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{{QS-Geowissenschaften|Knacknüsse=ja|Artikel ist ohne Quellen, Definition + Abgrenzung zur endogenen Dynamik unklar. --[[Benutzer:Jo Weber|Jo]] 10:14, 8. Dez. 2008 (CET)}}
Die '''Geodynamik''' befasst sich mit den natürlichen Bewegungsvorgängen im [[Erdinneres|Erdinnern]] bzw. auf der [[Erdoberfläche]]. Zugleich erforscht sie die Antriebsmechanismen und [[Kraft|Kräfte]] sowie Kräfteverteilungen, mit denen die Verschiebungen in [[Relation (Philosophie)|Zusammenhang]] stehen.<ref>{{Literatur |Autor=Volker Jacobshagen, Jörg Arndt, Hans-Jürgen Götze, Dorothee Mertmann, Carin M. Wallfass |Titel=Einführung in die geologischen Wissenschaften |Verlag=Eugen Ulmer & Co. |Ort=Stuttgart |Datum=2000 |Reihe=[[Uni-Taschenbücher]] |BandReihe=2106 |ISBN=3-8252-2106-7 |Seiten=69}}</ref>

Ihre Erkenntnisse werden vorwiegend durch Methoden der [[Geophysik]] gewonnen; sie dienen auch zur Interpretation der Mechanismen in der geologischen Vergangenheit. Der Begriff wird oft fälschlich für rein [[Kinematik|kinematische]] Aspekte verschiedener Deformationen verwendet, also ohne Berücksichtigung ihrer [[Dynamik (Physik)|Dynamik]] und Ursachen. Dies betrifft u. a. die rein messtechnische Erfassung lokaler [[Krustenbewegung]]en.

Der Begriff ''Geodynamik'' überschneidet sich in einigen Bereichen mit der Bedeutung vom [[Erdspektroskopie]], wird aber nicht für [[Phänomen]]e benutzt, die man den [[Erdbeben]] zuordnen würde.

== Geodynamik als Wissenschaftsdisziplin, ihr Untersuchungsgegenstand und ihre Themen ==
Die [[Bewegung (Physik)|Bewegungen]] des Erdkörpers finden laufend statt und können im Umkreis einiger Zehnermeter auftreten, aber auch über tausende von Kilometern. Die Untersuchung großräumiger Vorgänge erfordert naturgemäß eine internationale Kooperation. Gleichzeitig stellt das Fachgebiet der Geodynamik eine [[interdisziplinär]]e Brücke zwischen mehreren Disziplinen der [[Geowissenschaften]] dar, insbesondere der [[Geophysik]], der [[Geodäsie]] und der [[Geologie]]. Doch auch die [[Astronomie]] trägt ihren Teil bei, vor allem bei Phänomenen der [[Erdrotation]] und zur Definition des [[IERS Terrestrial Reference System|Bezugssystems]] für die zu messenden Koordinaten.

Geodynamische [[Naturerscheinung|Erscheinungen]] reichen über eine breite Skala. Beispiele dafür sind:
* Kleinräumige Bewegungen:
** lokale [[Setzung (Bauwesen)|Setzungen]] an Gebäuden und [[Lockersediment|Sedimentschichten]]
** langsames Bodenfließen ([[Solifluktion]]) an einem [[Berghang]], oder eine plötzliche [[Erdrutsch|Rutschung]] nach starken Niederschlägen
** [[Bergsturz|Bergstürze]], ausgelöst durch regionale [[Erdbeben]], [[Erosion (Geologie)|Erosion]] oder abtauenden [[Permafrost]]
** in Zusammenarbeit mit der [[Glaziologie]] in der Untersuchung der Gesteinsbewegung in [[Gletscher]]- und Permafrostgebieten
** in Zusammenarbeit mit der [[Hydrologie]] die Bewegungen von Abtrag und Aufbau von [[Geschiebe]]
** Auswirkungen des [[Vulkanismus]] in den Erdmassen, wie Hebungen, [[Pyroklastischer Strom|pyroklastische Ströme]]
* Großräumige Auswirkungen der kontinentalen [[Plattentektonik]]:
** horizontale und vertikale [[Krustenbewegung]]en ganzer Regionen
** Bewegungen an aktiven [[geologische Störung]]en an den Rändern von [[Sedimentbecken]] bis zu langgestreckten Bruchlinien entlang von Flussläufen oder [[Gebirge|Gebirgszonen]]
** [[Scholle (Geologie)|Schollenbewegung]] und [[Gebirgshebung|Hebung von Gebirgen]] (z. B. der [[Alpen]] (derzeit 1–3 mm/Jahr))
Die Geodynamik ist daher nicht nur ein Forschungsthema für [[Wissenschaftler]], sondern auch bedeutungsvoll für die [[Gesellschaft (Soziologie)|Gesellschaft]], für Hilfsorganisationen und die lokale bis internationale [[Politik]].

