/Erstes Kapitel./ #Landbrücken, Permanenz der Ozeane und Isostasie# 1
Die Schrumpfungshypothese 1. -- Betrag des Gebirgszusammenschubs
2. -- Flachseenatur der marinen Ablagerungen 3. -- Isostasie 4.
-- Hebung der Strandlinien 4. -- Nachhinken des isostatischen
Ausgleichs 5. -- Mächtigkeit der Sedimente in Geosynklinalen 5. --
Massendefizit unter Gebirgen 5. -- Schwerkraft auf den Ozeanen 5.
-- Dicke der Lithosphäre nach der Isostasie 6. -- Keine Isostasie
für kleine Dimensionen 6. -- Hypothese der Brückenkontinente 7.
-- Schelfbrücken 8. -- Die Permanenzhypothese 9. -- Horizontale
Verschiebungen der Kontinente 10. -- Geschichtliche Bemerkungen 11.
/Zweites Kapitel./ #Die Natur der Tiefseeböden# 13
Barysphärische Natur der Tiefseeböden 13. -- Das doppelte
Niveau der Erdrinde 14. -- Aufreißen der Lithosphäre als
Kompensation der Gebirgszusammenschübe 16. -- Vulkanische
Gesteinsfunde bei Dredschzügen 17. -- Größere Magnetisierbarkeit
des Tiefseebodens 18. -- Schlichtheit des Tiefseebodens 19. --
Fehlen von Faltengebirgen am Meeresboden 19. -- Fortpflanzung von
Erdbebenwellen in kontinentalen und in ozeanischen Gebieten 20.
/Drittes Kapitel./ #Geophysikalische Erläuterungen# 21
Sial und Sima 22. -- Spezifische Gewichte 23. --
Schollenmächtigkeit nach /Hayford/ und /Helmert/ 24. --
Schmelztemperaturen 25. -- Starrheitsgrad der Erde 26. --
Zähflüssigkeit des Simas 27. -- Deformierbarkeit des Sials 28.
/Erscheinungen der Kontinentaltafeln/ 29
Schelfgebiete 29. -- Gebirgsfaltung 30. -- Größere Mächtigkeit der
Sedimente in Gebirgen 30. -- Faltung unter Wahrung der Isostasie
31. -- Abschmelzung von unten 32. -- Vergleich des Zusammenschubs
mit der Höhe der Gebirge 32. -- Staffelfalten 33. -- Abtragung
unter Wahrung der Isostasie 33. -- Kräfte der Gebirgsfaltung 34.
-- Faltung am Vorderrand triftender Schollen 35. -- Äquatorialer
Faltungsgürtel 35. -- Spaltung 36. -- Die ostafrikanischen Brüche
36. -- Das Dreieck zwischen Abessinien und der Somalihalbinsel 37.
-- Eindringen des Simas in die Spalte 38. -- Niederbruch größerer
Gebiete durch Dehnung 39.
/Erscheinungen des Kontinentalrandes/ 39
Schwerestörung am Kontinentalrand 40. -- Druckverhältnisse am
Kontinentalrand 41. -- Vulkanismus 42. -- Die ostasiatischen
Inselgirlanden 42. -- Parallelerscheinungen dazu 47. -- Gleiten der
Randketten 48. -- Atlantischer und pazifischer Küstentypus 51.
/Erscheinungen der Tiefseeböden/ 52
Entblößung des hochtemperierten Simas unter Wasser 52.
-- Verschiedene Tiefe der Ozeane 53. -- Verteilung der
Tiefsee-Sedimente 53. -- Erklärung der Tiefenunterschiede
durch Temperaturunterschiede 54. -- Strömungen im Sima 54. --
Mittelatlantische Bodenschwelle 55. -- Tiefseerinnen 56.
