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[[Datei:Erdkruste.png|miniatur|300px|Übergang von ozeanischer und kontinentaler Kruste an einem passiven Kontinentalrand. Darstellung stark vereinfacht]]

Als '''ozeanische Erdkruste''', kurz auch '''ozeanische Kruste''', bezeichnet man den ozeanischen Anteil der [[Erdkruste]] im [[Innerer Aufbau der Erde|Schalenbau der Erde]]; sie ist damit Teil der [[Lithosphäre]]. Die ozeanische Erdkruste besteht wie die [[kontinentale Erdkruste]] zu einem Großteil aus [[Silicium]] und [[Sauerstoff]], besitzt jedoch im Gegenteil zu dieser einen höheren [[Magnesium]]anteil, weshalb von manchen Autoren die stark vereinfachende Abkürzung '''Sima''' oder '''SiMa''' verwendet wird (im Gegensatz zu ''SiAl'' für die kontinentale Erdkruste).

Wie die Lithosphäre der Kontinente steht auch die ozeanische Lithosphäre im [[Isostasie|isostatischen]] Gleichgewicht mit der [[Asthenosphäre]] des oberen [[Erdmantel]]s.

== Entwicklungsprozess ==
Die ozeanische Erdkruste wird entlang der [[Mittelozeanischer Rücken|mittelozeanischen Rücken]] ständig neu aufgebaut, ein Vorgang, den man als [[Ozeanbodenspreizung]] bezeichnet, dabei kommt es fast zeitgleich auch zur sogenannten [[Ozeanbodenmetamorphose]], durch die vor allem eine Hydratisierung der Kruste erfolgt (OH-Ionen werden in Minerale eingebaut). Den [[Divergenz (Geologie)|divergierend]]en Plattengrenzen folgend, reißt hier die ozeanische Kruste auf, [[Magma]] des [[Oberer Erdmantel|oberen Erdmantels]] strömt nach und formt dabei neue Kruste. Die Geschwindigkeit, mit der die ozeanische Erdkruste divergiert, bezeichnet man als ''Spreizungsrate''. Diese ist für verschiedene Gebiete unterschiedlich, auch über die Zeit kann sie sich ändern. Während diese neue Kruste abkühlt und an Mächtigkeit zunimmt, wandert sie zusammen mit der schon älteren Kruste fließbandartig von ihrem Ursprungsort weg. An der Plattengrenze zu einer [[Kontinentale Erdkruste|kontinentalen Erdkruste]] oder einer weniger dichten ozeanischen Erdkruste (z. B. im Westpazifik) taucht die ozeanische Erdkruste unter diese ab ([[Subduktion]]), eine [[Tiefseerinne]] zeigt sich an der Oberfläche. Dies ist möglich, da mit dem Abkühlen der aus [[Magma|magmatischem Material]] gebildeten ozeanischen Kruste die Dichte der Kruste zunimmt und sogar die Dichte des darunter liegenden oberen Erdmantels übertreffen kann.<ref>Frisch, Wolfgang; Meschede, Martin: Plattentektonik - Kontinentverschiebung und Gebirgsbildung. Verlag Darmstadt Wissenschaftliche Buchgesellschaft, 2005. S. 101</ref><ref>Wolfgang Frisch, Martin Meschede, Ronald Blakey: Plate Tectonics - Continental Drift and Mountain Building. Springer Verlag 2010.</ref> Beim Absinken wird das Krusten-Material [[Metamorphose (Geologie)|umgewandelt]], und dabei ausscheidendes Wasser<ref>[http://www.min-web.de/subdukti.htm Subduktion], min-web.de</ref> verursacht beispielsweise [[Schichtvulkan]]e auf der darüber liegenden Erdkruste.