== Kleinräumige Erscheinungen ==
{{Lückenhaft|Grundlegende Worte zu den Ursachen}}

== Großräumige Erscheinungen ==
=== Erdinneres und Geodynamik ===
Aus dem Verlauf von Bebenwellen ([[Seismologie]]) und anderen Daten ([[Geologie]], [[Tektonik]], Seismik, [[Erdschwerefeld]]) hat die Geophysik seit etwa 100 Jahren immer genauere Modelle des Erdinnern erstellt. Im Wesentlichen hat die Erde ''4-5 Schalen'': [[Gestein|steinige]] [[Erdkruste]] (10 bis 80 km dick, unter [[Kontinent]]en 2-schichtig), zähflüssiger [[Erdmantel]] (bis zur Tiefe von durchschnittlich 2898 km) und flüssiger [[Erdkern]] aus Eisen mit einem festen Kern im Zentrum.
{{Siehe auch|Innerer Aufbau der Erde}}

Die Geodynamik erforscht die Prozesse, die in diesem System ablaufen. Bildhaft kann man die Erde als [[Wärmekraftmaschine]] sehen, welche die Wärme des Erdinnern in Bewegung umsetzt. Die dabei auftretenden [[Konvektion]]swirbel (dem Brodeln von heißem Wasser oder der obersten [[Sonne]]nschicht vergleichbar) sind der „Motor“ der großräumigen geodynamischen [[Phänomen]]e. Ihr bekanntestes ist die [[Plattentektonik]], die 1915 von [[Alfred Wegener]] als „Kontinentverschiebung“ angenommen, aber damals von fast niemandem geglaubt wurde.

=== Bewegung der Platten und Schollen ===
Nach heutigem Wissen sind jedoch die [[Kontinent]]e dabei eher passiv. Sie werden durch die Neubildung von [[Meeresboden]] mit einigen Zentimetern jährlich auseinandergedrückt, weil in den [[Mittelozeanischer Rücken|mittelozeanischen Rücken]] ständig neues Material aus dem Erdmantel aufsteigt und seitlich vom Rücken abkühlt. Da sich die Erde nicht ausdehnt, muss an anderer Stelle Material zurück in den Erdmantel gelangen. Dies geschieht vor allem an den [[Subduktion]]szonen im [[Pazifischer Ozean|Pazifik]], die den [[Pazifischer Feuerring|pazifischen Feuerring]] mit tausenden Vulkanen und hunderten Erdbeben pro Jahr bilden.

Was man früher nur aus [[Küstenform]]en (Wegener: Afrika/Südamerika), Geologie und [[Biologie]] vermutete (verwandte Gesteine und Pflanzen an den Kontinenträndern), kann man seit den [[1980]]ern direkt und cm-genau messen: mit Laser- und Satellitengeodäsie, mit verfeinerter globaler [[Global Navigation Satellite System|Satellitennavigation]] und mit Radiowellen fernster [[Quasar]]e, deren [[Laufzeitmessung|Laufzeit]]-Unterschiede an weltweit verteilten großen [[Radioteleskop]]en gemessen werden ([[VLBI]]).

Inzwischen kann man die [[Kontinentaldrift|Driftraten]] jeder Kontinental- und Meeresplatte (2–20 cm pro Jahr) auf millimetergenau angeben und geodynamisch modellieren. Die Übereinstimmung zwischen Messung und [[Theorie]] liegt bei den neuesten [[NIMA]]-Modellen bereits im cm-Bereich.

=== Tiefreichende geophysikalische Methoden ===
Neben den oben erwähnten geometrischen Messungen trägt auch z. B. die [[Magnetotellurik]] viel zum Verständnis der Erdkörpers bei. Die [[Leitfähigkeit]] von Erdkruste und oberstem Mantel – wo die Kontinente schwimmen – kann [[magnetisch]] untersucht werden. So zeigt die unter [[Mexiko]] subduzierte [[Cocosplatte]] erhöhte Leitfähigkeit weil sich [[mineral]]isches Wasser der abtauchenden Platte sammeln dürfte. Es erniedrigt den [[Schmelzpunkt]] von Gesteinen und lässt daher aus der Tiefe [[Magma]] aufsteigen – was die bekannten [[Vulkangürtel]] insbesondere um den [[Pazifischer Ozean|Pazifik]] erklärt.

