Auf dem ganzen Gebiet der Geophysik gibt es wohl kaum eine zweite
Erscheinung, die ein so klares Gesetz erkennen läßt wie diese
Höhenstatistik der Erdrinde. Es ist deshalb sehr merkwürdig, daß
bis zu meinen ersten Veröffentlichungen darüber anscheinend noch
von keiner Seite her ein Versuch zu einer Erklärung dieses Gesetzes
gemacht worden ist, obwohl es doch schon so lange bekannt ist.
Nur /Sörgel/[33] hat in seiner Polemik gegen die hier vertretenen
Kontinentalverschiebungen den Versuch gemacht, dieses doppelte Niveau
auf andere Weise zu erklären, in der richtigen Erkenntnis, daß die
von mir gegebene einfache Erklärung eine starke Stütze für die
Verschiebungstheorie darstellt. Aber seine Darstellung ruht auf einer
irrigen Überlegung. Durch Hebungen und Senkungen, also Störungen des
vorgegebenen Gleichgewichtsniveaus, können nur dann zwei verschiedene
Häufigkeitsmaxima der Höhen entstehen, wenn physikalische Ursachen für
die Bevorzugung dieser beiden bestimmten Höhen vorhanden sind. Ist
dies, wie bei uns, nicht der Fall, so regelt sich die Häufigkeit der
Höhen nach dem /Gauß/schen Fehlergesetz, d. h. wir erhalten nur /ein/
Häufigkeitsmaximum etwa in der Gegend des mittleren Krustenniveaus
(-2300 m), und die Störungen werden um so seltener, je größer sie sind
(vgl. die gestrichelte Linie in Fig. 4).
Die statt dessen vorhandene Duplizität des Häufigkeitsmaximums
verlangt also auch eine Duplizität des ungestörten Ausgangsniveaus.
Handelt es sich aber wirklich um zwei verschiedene Niveauflächen,
die nebeneinander vorkommen, so bedeutet dies, daß wir es mit zwei
verschiedenen Schichten des Erdkörpers zu tun haben: Die Kontinente
gehören der Lithosphäre, die Tiefseeböden der Barysphäre der Erde an.
Dieser Schluß erscheint uns durchaus unvermeidlich[34].
Daß die Schweremessungen über den Ozeanen durch diese Annahme des
gänzlichen Fehlens der Lithosphäre ebenso gut dargestellt werden wie
durch die frühere Annahme, daß dieselbe hier nur wesentlich dünner sei,
liegt auf der Hand. Denn sie besagen ja nur, daß das Gestein unter den
Ozeanen schwerer ist als das unter den Kontinenten.
Noch aus einem anderen Grunde erscheint diese neue Auffassung der
Tiefseeböden unabweisbar. Es war schon oben darauf hingewiesen worden,
daß es nach den neueren Ergebnissen der tektonischen Forschungen,
insbesondere über den Deckfaltenbau der Gebirge, nach dem Urteil aller
Spezialforscher unmöglich ist, diese gewaltigen Zusammenschübe auf
Rechnung einer Kontraktion des Erdkörpers zu setzen. Wir verzichten
hier auf eine Wiedergabe der Beweisführung, weil dies anscheinend ein
heute allgemein anerkannter Satz ist. Wenn dies aber richtig ist, wenn
also die Erde nicht in dem Maße kleiner geworden ist, wie ihre Rinde
sich zusammenschob, so ist es ein logisch unvermeidbarer, nur bisher
noch nicht gezogener Schluß, daß dann den großen Zusammenschüben
andere Stellen gegenüberstehen müssen, wo die Rinde aufriß und die
Erdoberfläche nicht mehr vollständig bedeckt. Auch dieser Schluß ist so
einfach und selbstverständlich, daß ich nicht sehe, wie man ihn umgehen
könnte.
Nach /E. Kayser/[35] sind die ältesten archäischen Gesteine überall
auf der Erde stark gestört und gefaltet und finden sich ungefaltete
Ablagerungen erst hier und da im Algonkium. Viele Gebiete erfuhren auch
mehrmalige Faltungen, z. B. wurde das Alpengebiet bereits einmal im
Karbon gefaltet. Ziehen wir in Betracht, daß nach unseren bisherigen
Erfahrungen ein Zusammenschub auf die Hälfte des ursprünglichen
Areals einen nicht unwahrscheinlichen Wert für eine einmalige Faltung
darstellt, so erscheint es durchaus erklärlich, daß die Lithosphäre
heute nur noch ein Drittel der Erdoberfläche bedeckt[36].
Die Frage nach der Natur der Tiefseeböden wäre sehr leicht zu lösen,
wenn man Proben des anstehenden Gesteines von dort erhalten könnte.
