Erdwärme

Aufbau der Erde

Erdkruste, Erdmantel, Erdkern: Was wissen wir über das Innere der Erde? Die tiefste Bohrung reichte rund 12.300 Meter in das Erdreich hinein – und war dennoch lediglich ein Kratzen an der Oberfläche.

Von Jochen Zielke

Erdkruste

Als Erdkruste bezeichnet man den Boden, auf dem wir Menschen mit unseren Füßen stehen. Die Erdkruste kann je nach Ort und geologischer Formation 10 bis ungefähr 30 Kilometer Dicke oder Tiefe erreichen. Sie besteht aus eher festem, spröden Gestein. Danach beginnt langsam ein fließender Übergang in den Erdmantel.

In Windisch-Eschenbach gelang es, bei einem kontinentalen Tiefbohrprogramm bis in etwa neun Kilometer Tiefe zu bohren. Danach geriet die Bohrung ins Stocken, das Material spielte nicht mehr mit. Die Temperaturen waren schon so heiß, das die Messgeräte ihren Dienst aufgaben. Schon in drei bis fünf Kilometern Tiefe kann die Temperatur 200 bis 300 Grad Celsius erreichen.

Erdmantel

Ab 30 Kilometern Tiefe wird das Gestein durch hohen Druck und immer stärker ansteigende Temperaturen plastischer und verformbarer. Noch bis in eine Tief von 120 Kilometern kann das Gestein aber auch spröde bleiben. Zusammen mit der Erdkruste wird dieser Bereich auch als Lithosphäre bezeichnet.

Der oberer Mantelbereich umfasst etwa 120 bis 660 Kilometer Tiefe. Geologen nennen ihn Asthenosphäre. Danach beginnt – durch eine Übergangszone getrennt – der untere Mantelbereich. Er erstreckt sich rund 2900 Kilometer tief ins Erdinnere. Die Temperatur beträgt in diesem Bereich schon etwa 2700 Grad Celsius.

Im Erdmantel kommt es zu Konvektionsbewegungen. Ähnlich wie in einer Lava-Lampe erhitzt sich im Erdinneren in größeren Tiefen Gesteinsmaterial, steigt auf zur Erdkruste, kühlt sich dabei ab und versinkt wieder. Heiße Gesteinsmassen können bis zu drei Zentimeter pro Jahr aufsteigen. Dadurch werden die Kontinentalplatten in der Erdkruste bewegt.

Die Drift der Kontinente, die Auffaltung von Gebirgen und auch viele Vulkanausbrüche sind auf Konvektionserscheinungen zurückzuführen. Der Erdmantel ist der Motor, der die Oberfläche unserer Erde in ständiger Bewegung hält.

Äußerer Erdkern

Die Grenzschicht zwischen unterem Erdmantel und äußerem Erdkern wird "D-Schicht" genannt. Sie ist rund 200 Kilometer dick und liegt in ungefähr 3000 Kilometern Tiefe. Druck und Temperatur steigen hier drastisch an, nach Schätzung von Experten auf etwa 5000 Grad Celsius. Hier beginnt das Gestein flüssig zu werden.

Es besteht vor allem aus den Elementen Nickel und Eisen. In dieser elektrisch leitenden Flüssigkeit, die kaum zäher als Wasser ist, können sich durch Fließbewegungen elektrische Ströme verstärken und Magnetfelder ausbilden. Hier entsteht das Erdmagnetfeld. Der äußere Erdkern reicht bis in eine Tiefe von etwa 5150 Kilometern.

Innerer Erdkern

Bei 6300 Grad und einem Druck wie an der Erdoberfläche von 1 bar wäre Eisen ein Gas. Im Mittelpunkt der Erde (in 6378 Kilometer Tiefe) herrschen jedoch 3,5 Millionen bar Druck und selbst bei einer Temperatur von 5000 Grad bilden Nickel und Eisen dann eine feste Metallkugel, die rotiert.

Die Hitze im inneren Erdkern entsteht durch den radioaktiven Zerfall von Elementen und ist der Motor für die Bewegungen im Erdinneren, für die gewaltigen Kräfte, die uns in Form von Erdbeben oder Vulkanausbrüchen bedrohen, uns aber auch Energie liefern.