Warum die [[Erde]] derart vielfältig „atmet“, aber [[Mars (Planet)|Mars]] oder [[Venus (Planet)|Venus]] nicht (mehr), ist noch weitgehend unklar. Es ist aber klar, dass die Erde einen großen [[Satellit (Astronomie)|Mond]] hat, und Venus und Mars nicht.

Etwa 90 % des [[Erdmagnetfeld]]es werden im tiefen Erdinnern erzeugt. Ob die [[Erdrotation]] im Mantel und im flüssigen [[Erdkern]] etwas unterschiedlich ist, wird in der [[Dynamotheorie]] erforscht. Die Modelle zur Erzeugung des Erdmagnetfeldes werden unter dem Begriff [[Geodynamo]] zusammengefasst. Es soll eines Tages erklärt werden, wie mechanische in magnetische [[Energie]] umgesetzt wird und wieso sich das Magnetfeld seit [[Jahrtausend]]en abschwächt – oder gar umpolt, wie es am [[Ozeanboden]] der letzten Jahrmillionen nachgewiesen wurde. In diesem Zusammenhang werden die [[Tide#Rückwirkungen auf Erde und Mond|Rückwirkungen auf Erde und Mond bei der Tide]] zunehmend in den Modellen berücksichtigt.

=== Oberflächennahe Geodynamik, geologische Störungen ===
Schon lange verstehen es die [[Geologe]]n, aus der Abfolge von Schichten ([[Formation (Geologie)|Formationen]]) sowie ihren Verbiegungen, Versetzungen oder [[Mineral]]gehalten, auf ihre Bewegung seit dem [[Tertiär (Geologie)|Tertiär]] zu schließen. So sind die [[Alpen|alpine]] und andere [[Gebirgsbildung]]en inzwischen gut erklärbar und zeigen z. B., dass der [[Sandstein]]-artige [[Flysch]] im [[Alpenvorland]] von Österreich, Bayern und der Schweiz aus [[Tiefsee]]gebieten des früheren [[Mittelmeer]]es stammt. Die [[Afrikanische Platte]] und ihr [[Adriatische Platte|adriatischer Sporn]] drückt seit Jahrmillionen nach Norden, was die [[Alpen]] aufgewölbt hat und bis heute noch anhält. Auch die [[Erdbeben]] in Südeuropa, der [[Türkei]] oder am Rand des [[Zagros]]-Gebirges sind so erklärbar.

Aber nicht nur im Hochgebirge werden Gesteinsschichten durch langanhaltenden [[Druck (Physik)|Druck]] in [[Falte (Geologie)|Falten]] gelegt. Bei weicherem Gestein sieht man Derartiges oft auch im [[Mittelgebirge]] und sogar im [[Hügelland]].

Wenn riesige Gesteinsschichten viele Kilometer weit verschoben werden, leuchtet ein, dass die Erdkruste verschiedene Risse bekommt. Solche [[geologische Störung]]en finden sich allerorts in Mitteleuropa. Manche von ihnen sind nicht mehr aktiv, an anderen jedoch zeigen sich [[rezent]]e [[Krustenbewegung]]en bis zu einigen cm/Jahr. Absinkenden Bewegungen in tektonischen Beckenlagen wie [[Pannonien]], [[Wiener Becken]], [[Oberrheingraben]] usw. stehen oft Hebungen in [[Gebirgszug|Gebirgsketten]] gegenüber.

In [[Sedimentbecken]] kommt es häufig vor, dass ein [[Nivellement]] mehrere solcher [[Störungslinie]]n quert. Wird diese genaue Höhenmessung (wie meist üblich) alle 30–50 Jahre wiederholt, zeigen die Höhendifferenzen aufeinanderfolgender Punkte einen zeitabhängigen Verlauf. So lässt sich ohne komplizierte Modelle feststellen, welche dieser oft Dutzende km langen Störungslinien noch aktiv sind.

