhöhung der Dichte der Unterkruste durch Eklogitisierung sind deren Abscherung und Absinken in den Erdmantel möglich (Delamination).

TemperaturBearbeiten

Die natürliche mittlere Wärmestromdichte an der Erdoberfläche beträgt 0,065 W/m². Dies entspricht einem mittleren geothermischen Gradienten, das heißt einem durchschnittlichen Anstieg der Temperatur mit der Tiefe, von 3 K pro 100 m. Je nach regionaler geologischer Situation (dominierende Gesteinsart, Krustenmächtigkeit) können diese Werte jedoch deutlich über- oder unterschritten werden.[14]

LiteraturBearbeiten

  • Kent C. Condie: Origin of the Earth's Crust. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. Bd. 75, Nr. 1–2 (Special Issue The Long Term Stability of the Earth System), 1989, S. 57–81, doi:10.1016/0031-0182(89)90184-3.
  • Peter Giese (Hrsg.): Ozeane und Kontinente. Ihre Herkunft, ihre Geschichte und Struktur. 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.

EinzelnachweiseBearbeiten

  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 University Press, Cambridge, UK, 2009. ISBN 978-0-521-84186-3
  3. Simon A. Wilde, John W. Valley, William H. Peck, Colin M. Graham: Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4.4 Gyr ago. Nature. Bd. 409, 2001, S. 175–178, doi:10.1038/35051550, Alternativzugriff auf Volltext: Researchgate
  4. T. M. Harrison, J. Blichert-Toft, W. Müller, F. Albarede, P. Holden, S. J. Mojzsis: Heterogeneous Hadean Hafnium: Evidence of Continental Crust at 4.4 to 4.5 Ga. Science. Bd. 310 (Nr. 5756), 2005, S. 1947–1950, doi:10.1126/science.1117926
  5. John W. Valley, Aaron J. Cavosie, Bin Fu, William H. Peck, Simon A. Wilde: Comment on “Heterogeneous Hadean Hafnium: Evidence of Continental Crust at 4.4 to 4.5 Ga”. Science. Bd. 312 (Nr. 5777), 2006, S. 1139, doi:10.1126/science.1125301
  6. Martina Menneken, Alexander A. Nemchin, Thorsten Geisler, Robert T. Pidgeon, Simon A. Wilde: Hadean diamonds in zircon from Jack Hills, Western Australia. Nature. Bd. 448 (Nr. 7156), 2007, S. 917–920, doi:10.1038/nature06083
  7. M.G. Bjørnerud, H. Austrheim: Inhibited eclogite formation: The key to the rapid growth of strong and buoyant Archean continental crust. Geology. Bd. 32, Nr. 9, 2004, S. 765–768, doi:10.1130/G20590.1, Alternativzugriff auf Volltext: Website der University of California Santa Cruz
  8. Thorsten J. Nagel, J. Elis Hoffmann, Carsten Münker: Generation of Eoarchean tonalite-trondhjemite-granodiorite series from thickened mafic arc crust. Geology. Bd. 40, Nr. 4, 2012, S. 375–378, doi:10.1130/G32729.1. Siehe dazu auch den Artikel Ozeanische Ur-Kruste „schwitzte“ älteste Kontinente aus auf scinexx.de
  9. S. Labrosse, C. Jaupart: Thermal Evolution of the Earth: Secular Changes and Fluctuations of Plate Characteristics. Earth and Planetary Science Letters. Bd. 260, 2007, S. 465–481, doi:10.1016/j.epsl.2007.05.046
  10. Bruno Dhuime, Chris J. Hawkesworth, Peter A. Cawood, Craig D. Storey: A Change in the Geodynamics of Continental Growth 3 Billion Years Ago. Science. Bd. 335 (Nr. 6074), 2012, S. 1334–1336 doi:10.1126/science.1216066
  11. Steven B. Shirey, Stephen H. Richardson: Start of the Wilson Cycle at 3 Ga Shown by Diamonds from Subcontinental Mantle. Science. Bd. 333 (Nr. 6041), 2011, S. 434–436 doi:10.1126/science.1206275
  12. Chris Hawkesworth, Peter Cawood, Tony Kemp, Craig Storey, Bruno Dhuime: A Matter of Preservation. Science. Bd. 323 (Nr. 5910), 2009, S. 49–50 doi:10.1126/science.1168549
  13. wie es z. B. für den Arabisch-Nubischen Schild postuliert wird, siehe Mordechai Stein, Steven L. Goldstein: From plume head to continental lithosphere in the Arabian–Nubian shield. Nature. Bd. 382, 1996 773–778, doi:10.1038/382773a0 (alternativer Volltextzugriff: ResearchGate)
  14. Ursprung der Erdwärme. In: Webpräsenz des Bundesverbandes Geothermie. Abgerufen am 6. Februar 2018.