Geophysik an der Universität zu Kiel

Alle Planeten drehen sich in gleicher Richtung um die Sonne annähernd auf einer Ebene.

• Eine diffuse runde Gas- und Staubwolke beginnt zu kontrahieren.
• Als Folge der Kontraktion und Rotation formt sich eine flache rasch rotierende Scheibe, deren Masse im Zentrum konzentriert ist und aus der die Proto-Sonne entsteht.
• Aus der umgebenden Gas- und Staubscheibe gehen durch Kondensation und Kollision zunehmend größere Aggregate und schließlich die Planetesimale hervor.
• Die terrestrischen Planeten sind das Ergebnis vielfacher, gravitativer bedingter Kollision und Akkretion von Planetesimalen. Die großen äußeren Planeten sind dagegen durch die Akkretion von Gasen entstanden.

• Vor etwa 4,5 Milliarden Jahren schlug ein Mars-großer Körper auf die Erde auf.
• Der Aufprall erzeugte eine riesige Menge Schuttmaterial, das in den Weltraum geschleudert wurde.
• Der Aufprall beschleunigte die Rotationsgeschwindigkeit der Erde und kippte die Achse auf 23°.
• Es bildete sich ein Magmaozean an der Oberfläche der Erde und aus dem Schuttmaterial akkredierte der Mond.

• Einschläge von Planetesimalen und größeren extraterrestrischen Körpern und radioaktiver Zerfall setzten eine hohe Energie frei.
• Erdinneres befand sich in einem weichen Zustand, in
  dem einzelne Komponenten frei beweglich waren.
• Interne Differentiation führte zur radialen Dichtestruktur der Erde.
• Entstehung des Erdkerns: Geschmolzenes Eisen und Nickel löste sich aus der Silikatmatrix --> war schwerer als das Umgebungsmaterial --> sank aufgrund der Gravitation zum Erdzentrum und bildete den Erdkern.

• Primitive Erde: Entsteht durch Akkretion. Dauer nur ca. 100 Mio Jahre
• Differenzierte Erde: Durch Aufheizung entsteht ein Magma-Ozean und führt zu gravitativen Entmischung in den schweren metallischen Kern (vor allem Eisen und Nickel) und den leichten Silikatmantel.
• Entwickelte Erde: Partielles Schmelzen im Mantel bildet
  Basaltmagmen, die dem Mantel entzogen werden und die Kruste bilden.
• Heutige Erde: Weitere Fraktionierungen in der Kruste

• Ausbreitungsverfahren Seismischer Wellen
• Chemische Zusammensetzung und Phasenzustand der Erde
• Physikalische Parameter wie Dichte, Druck Schwere und Temperatur zeigen eine Radialsymmetrie.

• Die Erdkruste wird unterteilt in eine Ober- und eine Unterkruste.
• Kontinentale Kruste ist 20-70 km mächtig. Sie besitzt saure Gesteine in der oberen Kruste und vermutlich basische Gesteine in der tiefen Kruste.
• Ozeanische Kruste ist im Mittel 6-7 km mächtig. Sie besitzt basische Gesteine.
• P-Wellen Geschwindigkeiten von unter 8 km/s.

Die Krusten-Mantel Grenze wird durch einen Sprung der Geschwindigkeit der seismischen Wellen (P-Wellen auf über 8km/s) definiert.

• Signifikante Gechwindigkeitsanstiege in 410 und 670 km.
• Zonen von Phasenumwandlungen
• 410 km Olivin geht in Spinelstruktur 7.5% höhere Dichte
• In 670 km Tiefe weitere Phasenumwandlung
• Darunter allmähliche Zunahme der Geschwindigkeiten bis zur Kern-Mantel-Grenze

• Besteht aus Eisen und Nickel (durch Meteoriten bestätigt)
• Äußerer Kern: 2900 km – 5100 km. Flüssig (keine S-Wellen)
• Innerer Kern: 5100 km – 6371 km: Fest (S-Wellen treten wieder auf)
• Ca. 1/3 der Masse der Erde aber nur 1/6 des Erdvolumens.

• Erdkruste: 0-70 km ca. 4% der Gesamtmasse Temperaturen -50°C – 500°C
• Erdmantel: 40-2890 km ca. 63% der Gesamtmasse Temperaturen 450°C – 3000°C
• Äußerer Kern (flüssiges Eisen-Oxid): 2980-5100 km ca. 31% der Gesamtmasse Temperaturen 2900°C – 4000°C
• Innerer Kern (festes Eisen-Nickel) 5100-6371 km ca. 2% der Gesamtmasse Temperaturen 4000°C – 6700°C

• Nicht so gut bekannt.
• Geothermischer Gradient in
  kontinentaler Kruste: ca. 3°/100 m.
  Steiler Gradient weist auf
  konduktiven Transport hin.
• Temperatur Basis kontinentale
  Lithosphäre: 1300° - 1400°.
  Darunter partielles Aufschmelzen.
• Steiler Temperaturanstieg an der
  Kernmantelgrenze (etwa 1000°C).
• Da innerer Kern fest, müssten die
  Temperaturen unter 5000°C liegen,
  was aber umstritten ist.