/Viertes Kapitel./ #Die Verschiebungen der Kontinentalschollen# 58
Die Panthalassa 58. -- Erstes Aufreißen und Zusammenschub der
Lithosphäre 58. -- Hypsometrische Kurve der Erdoberfläche für
die Vorzeit und die Zukunft 59. -- Allmähliche Abnahme der
Faltungsvorgänge in der Erdgeschichte 60. -- Rekonstruktion der
Kontinentalschollen für das Karbon 61. -- Landbrücken nach /Arldt/
64.
/Die atlantische Spalte/ 66
Rekonstruktion der atlantischen Gebiete für das Eozän 67.
-- Parallelität der atlantischen Küsten 70. -- Früherer
Landzusammenhang zwischen Nordamerika und Europa 71. -- Geologische
und tektonische Brücken 73. -- Frühere Landverbindung zwischen
Südamerika und Afrika 77. -- Streichrichtungen im Urgebirge 77.
-- Karbonische Faltung in Südafrika und bei Buenos-Aires 79.
-- Unwahrscheinlichkeit des Zufalls 80. -- Die amerikanische
Landbrücke 80. -- Die nordpazifische Landbrücke 81.
/Lemurien/ 82
Frühere Landverbindung zwischen Madagaskar und Dekan 82. --
Betrag der Himalaja-Faltung 83. -- Randliche Spuren des großen
Zusammenschubs 83. -- Ablösung Madagaskars von Afrika 84. --
Abspaltung Vorderindiens von Madagaskar 84.
/Gondwana-Land/ 85
Dreifache Beziehungen der australischen Lebewelt 86. -- Die
gondwanische Brücke 86. -- Die antarktische Brücke 87. -- Die
hinterindische Brücke 89. -- Die Tiefenkarte der Sunda-Inseln
89. -- Angliederung Australiens an Vorderindien 90. -- Die
australischen Kordilleren und Neuseeland 91. -- Unsicherheit der
Angliederung Australiens an Antarktika 91.
/Fünftes Kapitel./ #Polwanderungen# 92
Theoretische Zulässigkeit großer Polwanderungen 92. -- Geologische
Notwendigkeit der Annahme von Polwanderungen 96. -- Theorien von
/Reibisch/ und /Kreichgauer/ 97. -- Methodische Vorbemerkungen 98.
-- Kurve der Breitenänderungen 100. -- Pollage in der Eiszeit 102.
-- Pollage im Pliozän 107. -- Im Miozän 107. -- Im Oligozän 108. --
Im Eozän 109. -- Im Paleozän 110. -- In der Kreide 110. -- Im Jura
112. -- In der Trias 113. -- Im Perm und Karbon 113. -- Im Devon
118. -- Tabellarische Übersicht der Pollagen 118.
/Sechstes Kapitel./ #System, Ursachen und Wirkungen der
Kontinentalverschiebungen# 119
Polflucht 119. -- Westwanderung 120. -- Ursache der Polflucht 121.
-- Ursache der Westwanderung 122. -- Polwanderungen als Folge von
Kontinentalverschiebungen 122. -- Meridionale Spaltungen 123. --
Entstehung der mittelmeerischen Bruchzone 124. -- Transgressionen
als Folge von Polveränderungen 124.
/Siebentes Kapitel./ #Nachweis der Kontinentalverschiebungen durch
astronomische Ortsbestimmung# 125
Absolutes Zeitmaß der geologischen Abschnitte 126. -- Die nach
der Verschiebungstheorie zu erwartenden Abstandsänderungen 127.
-- Nachweis der Verschiebung Grönlands 127. -- Die Frage der
Verschiebung Nordamerikas 129. -- Säkulare Breitenabnahme der
europäischen und nordamerikanischen Sternwarten 130.
Erstes Kapitel.
Landbrücken, Permanenz der Ozeane und Isostasie.