=== Ursachen ===
Als Erklärung für die Bewegung ([[Plattentektonik]]) der ozeanischen Erdkruste gibt es mehrere Modelle. Ein Modell sieht die Konvektion des Erdmantels (siehe auch [[Mantelkonvektion]]) als Ursache an, wobei mittels Reibung die Erdkruste bewegt wird. In einem weiteren Modell geht man davon aus, dass die ozeanische Erdkruste an den mittelozeanischen Rücken aufgrund der Schwerkraft auseinandergezogen wird (Rückenschub, [[Englische Sprache|engl.]] ''ridge push'') und an den Subduktionszonen durch die abtauchende Erdkruste hinabgezogen wird (Plattenzug, engl. ''slab pull''). Bei diesem Modell sind weitere Kräfte vorhanden, wobei es umstritten ist, welche der Kräfte die größte Rolle spielt.<ref>[http://www.umich.edu/~gs265/tecpaper.htm University of Michigan: Plate Driving Forces and Tectonic Stress]</ref>

== Eigenschaften ==
Die für die Oberflächengestalt des festen Erdkörpers und plattentektonische Prozesse sehr bedeutsame durchschnittliche [[Dichte (Physik)|Dichte]] der ozeanischen Erdkruste wird in Lehrbüchern für gewöhnlich mit Werten von 2,9 bis 3,0 g/cm3 angegeben.<ref>Lee Karp-Boss, Emmanuel Boss, Herman Weller, James Loftin, Jennifer Albright: ''Teaching Physical Concepts in Oceanography.'' The Oceanography Society, 2007 ([https://tos.org/hands-on/teaching_phys_concepts.pdf PDF]), S. 7</ref>

=== Dicke ===
Normale ozeanische Erdkruste hat eine Dicke von 7 km ± 1 km bis zur [[Mohorovičić-Diskontinuität]], ist also zwischen 6 km und 8 km [[Mächtigkeit (Geologie)|mächtig]]. An [[Transform-Störung|Transform-Zonen]] und bei mittelozeanischen Rücken mit besonders hohen Spreizungsraten nimmt die Dicke aufgrund der hohen Magmaproduktion deutlich zu.<ref>[[#Literatur|Frisch & Meschede 2005]], S. 71</ref> In der Nähe von Hot-Spots beträgt die Dicke etwa 11 km, sie kann über dem Zentrum eines Hot-Spots bis zu 20 km betragen.<ref>{{Literatur|Autor=Robert S. White, Dan McKenzie, R. Keith O’Nions |Titel=Oceanic Crustal Thickness From Seismic Measurements and Rare Earth Element Inversions |Sammelwerk=Journal of Geophysical Research |Band=97(B13) |Seiten=19683–19715 |Jahr=1992 |DOI=10.1029/92JB01749}}</ref> An den Stellen, wo Inseln oder [[Inselbogen|Inselbögen]] liegen, beträgt die Dicke der ozeanischen Erdkruste zwischen 15 km und 30 km. Gelegentlich schließt die ozeanische Kruste auch kleine Stücke kontinentaler Kruste ein, wodurch die Dicke dann mehr als 30 km betragen kann.

Für die Höhen- bzw. [[Bathymetrie|Tiefenwerte]] der entsprechenden Oberflächenformen ist dabei die durchschnittliche Tiefe der Ozeane von ca. 3700 m.{{FN|*}} zu berücksichtigen.

{{FNBox|
{{FNZ|*|Hier sind die Werte in den Ozeanographie-Lehrbüchern nicht einheitlich. So werden bei Stewart (2008) 3400 m<ref>Robert H. Stewart: ''Introduction To Physical Oceanography.'' Texas A&M University, 2008 ([https://drive.google.com/file/d/1NVpCNP8iq2HXPOCvyFJSUKvMW88PG7iv/view PDF]), S. 25</ref>, bei Garrison & Ellis (2014) 3800 m<ref>Tom Garrison, Robert Ellis: ''Oceanography: An Invitation to Marine Science.'' 9. Auflage. Cengage Learning, Belmont (CA) 2014, ISBN 978-1-305-10516-4, S. 111</ref> und bei Pinet (2009) „4 Kilometer“<ref>Paul R. Pinet: ''Invitation to oceanography.'' 5. Auflage. Jones and Bartlett Publishers, Sudbury (MA) 2009, ISBN 978-0-7637-5993-3, S. 355</ref> angegeben.}}
}}