Leider ist das bisher nicht möglich. Allein man hat mit Dredschzügen
große Mengen von Gesteinsbrocken und kleinen und kleinsten Splittern
heraufgebracht, und man hat namentlich den roten Tiefseeton einer
eingehenden Untersuchung unterzogen. Nach /Krümmel/[37] hat sich
/Wyville Thomson/, der Leiter der Challenger-Expedition, nachdem er
anfänglich anderer Meinung gewesen war, später der schon 1877 von
/John Murray/ vertretenen Ansicht angeschlossen, daß der rote Ton
von der Zersetzung vulkanischen Materials herrühre. Beseitigt man
die 6,7 Proz. Kalk, so bleiben Mineralien von sehr verschiedenem
Ursprung. „Die Hauptmasse freilich ist, wie schon das Dredschmaterial
erweist, vulkanisch, namentlich überwiegen Bimssteine aller Arten und
Dimensionen..., sodann begegnen die Trümmer von Sanidin, Plagioklas,
Hornblende, Magnetit, vulkanischem Glas und dessen Zersetzungsprodukt
Palagonit, auch Lavabrocken von Basalten, Augitandesiten usf.“ /John
Murray/ meint, daß die vulkanischen Aschen am meisten vertreten seien;
„nach seines Arbeitsgenossen /Renard/ Ansicht aber sind es noch mehr
die submarinen Eruptionen“. /John Murrays/ Ansicht ist wohl wenig
wahrscheinlich. Denn wenn wirklich die ungeheuren Flächen der Tiefsee
in solcher Weise mit Vulkanaschen überlagert wären, dann müßten diese
Aschenregen doch wohl größere Spuren auch auf dem Lande hinterlassen
haben. Aber auch /Renards/ Ansicht kann in dieser Form kaum das
Richtige treffen. Denn wenn es bloße Ausbrüche sind, wie sie auch auf
dem Festlande sich vollziehen, warum bedecken diese Produkte auf dem
Tiefseeboden so ungeheure Flächen? Viel einfacher und natürlicher
ist unsere Annahme, daß der Tiefseeboden grundsätzlich aus diesem
Material besteht. Vielleicht sehen wir auf Island, wie vorgreifend
erwähnt sei, ein Stück solchen Tiefseebodens, der durch darunter
geflossenes oder geschobenes lithosphärisches Material [Sial][38]
gehoben ist. Vielleicht ist eine ähnliche Entstehung auch für das
merkwürdige „Senkungsdreieck“ im Winkel zwischen Abessinien und der
Somalihalbinsel (zwischen Ankober, Berbera und Massaua) anzunehmen. Das
ganze Land besteht auch hier aus jungen vulkanischen Laven und sieht
nach /Traversi/ aus wie eine durch eine riesige Feuersbrunst zerstörte
Gegend, hat also große Ähnlichkeit mit den isländischen Lavawüsten.
Man darf hier vielleicht annehmen, daß das untergeschobene Sial von
der Unterseite des abessinischen Gebirgslandes stammt, welch letzteres
vielleicht eine Stauchung darstellt, die bei einer Drehung (Schleppung)
der Somalihalbinsel nach Norden im Zusammenhang mit dem großen
lemurischen Zusammenschub entstand. Auch die Abrolhos-Bank an der
brasilianischen Küste dürfte in ähnlicher Weise auf ein Herausquellen
flüssiger Sialmassen von der Unterseite der südamerikanischen Scholle
zurückzuführen sein und würde vielleicht, wenn sie sich über den
Meeresspiegel erhöbe, eine ähnliche Basalthaube zeigen. Vielleicht
ist auch der Schelf der Seychellen in gleicher Weise am Rande von
Madagaskar entstanden und sodann von diesem abgetrieben.
Einen weiteren Beweis für die Richtigkeit unserer Anschauung liefert,
worauf mich /A. Nippoldt/ aufmerksam machte, der Erdmagnetismus.