Die heutige Geologie steht im Zeichen eines Wechsels ihrer
zusammenfassenden Grundanschauungen. Bis heute herrscht noch, wenn
auch nicht mehr unbestritten, die von /Dana/, /Albert Heim/ und
/Eduard Suess/ vertretene Theorie einer Schrumpfung der Erde. Wie ein
trocknender Apfel durch den Wasserverlust des Innern faltige Runzeln
an der Oberfläche bekommt, so sollten sich durch die Abkühlung und
damit verbundene Schrumpfung des Erdinnern die Gebirgsfalten an
der Oberfläche bilden. /Suess/ fand den kürzesten Ausdruck: „Der
Zusammenbruch des Erdballes ist es, dem wir beiwohnen“[3]. Noch in der
1918 erschienenen 5. Auflage von /E. Kaysers/ Lehrbuch der Allgemeinen
Geologie wird diese Lehre vorbehaltlos angenommen. Man wird gewiß gern
einräumen, daß diese Theorie das historische Verdienst hat, lange Zeit
hindurch eine ausreichende Zusammenfassung unseres geologischen Wissens
darzustellen. Heute ist sie aber bereits weit entfernt davon, dieser
Aufgabe zu genügen, worin wohl die meisten Geologen und jedenfalls
alle Geophysiker einig sind. Man hat sich aber bisher meist damit
beschieden, daß „die Kontraktionstheorie längst nicht mehr voll
anerkannt wird, und einstweilen keinerlei Theorie gefunden ist, die sie
vollständig ersetzen und alle Umstände erklären kann“[4].
Von geophysikalischer Seite wird abgestritten, daß die Erde sich
merklich abkühlt, weil durch den Zerfall der radioaktiven Stoffe
in der Erdrinde so viel Wärme frei werde, daß die Temperatur sogar
umgekehrt im Steigen sein könnte[5]. Und die Geologen müssen
zugeben, daß schon im Algonkium große Inlandeismassen die damaligen
Polargebiete bedeckten, die Bodentemperatur also nicht viel anders
gewesen sein kann als heute. Aber noch viel schlimmer steht es mit der
eigentlichen Beobachtungsgrundlage der Schrumpfungshypothese, nämlich
dem Gebirgszusammenschub. Denn es stellt sich als immer unmöglicher
heraus, diese riesenhaften Zusammenschübe auf Rechnung einer Abkühlung
der Erde zu setzen. Die Arbeiten von /Bertrand/, /Schardt/, /Lugeon/
u. a. haben zu einer ganz neuen und eigenartigen Auffassung eines
großen Teiles der Alpenfaltung geführt, indem hier statt eigentlicher
Falten schuppenartige „Deckfalten“ oder Überschiebungen angenommen
werden. Hierdurch wird der Betrag des Zusammenschubes noch wesentlich
größer, als früher angenommen wurde. /Heim/ hat nach der älteren
Auffassung für den Schweizer Jura eine Verkürzung auf 4/5, für die
Alpen auf 1/2 berechnet, dagegen nach den neuen Anschauungen für
letztere 1/4 bis 1/8[6]. Da die heutige Breite etwa 150 km beträgt, so
wäre also hier ein Rindenstück von 600 bis 1200 km Breite (5 bis 10
Breitengraden) zusammengeschoben. Jeder Versuch, solche Größen auf eine
Temperaturerniedrigung des Erdinnern zurückzuführen, muß scheitern.
/Kayser/ bemerkt zwar, daß ein Zusammenschub um 1200 km nur 3 Proz.
des Erdumfanges ausmacht, so daß sich auch der Radius um 3 Proz.
verringert haben müßte, allein anschaulich werden diese Zahlen erst,
wenn man die Temperaturen berechnet, die ihnen entsprechen. Legt man
einen Mittelwert aus den vier linearen Ausdehnungskoeffizienten von
Nickel (0,000013), Eisen (0,000012), Kalkspat (0,000015) und Quarz
(0,000010) zugrunde [0,0000125], so kommt man -- allein um die tertiäre
Faltung zu erzielen -- auf einen Temperaturverlust der Erde von etwa
2400°. Es bedarf keiner Erläuterung, daß man damit namentlich für die
älteren Zeiten, in denen die Faltung viel universeller wirksam war, zu
ganz absurden Temperaturen käme. Es ist auch nicht einzusehen, wie es
physikalisch möglich sein soll, wie /Heim/ will, daß die Schrumpfung
eines ganzen größten Kreises gerade an einer Stelle zum Austrag
kommt. Wie /Ampferer/[7], /Reyer/[8], /Rudzki/[9], /Andrée/[10] u. a.
gefordert haben, müßte vielmehr die ganze Erdoberfläche gleichmäßig von
der Runzelung betroffen werden, was ja auch der trocknende Apfel zeigt.