=== Alter und Entstehung ===
[[Datei:Age of oceanic lithosphere.png|mini|hochkant=1.8|Weltkarte mit Verzeichnung des Alters der ozeanischen Kruste. Die roten Bereiche markieren die jüngsten Krustenabschnitte entlang der Mittelozeanischen Rücken, die blauen und lila Bereiche die ältesten Krustenabschnitte, die teils in der Nähe der Subduktionszonen des Westpazifik liegen und teils an passiven Kontinentalrändern. Der im Perm gebildete Ozeanboden des östlichen Mittelmeers ist pink markiert.]]

Die bei Tiefbohrungen in den Weltmeeren als Meeresboden vorgefundene heutige ozeanische Lithosphäre ist kontinuierlich in den letzten 200 Mio. Jahren ([[Jura (Geologie)|Jura]], [[Kreide (Geologie)|Kreidezeit]] und [[Känozoikum]]) entstanden. Währenddessen gab es Schübe mit erhöhten [[Ozeanbodenspreizung|Spreizungsraten]]. Die ozeanische Lithosphäre unter den Weltmeeren ist nirgends älter als [[Jura (Geologie)|Jura]]. Einige der ältesten Teile liegen im Atlantischen Ozean vor der Ostküste Nordamerikas und im Pazifik östlich des [[Marianengraben]]s. Das durchschnittliche Alter der heutigen ozeanischen Lithosphäre beträgt 80 Millionen Jahre. Das Verschwinden von ozeanischer Kruste durch Abtauchen an [[Plattentektonik|konvergenten Plattengrenzen]] hat seine Ursache darin, dass die ozeanische Kruste weniger differenziert und dadurch dichter ist als die kontinentale Kruste ([[Subduktion]]).

Das östliche [[Mittelmeer]] bildet eine Ausnahme. Dort ist Ozeanboden erhalten, der nahezu 280 Mio. Jahre alt ist ([[Perm (Geologie)|Perm]]).

Durch besondere Prozesse bei der [[Gebirgsbildung]] können allerdings Reste von ozeanischer Erdkruste an Land gelangen ([[Obduktion (Geologie)|Obduktion]]), sodass diese Reste ein wesentlich höheres Alter aufweisen. Diese [[Ophiolith]]e genannten Vorkommen bieten außerdem, abgesehen von ozeanischen Tiefbohrungen (zum Beispiel die des [[Ocean Drilling Program]]s, ODP), die einzige Möglichkeit, den Aufbau der ozeanischen Erdkruste im Detail zu beobachten. Die ältesten bekannten Ophiolithe sind 2,5, eventuell sogar 3,8 Mrd. Jahre<ref>Harald Furnes, [[Minik Rosing]], Yildirim Dilek, Maarten de Wit, Isua supracrustal belt (Greenland)—A vestige of a 3.8 Ga suprasubduction zone ophiolite, and the implications for Archean geology, Lithos, Volume 113, Issues 1–2, November 2009, Pages 115–132, {{ISSN|0024-4937}}, {{doi|10.1016/j.lithos.2009.03.043}}.</ref> alt (siehe auch [[Isua-Gneis]]).<ref>Frisch & Meschede: Plattentektonik. Darmstadt, 2011. 4. Auflage.</ref>