== Angewandte Geophysik ==
=== Bindeglied Geophysik–Geodäsie ===
Die großräumiger wirksamen geodynamischen Kräfte rühren hingegen aus dem [[Erdinneres|Erdinneren]] her, weshalb man diesen Teil der Geodynamik bisher großteils der [[Geophysik]] zuordnete. Die moderne Geodynamik stellt heute eher ein Bindeglied zur [[Geodäsie]] dar, welche in den letzten Jahrzehnten
* durch neue Messmethoden – z. B. [[Laser]]-[[Distanzmessung]] und [[Global Positioning System|GPS]], satellitengestützte [[Gravimetrie]] und -[[Fernerkundung]]
* oder neue Möglichkeiten zur [[Modellierung]] – wie [[Geoinformationssystem|GIS]] und Ausgleichsrechnung, Monitoring der [[Erdrotation]] ([[IERS]]) und globaler Vorgänge ([[VLBI]])
zahlreiche geophysikalisch relevante [[Vermessungsnetz]]e und weltweite [[Bezugssystem]]e (vor allem [[ITRF]]) aufbaut. Neuere interdisziplinäre Aktivitäten entwickeln verschiedene Projekte aus [[Geotechnik und Geodäsie]], insbesondere was lokale [[Krustenbewegung]]en betrifft.

Auch die [[Astronomie]] trägt zu den letztgenannten Aspekten und zu großräumigen Bewegungsstudien entscheidend bei. So ist die Geodynamik zu einem Musterbeispiel für interdisziplinäre und internationale [[Kooperation]] geworden, bei der geodätische und physikalische Methoden sowie klein- und großmaßstäbige Arbeitsweisen zusammenwirken.

=== Monitoring von Georisiken ===
Viele der früheren Massenbewegungen werden erst im Zuge von [[Bohrung]]en oder Bodenuntersuchungen festgestellt, wenn ein großes [[Gebäude]] errichtet, ein [[Tunnel]] gebaut oder ein [[Erdölfeld]] seismisch oder gravimetrisch ausgelotet ([[Exploration (Geologie)|exploriert]]) wird. Heute lassen sich solche Risiken schon im Vorfeld aufklären.

Die Umgebung von Solifluktion, möglichen Erdrutschen, instabilen Felsformationen, in aktiven Magmagebieten und die großen [[Tunnel]]bauten werden dauernd geodätisch-elektronisch überwacht ([[Monitoring]]), um bei allfälliger Beschleunigung der Bewegung einen [[Alarm]] auslösen zu können. Die geophysikalischen Dienste erforschen sie unter dem Stichwort ''[[Georisiken]]''.

Auf feuchten Hängen kriecht oft die oberste Bodenschicht talwärts, was am [[Säbelwuchs]] kleiner Bäume zu erkennen ist: sie trachten senkrecht zu wachsen – und müssen sich deshalb einige Jahre lang dauernd hangaufwärts krümmen. Auf Grashängen im [[Gebirge]] sieht man manchmal kahle Stellen ([[Blaike]]n), wo deshalb die Grasnarbe abreißt und wie ein gewellter Teppich nach unten rutscht. Solche Bewegungen beschleunigen sich oft nach heftigen [[Regen]]fällen; die Durchfeuchtung bzw. [[Erosion (Geologie)|Erosion]] kann dann sogar zum Abgang von [[Mure]]n führen. Daher ist auch Zusammenarbeit mit [[Ökologie]], [[Forstwirtschaft]] und [[Garten- und Landschaftsbau|Landschaftsbau]] von Bedeutung ([[Bannwald]], [[Aufforstung]], Erosionsbegrenzung).

=== Tunnelbau, diskordante Schichten und Bergschäden ===
Dass sich auch massives Gestein bewegen kann, ist dem [[Bergmann]] und dem Techniker im [[Tunnelbau]] seit langem geläufig. Viele [[Stollen (Bergbau)|Stollen]] werden durch den [[Gebirgsdruck]] laufend verengt, und die Wände eines Tunnels müssen im Regelfall befestigt werden.

Gründliche geodynamische Erforschung dieser Erscheinungen und Kräfte haben zur Entwicklung der [[Neue Österreichische Tunnelbauweise|Neuen Österreichischen Tunnelbauweise]] (NÖT) geführt, wo sich das Gestein durch gute Wahl des [[Querschnitt (Mechanik)|Querschnitts]] ''selber'' stützt.

Ein anderes Problem ist der unerwartete [[Wassereinbruch]] im Tunnel. Er tritt häufig bei [[diskordant]]er Schichtung auf.