Noch weit größere Bedenken stehen der Auffassung der Kontinente
als stehengebliebene, der Ozeane als abgesunkene Schollen beim
„Zusammenbruch“ nach der Schrumpfungshypothese entgegen. Nach
/Lyells/ Vorgang nahm man einen schrankenlosen Wechsel zwischen
dem Auftauchen von Tiefseeböden über Wasser und dem Versinken von
Kontinenten bis zum Tiefseeboden an, gestützt einerseits auf die
marinen Ablagerungen auf den heutigen Kontinenten und andererseits
auf die Verwandtschaft der fossilen Fauna und Flora heute getrennter
Kontinente, welche einen Brückenkontinent an Stelle des Ozeans
zwischen ihnen zu erfordern schien. Doch muß man gerechterweise
anerkennen, daß die Vertreter der Schrumpfungshypothese das besondere
Problem, welches in den Kontinentalschollen steckt, als solches
anerkannt haben. 1878 mußte /A. Heim/ bekennen, „daß, bevor genauere
Beobachtungen über die kontinentalen Schwankungen der Vorzeit gemacht
sind,... und bevor wir vollständigere Messungen über die Beträge des
ausgeglichenen Zusammenschubes der meisten Gebirge haben, kaum ein
wesentlich sicherer Fortschritt in der Erkenntnis des ursächlichen
Zusammenhangs von Gebirgen und Kontinenten und der Form der letzteren
untereinander zu erwarten sein wird“[11]. Und 1918 schreibt /E.
Kayser/: „Gegenüber dem Rauminhalt dieser Steinkolosse erscheinen
alle festländischen Erhebungen unbedeutend und geringfügig. Selbst
Hochgebirge wie der Himalaya sind nur verschwindende Runzeln auf der
Oberfläche jener Sockel. Schon diese Tatsache läßt die alte Ansicht,
nach der die Gebirge das maßgebende Gebälk der Kontinente darstellen
sollten, heute unhaltbar erscheinen... Wir müssen vielmehr umgekehrt
annehmen, daß die Kontinente das Ältere und Bestimmende, die Gebirge
aber nur nebensächliche jüngere Gebilde darstellen“[12]. Man kann
in diesen beiden Zitaten wohl das Zugeständnis erblicken, daß die
Kontinentalschollen der Schrumpfungshypothese Schwierigkeiten machen.
Es dürfte in der Tat schwer sein, vom Boden dieser Hypothese aus
zu irgendwelchen bestimmten Vorstellungen über die Entstehung der
Kontinente zu kommen. Davon, daß einzelne Schollen beim Zusammenbruch
bis zum Tiefseeboden absinken, andere unter Wirkung des Gewölbedruckes
als Stufen stehenbleiben, kann doch bei den ungeheuren, hier
in Betracht kommenden Flächen nicht die Rede sein. Die marinen
Ablagerungen auf dem Lande haben sich überdies mit verschwindend
wenigen Ausnahmen als Flachseeerzeugnisse erwiesen, wie sie sich heute
auf den randlichen Überflutungen der Kontinentalschollen, den Schelfen,
bilden. Früher für Tiefseeablagerungen gehaltene Sedimente haben sich
durch neuere Forschungen als Flachseesedimente erwiesen, wie es z. B.
für die Schreibkreide von /Cayeux/ nachgewiesen ist. Bei einer kleinen
Anzahl, wie den kalkarmen Radiolariten der Alpen und gewissen roten
Tonen, die an den roten Tiefseeton erinnern, nimmt man zwar auch heute
noch große Entstehungstiefen an, vor allem, weil das Seewasser erst
in großer Tiefe auflösend auf den Kalk wirkt. Aber die Deutung dieser
Funde ist noch umstritten, meist kommt man mit Tiefen von 1000 bis 2000
m aus, die also noch immer zu der Kontinentalstufe gerechnet werden
können, und jedenfalls ist die räumliche Erstreckung dieser Sedimente
eine ganz verschwindende[13].