Planetar gesehen zählt ozeanische Kruste zu den sekundären Krusten, die es auch auf [[Mars (Planet)|Mars]] und [[Venus (Planet)|Venus]] gibt. Die Kruste entstand vermutlich bereits relativ früh, eine ähnliche Kruste gab es wohl bereits innerhalb der ersten Milliarde Jahre der Erdgeschichte. Voraussetzung für die Bildung ist nur ein bereits vorhandener [[silikat]]ischer [[Erdmantel]] (was wohl bereits vor 4,45 Mrd. Jahren der Fall war)<ref>Claude J. Allègre, Gérard Manhès, Christa Göpel, The age of the Earth, Geochimica et Cosmochimica Acta, Volume 59, Issue 8, April 1995, Pages 1445–1456, {{ISSN|0016-7037}}, {{doi|10.1016/0016-7037(95)00054-4}}.</ref>, der [[Anatexis|teilweise aufgeschmolzen]] wird.<ref>S. Ross Taylor, Scott McLennan, Planetary Crusts: Their Composition, Origin and Evolution. Cambridge Planetary Science, 2009. ISBN 0-521-84186-0. Seite 22 f., 208</ref>

=== Tiefenverlauf am Ozeanboden ===
Die Oberfläche der ozeanischen Kruste ist identisch mit den [[Ozeanboden|Ozeanböden]] unterhalb der Tiefsee-[[Sedimente und Sedimentgesteine|Sediment]]e. Nachdem das Magma an einem mittelozeanischen Rücken bis zum Ozeanboden aufgestiegen ist, fängt es an abzukühlen. Dadurch nimmt die Dichte des Gesteins zu und somit auch die Meerestiefe. Mit Hilfe der [[Bathymetrie]] lässt sich bis zu einem Alter von etwa 70 Millionen Jahren ein Tiefenverlauf messen, der einer solchen Annahme entspricht. Es ergibt sich eine vereinfachte Funktion (Sclater-Formel)<ref>David T. Sandwell: {{Webarchiv|url=http://topex.ucsd.edu/geodynamics/07cooling.pdf |wayback=20070221091546 |text=Einfache Formel für die Ozeantiefe als Funktion der Zeit (Gleichung 38) }} (PDF; 1,4 MB)</ref> für die Ozeantiefe, die nur von der Meerestiefe des Mittelozeanischen Rückens (≈2,5 km) und der verflossenen Zeit abhängt:
:<math>\text{Meerestiefe in km}=2{,}5+0{,}35\cdot\sqrt{\text{Alter der Kruste in Mio. Jahren}}</math>
Für ältere Teile der Kruste wird die zugehörige Kurve noch flacher und die Abhängigkeit der Tiefe vom Alter kann durch eine [[Exponentialfunktion]] vom Typ
:<math>T-e^{-k\cdot\text{(Alter in Mio. Jahren)}}</math>
mit zwei positiven Konstanten T und k angenähert werden. Der tatsächliche Verlauf ist in der Regel gestört, beispielsweise durch den Einfluss von [[Hot-Spot (Geologie)|Hot-Spot]]s.

An den auseinanderweichenden (divergierenden) Plattengrenzen wölbt sich die ozeanische Erdkruste unterschiedlich stark auf, wobei ein Mittelozeanischer Rücken nur der unmittelbar an der Plattengrenze befindliche Teil ist. Die komplette Aufwölbung kann einen Bereich von mehreren hundert Kilometern rechts und links der Plattengrenze umfassen, während der Rücken selbst nur wenige Kilometer breit ist.<ref>[http://www.whoi.edu/oceanus/viewImage.do?id=5059&aid=2399 Ergebnisse des MELT-Experiments], whoi.edu</ref> Die Größe der Aufwölbung entspricht nicht nur der unterschiedlich hohen [[Ozeanbodenspreizung]], sondern führt auch zu einer Änderung der weltweiten Höhe des [[Meeresspiegel]]s über geologische Zeiträume hinweg. So zeigt sich eine hohe Spreizungsrate zusammen mit einem erhöhten Meeresspiegel und eine niedrigere Rate mit einem niedrigeren Meeresspiegel. Beispielsweise hat in der Zeit zwischen dem späten [[Jura (Geologie)|Jura]] und der späten [[Kreide (Geologie)|Kreide]] unter anderem deshalb der Meeresspiegel um 270 m höher als heute gelegen.<ref>H. Seyfried, R. Leinfelder: {{Webarchiv|url=http://www.geologie.uni-stuttgart.de/edu/msp/msp_pop2.html |wayback=20070428094154 |text=Meeresspiegelschwankungen – Ursachen, Folgen, Wechselwirkungen }}</ref>