In den Bereich der Geodynamik zählt auch die [[Bergschaden]]kunde. Sie untersucht allerdings keine ''natürlichen'' Effekte, sondern durch den [[Bergbau]] verursachte Bodenbewegungen. In erster Linie sind es [[Hebung (Geologie)|Senkungen]], die sich langsam von verfallenden Stollen zur [[Erdoberfläche]] fortsetzen, doch auch die Mechanik von [[Halde]]n und andere Erscheinungen zählen hierzu.

=== Dynamische Simulation ===
Ein weiteres Werkzeug der Geodynamiker heißt [[Computational physics]]. Dort werden in aufwändigen und daher sehr rechenintensiven Computersimulationen die Gesteins- und Schichtparameter so lange verändert, bis das Modell ein realistisches Verhalten aufweist. Wegen der großen Datenmengen (die Simulationen umfassen große Teile der Erde, was zu vielen Millionen Gitterpunkten führt, und simulieren Abläufe über Millionen von Jahren) sind ausgereifte [[Numerische Mathematik|numerische Verfahren]], leistungsfähige [[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Hochleistungsrechnen|Hochleistungsrechner]] bzw. [[Computercluster]] nötig.

== Geophysikalische Dienste ==
Wegen dieser Verflechtung und des [[öffentlich]]en Interesses wurden in den meisten Staaten Behörden, Forschungs- oder [[Versuchsanstalt]]en etabliert, die Daten über die wichtigsten geodynamischen Prozesse sammeln, interpretieren und teilweise auch [[Vorhersage]]n treffen:
* [[Baugeologie]] und [[Erdrutsch|Rutschgebiete]],
* [[Erdbeben]] und gefährdete Zonen
* aktive [[Vulkan]]e (außerhalb Mitteleuropas), [[Tsunami]]s usw.

Für Erdbeben, aber auch andere geophysikalische Themen sind wichtige Informationsstellen:
* [[Erdbebendienst]]e in Deutschland: [http://sdac.hannover.bgr.de/index2.html BGR Hannover], [http://www.gfz-potsdam.de/geofon/seismon/ GFZ Potsdam], [http://www.erdbeben-in-bayern.de/ Bayern], [http://www.dgg.tu-berlin.de/dgg/mitteilungen/2003_2/Teil%20III.pdf Hessen], [http://www.gd.nrw.de/l_y.htm NRW] und andere
* Erdbebendienst in den USA: [[USGS]]
* Österreich: [[Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik]] [http://www.zamg.ac.at/], [http://www.noezsv.at/wastun/erdbeben/vorhersage.htm Bebenvoraussage/Schutz]
* Schweiz: [http://www.seismo.ethz.ch/ Schweizerischer Erdbebendienst] und [http://www.bebende.ch/ Bebende Schweiz]
* [http://www.oge.or.at/oge_links.htm Links nach Tschechien, Ungarn, Italien und weltweit]

== Siehe auch ==
* [[Bohrlochgeophysik]]

== Literatur ==
* Evgenij V. Artjuškov: ''Geodynamics.'' Elsevier, Amsterdam 1983, ISBN 0-444-42162-9
* [[Donald L. Turcotte]], [[Gerald Schubert]]: ''Geodynamics.'' 3. Aufl., Cambridge Univ. Pr., Cambridge 2014, ISBN 978-0-521-18623-0
* [[Klaus Strobach]]: ''Unser Planet Erde: Ursprung und Dynamik.'' Borntraeger, Berlin und Stuttgart 1991, ISBN 3-443-01028-8.
* Kurt Stüwe: ''Einführung in die Geodynamik der Lithosphäre: quantitative Behandlung geowissenschaftlicher Probleme.'' Springer, Berlin 2000, ISBN 3-540-67516-7.

== Weblinks ==
zu großräumiger Geodynamik:
* [http://www.dynamik-des-erdinnern.de/ Arbeitskreis Dynamik des Erdinnern der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft]
* [http://www.zamg.ac.at/erdbeben/aktuell/?ts=1207809181 Erdbebendienst ZAMG Wien, Aktuelle Beben]
* [http://www.uni-muenster.de/Physik/DEK/FB-Brosch/Geo.html#geodyn Geodynamik an der Univ. Münster]
* [http://www.geophys.ethz.ch/ Geophysik an der ETH Zürich]
* [http://www.tu-dresden.de/ipg/studium.html Institut für Planetare Geodäsie an der TU Dresden]
* [http://www.scotese.com/natlanim.htm Eine Animation über Entwicklung und "Wachsen" des Atlantiks.]


== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4020212-4}}

[[Kategorie:Geophysik]]
[[Kategorie:Geodynamik| ]]

Geodynamik - Versionsgeschichte

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