Es ist deshalb auch heute ein allgemein anerkannter Satz, daß die auf
den Kontinenten abgelagerten Sedimente grundsätzlich nicht der Tiefsee,
sondern seichten Überflutungen durch Epikontinentalmeere entstammen.
Die heutigen Kontinente haben also zu keiner Zeit der Erdgeschichte den
Boden der Tiefsee gebildet, sondern waren stets Kontinentalschollen,
und /Lyells/ Vorstellung von einem wiederholten Absinken und Auftauchen
ist also jedenfalls dahin einzuschränken, daß es sich nur um wechselnde
Überflutungen von permanenten Kontinentalschollen handelt.
Ganz und gar unbrauchbar aber erweist sich die Schrumpfungshypothese,
um die neueren Ergebnisse der Geophysik aufzunehmen, die uns ein ganz
anders geartetes Bild von der Natur der Erdrinde entrollen. Diese
Ergebnisse werden zusammengefaßt in der Lehre von der Isostasie, d. h.
dem Druckgleichgewicht oder dem Schwimmen der Erdrinde (Lithosphäre)
auf einer magmatischen, schwereren Unterlage (Barysphäre). Wie ein
Stück Holz bei Belastung tiefer in das Wasser eintaucht, so taucht
auch die Lithosphäre der Erde an der Stelle, wo die z. B. mit einer
Inlandeiskappe belastet wird, nach dem /Archimedi/schen Gesetz tiefer
in das schwere Magma der Barysphäre ein, um nach dem Abschmelzen
des Eises die während der Depression gebildeten Strandlinien mit
emporzuheben. So zeigen die aus den Strandlinien abgeleiteten
Isobarenkarten /de Geers/ für die letzte Vereisung Skandinaviens eine
Depression des zentralen Teiles um mindestens 250 m, die nach außen
allmählich geringer wird[14], und für die „große“ Eiszeit sind noch
höhere Werte anzunehmen. Dieselbe Erscheinung hat /de Geer/ auch
für das nordamerikanische Vereisungsgebiet nachgewiesen. /Rudzki/
hat gezeigt, daß man unter Annahme der Isostasie hieraus plausible
Werte für die Dicke der Inlandeisschicht berechnen kann, nämlich
930 m für Skandinavien und 1670 m für Nordamerika, wo die Senkung
500 m betrug[15]. Da die Barysphäre nicht leichtflüssig wie Wasser,
sondern sehr zähflüssig ist, so hinken alle solche isostatischen
Ausgleichsbewegungen stark nach; die Strandlinien haben sich meist erst
nach Abschmelzen des Eises, aber vor der Hebung gebildet, und auch
heute steigt Skandinavien, wie die Nivellements zeigen, noch um etwa
1 m im Jahrhundert[16]. Auch sedimentäre Ablagerungen haben, wie wohl
/Osmond Fisher/ zuerst erkannte, eine Senkung der Scholle zur Folge.
Jede Aufschüttung von oben führt zu einer freilich etwas nachhinkenden
Senkung der Scholle, so daß die neue Oberfläche wieder fast in der
alten Höhe liegt. Vom spezifischen Gewicht der Ablagerung hängt es ab,
ob die alte Höhe überschritten wird oder nicht. Da Sedimente wohl stets
leichter sind als das Urgestein, welches das eigentliche Material der
Lithosphäre darstellt, so läßt sich eine Mulde (Geosynklinale) trotz
Nachgebens der Unterlage allmählich ausfüllen, aber die Mächtigkeit der
hierzu nötigen Ablagerungen wird erheblich größer sein müssen als die
ursprüngliche Tiefe der Mulde, weil sich diese während des Prozesses
weiter vertieft. Auf diese Weise können viele Kilometer mächtige
Ablagerungen entstehen, die alle gleichwohl in flachem Wasser gebildet
sind.