=== Seismische Eigenschaften ===
Die Geschwindigkeit der [[Seismische Welle|P-Wellen]] in ozeanischer Erdkruste beträgt etwa 7 km/s und ist damit größer als die Geschwindigkeit bei kontinentaler Kruste von etwa 6 km/s. Die Geschwindigkeit der seismischen Wellen ist bei einer dünneren und älteren (da kälteren) Kruste höher. Die Geschwindigkeit der [[Seismische Welle|S-Wellen]] beträgt etwa 4 km/s.

=== Aufbau und Zusammensetzung ===
[[Datei:Simplified Earth's Crust Structure.jpg|mini|Vereinfachte Struktur der Erdkruste, Vergleich zwischen gemittelter kontinentaler und ozeanischer Kruste.]]
Die ozeanische Erdkruste weist aufgrund ihrer Entstehung an den mittelozeanischen Rücken einen typischerweise dreilagigen Bau aus [[Magmatisches Gestein|magmatischen Gesteinen]] auf, der mit zunehmender Entfernung von einer zunehmend dickeren Sedimentschicht überdeckt wird. Alle drei Lagen bestehen hauptsächlich aus [[Basalt]] und [[Gabbro]], dem zugehörigen [[Tiefengestein]]. Diese Gesteine sind im Vergleich zu denen der kontinentalen Erdkruste ärmer an [[Siliziumdioxid]] (ca. 50 %) und bestehen vor allem aus den Mineralen [[Diopsid]] und [[Plagioklas]].

Die oberste Lage ozeanischer Erdkruste besteht aus einem etwa einen Kilometer dicken Paket aus [[Kissenlava]], die von massigen [[Dolerit]]gängen durchsetzt werden (Dolerit ist eine Spezialform von Basalt). Die [[Gang (Geologie)|Gänge]] stehen entweder steil oder liegen waagrecht ([[Lagergang|Lagergänge]]). Die steil stehenden Gänge bilden die Zufuhrzonen für die Kissenlaven ebenso wie für die Lagergänge.

Zur Tiefe hin werden die Gänge immer häufiger, bis das Gestein ausschließlich aus steil stehenden Doleritgängen besteht. Diese zweite Zone ist etwa ein bis zwei Kilometer dick und ähnelt im Querschnitt einem Paket von aufrecht gestellten Karten, sie wird deshalb im Englischen als ''[[Sheeted-Dike-Komplex|sheeted dike complex]]'' bezeichnet. Die einzelnen Gänge besitzen eine gröber auskristallisierte Innenzone, die an beiden Seiten von fein kristallinem bis glasartigem Material umgeben ist. Die feinkörnigen Zonen gehen darauf zurück, dass das glutflüssige Material beim Aufdringen durch eine kühlere Gesteinszone in den Außenbereichen durch Abkühlung rasch erstarrte, so dass sich keine großen Kristalle bilden konnten. In vielen Fällen lässt sich beobachten, dass ein aufsteigender Gang die noch nicht völlig erstarrte Zentralzone eines älteren Ganges als Aufstiegsweg benutzt hat, so dass der ältere Gang aufgespalten wurde. Jede der beiden Hälften ist dann auf einer Seite feinkörnig ausgebildet und auf der anderen Seite grobkörnig.