Ihre physikalische Begründung fand diese von /Pratt/ herrührende Lehre
von der Isostasie (das Wort wurde erst 1892 von /Dutton/ geprägt) durch
die Schweremessungen. /Pratt/ hatte schon 1855 festgestellt, daß der
Himalaja nicht die erwartete Anziehung auf das Lot ausübt, und dem
entsprach die später überall bestätigte Tatsache, daß die Schwerkraft
bei großen Gebirgen nicht wesentlich von ihrem gewöhnlichen Werte
abweicht, so daß die Gebirgsmassive durch unterirdische Massendefekte
irgendwelcher Art kompensiert erscheinen, wie die Arbeiten von /Airy/,
/Faye/, /Helmert/ u. a. zeigten. Nachdem der Gedanke an unterirdische
Hohlräume hatte aufgegeben werden müssen, blieb nur die von /Heim/
wohl zuerst ausgesprochene Annahme, daß die leichte Lithosphäre unter
den Gebirgen verdickt sei und das schwere Magma hier in größere Tiefe
dränge. Auch auf den Ozeanen hat sich gezeigt, daß die Schwerkraft
ungefähr ihren Normalwert besitzt, trotz des sichtbaren Massendefekts,
den die großen Ozeanbecken darstellen. Die früheren Messungen auf
Inseln ließen zwar noch verschiedenartige Deutungen zu; nachdem es aber
/Hecker/ gelungen war, statt der an Bord nicht verwendbaren Pendel nach
einem Vorschlage von /Mohn/ die Schwere durch gleichzeitige Ablesungen
am Quecksilberbarometer und am Siedethermometer zu bestimmen, konnte er
diese Messungen auch an Bord eines Dampfers ausführen und so eindeutige
Resultate erhalten[17]. Aus diesem Ergebnis muß also, umgekehrt wie
bei den Gebirgen, geschlossen werden, daß der sichtbare Massendefekt
der Ozeanmulde durch einen unterirdischen Massenüberschuß kompensiert
wird, was zu der Annahme führte, daß die Lithosphäre unter den Ozeanen
sehr viel dünner sei als unter den Kontinenten, so daß hier das schwere
Magma dem Beobachter um so viel näher läge. (Eine ebenso gute Lösung
ist aber die später zu begründende neue Annahme, daß die Lithosphäre
hier ganz fehlt.) Eine schematische Darstellung dieser durch die
Isostasielehre begründeten Vorstellung von der Natur der Lithosphäre,
die schon 1855 von /Airy/ entwickelt und später von /Stokes/ ausgebaut
wurde, gibt Fig. 1. Die neuere Entwickelung dieser Isostasielehre
betrifft vor allem die Frage ihres Gültigkeitsbereiches. Für größere
Schollen, wie z. B. einen ganzen Kontinent oder einen ganzen
Tiefseeboden, muß ohne weiteres Isostasie angenommen werden. Aber im
kleinen, bei einzelnen Bergen, verliert dies Gesetz seine Gültigkeit.
Solche kleineren Teile können durch die Elastizität der ganzen Scholle
getragen werden, genau wie ein Stein, den man auf eine schwimmende
Eisscholle legt. Die Isostasie vollzieht sich dann zwischen Scholle
plus Stein als Ganzem und dem Wasser. So zeigen die Schweremessungen
auf den Kontinenten bei Gebilden, deren Durchmesser nach Hunderten von
Kilometern mißt, sehr selten eine Abweichung von der Isostasie; beträgt
der Durchmesser nur Zehner des Kilometers, so herrscht meist nur eine
teilweise Kompensation, und beträgt er nur einige Kilometer, so fehlt
die Kompensation meist ganz[18].
[Illustration: Fig. 1.