Die Gangzone wird von grobkörnigen Gabbros unterlagert. Sie entstammen der Magmakammer, welche den mittelozeanischen Rücken unterlagert und von Schmelzen aus dem Erdmantel gespeist wird. Im Zuge der Ozeanbodenspreizung werden die Ränder der Magmakammer auseinandergedrückt, und das randliche Material erstarrt. Diese Gabbrozone besitzt eine Dicke von zwei bis fünf Kilometern, abhängig von der Ausbreitungsrate des Meeresbodens. Bei hoher Ausbreitungsrate ist die Magmaproduktion entsprechend groß, so dass die Gabbrozone eine höhere Mächtigkeit besitzt. Die Basis der Gabbrolage wird oft von gebänderten Gabbros und [[Peridotit]]en gebildet. Sie entstehen durch das Absinken von früh entstandenen Kristallen, die aufgrund ihrer hohen Dichte in der Magmakammer absinken und einen Bodensatz bilden. Die Bänderung geht vermutlich auf die Scherbewegung zwischen ozeanischer Kruste und dem unterlagernden Erdmantel zurück.

Unterlagert werden die drei Lagen der ozeanischen Kruste von Material des oberen Erdmantels, das durch die Schmelzvorgänge verändert wurde, die zur Bildung des aufsteigenden Magmas geführt haben. Die ursprüngliche Zusammensetzung des oberen Erdmantel ist die eines [[Lherzolith]]s, einem Gestein aus den Mineralen [[Olivin]], [[Enstatit]] und Diopsid. Die Magmenbildung führt dazu, dass dem Lherzolith vor allem der Diopsidanteil entzogen wird, so dass ein vor allem aus Olivin und Enstatit bestehendes Gestein ([[Restit]]) zurückbleibt, der [[Harzburgit]].

== Beforschung ==
Die ozeanische Erdkruste kann durch Bohrungen über den Einsatz von Sonden und mittels der Gewinnung von [[Bohrkern]]en untersucht werden.

[[Seismik]] erlaubt Rückschlüsse von der Ausbreitung von Druck- und Scherungswellen auf die Schichtung von Materialien mit unterschiedlichen Wellenausbreitungseigenschaften und die Geometrie des Zusammenhalts.

Beispielsweise soll das japanische Forschungsschiff [[Chikyū]] bis zum Jahr 2030 damit beginnen die etwa 6–7 km dicke ozeanische Kruste zu durchbohren und erstmals überhaupt in der Menschheitsgeschichte den oberen Erdmantel anzubohren. Derzeit wird noch nach einer passenden Örtlichkeit gesucht.<ref>jamstecchannel: [https://www.youtube.com/watch?v=yuu0QcnOVbo Scientific Deep Sea Drilling and Coring Technology] youtube.com, Video 14:54, 12. November 2013, abgerufen im Februar 2018. – Animation: Bohrmethoden, Gewinnung und Analyse von Bohrkernen.</ref><ref>{{Internetquelle |autor=Ben Westcott, Junko Ogura |url=https://edition.cnn.com/2017/04/07/asia/japan-drill-mantle/index.html |titel=Scientists want to be first to drill into the Earth's mantle |werk=edition.cnn.com |sprache=en |datum=2017-04-08 |abruf=2024-02-13}}</ref>

== Literatur ==
* {{Literatur|Autor=[[Wolfgang Frisch (Geologe)|Wolfgang Frisch]], [[Martin Meschede]] |Titel=Plattentektonik |Verlag=Wissenschaftliche Buchgesellschaft |Jahr=2005 |ISBN=3-534-15834-2}}

== Weblinks ==
* {{DNB-Portal|4401814-9}}
* [https://all-geo.org/metageologist/2012/09/oceanic-crust-that-sinking-feeling/ Simon Wellings: ''Oceanic crust – that sinking feeling''], All-Geo-Blogs, Metageologist, 9. September 2012 (englisch)

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4401814-9}}

[[Kategorie:Erdkruste]]
[[Kategorie:Plattentektonik]]

Ozeanische Erdkruste - Versionsgeschichte

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