In der Theorie des Erdmagnetismus wird allgemein angenommen, daß die
Abweichung der magnetischen Pole von den Rotationspolen der Erde durch
die unregelmäßige Verteilung der Kontinentaltafeln und Tiefseeböden
erzeugt wird. /Henry Wilde/ (Roy. Soc. Proc. June 19, 1890 und
January 22, 1891) hat ein viel diskutiertes magnetisches Modell der
Erde gebaut, bei welchem er die größte Annäherung an die wirkliche
Verteilung des Erdmagnetismus dadurch erzielte, daß er die Ozeanflächen
mit Eisenblech belegte. /A. W. Rücker/[39] beschreibt diesen Versuch
mit den Worten: „Herr /Wilde/ hat ein gutes magnetisches Modell der
Erde mit einer Versuchsanordnung vorgeführt, die aus der Wirkung eines
primären Feldes einer gleichförmig magnetisierten Kugel und eines
sekundären Feldes von Eisenmassen bestand, welche nahe der Oberfläche
lagen und durch Induktion magnetisiert wurden. Die Hauptmasse des
Eisens ist unter den Ozeanen angebracht... Herr /Wilde/ legt das
Hauptgewicht auf die Bedeckung der Ozeane mit Eisen.“ Auch /Raclot/[40]
hat neuerdings bestätigt, daß dieser Versuch von /Wilde/ in rohen
Zügen das Verteilungsbild des Erdmagnetismus gut darstellt, so daß
geschlossen werden muß, daß unter den Ozeanen eisenhaltigeres Gestein
liegt als unter den Kontinenten. Da bekanntlich allgemein angenommen
wird, daß bereits in dem Silikatmantel der Erde der Eisengehalt mit
der Tiefe wächst und das Erdinnere weiterhin überhaupt vorwiegend
aus Eisen besteht, so besagt dies, daß die Tiefseeböden eine tiefere
Schicht der Erde darstellen und aus den eisenhaltigen Gesteinen der im
nächsten Kapitel zu besprechenden Simagruppe (Hauptvertreter: Basalt)
bestehen. Der Erdmagnetismus begegnet sich also in diesem Resultat
mit den Schweremessungen, welche ein schwereres Gestein verlangen
(was gleichfalls für Basalt erfüllt ist). Aber sein Ergebnis ist
viel eindeutiger; denn bekanntlich erlischt der Magnetismus bei der
Temperatur der Rotglut, welche unter Zugrundelegung der gewöhnlichen
geothermischen Tiefenstufe[41] bereits in etwa 15 bis 20 km Tiefe
erreicht wird. Der starke Magnetismus der Tiefseeböden muß also gerade
schon in den obersten Gesteinschichten vorhanden sein, ein deutliches
Anzeichen dafür, daß hier in der Tat die schwächer magnetische
Lithosphäre ganz fehlt.
Ein weiteres, wenn auch weniger deutliches Anzeichen für die
Richtigkeit unserer Auffassung bildet die Schlichtheit des
Tiefseebodens. Schon vor langer Zeit ist man darauf aufmerksam
geworden, daß der Tiefseeboden über weite Strecken oft erstaunlich
geringe Höhenunterschiede zeigt, ein Umstand, der nicht ohne
praktische Bedeutung für die Kabellegung ist. Z. B. sind unter den
100 Lotungen, welche für das Kabel zwischen den Midway-Inseln und
Guam auf einer Strecke von 1540 km ausgeführt wurden, die Extremwerte
(5510 und 6277 m) nur um 767 m verschieden. Auf einer 10 Seemeilen
langen Teilstrecke, bei der das Mittel aus 14 Lotungen 5938 m ergab,
waren die größten Abweichungen +36 und -38 m[42]. Allerdings ist der
Satz von der Schlichtheit des Tiefseebodens in neuerer Zeit etwas
eingeschränkt worden, da sich herausstellte, daß das Lotungsnetz meist
noch zu weitmaschig ist, um solche Schlüsse zu gestatten, und daß man
auch auf dem Lande bei ähnlich zerstreuten einzelnen Höhenmessungen
einen irrtümlichen Eindruck großer Schlichtheit gewinnen kann. Mit
/Krümmel/ sind aber wohl die meisten Forscher von der zeitweilig
übertriebenen Skepsis zu der Auffassung zurückgekehrt, daß --
abgesehen von den Tiefseerinnen -- dennoch ein solcher grundsätzlicher
Unterschied zwischen Land und Tiefsee besteht, während doch wegen des
Gewichtsverlustes unter Wasser die Böschungen dort viel steiler sein
könnten als in der Luft. In dieser größeren Schlichtheit tut sich eine
größere Plastizität, ein höherer Grad von Flüssigkeit der Tiefseeböden
kund.
Eine Äußerung der Schlichtheit ist auch das Fehlen von Faltengebirgen
auf dem Meeresboden. Während die Kontinentalschollen von alten und
jungen Faltungen kreuz und quer gerunzelt sind, kennen wir von
den ungeheuren Flächen der Tiefsee trotz aller Lotungen bisher
kein einziges Gebilde, welches wir mit einiger Wahrscheinlichkeit
als ein Kettengebirge ansprechen könnten. Einige wollen zwar die
Mittelatlantische Bodenschwelle und den Rücken zwischen den beiden
vor Java liegenden Rinnen als entstehende Faltengebirge auffassen,
allein diese Ansicht zählt nur so wenig Anhänger, daß wir uns hier mit
einem Hinweis auf /Andrées/ Kritik begnügen können[43]. Wie erklärt
sich dieses Fehlen, da doch Zusammenschübe auch beim Tiefseeboden
anzunehmen sind? Die Antwort ergibt sich von selbst, wenn wir die
Isostasie bei der Gebirgsbildung berücksichtigen. Gebirgsbildung ist
Faltung unter Wahrung der Isostasie. Da der weitaus größte Teil der 100
km dicken Kontinentalschollen in das barysphärische Magma eintaucht,
muß auch der größte Teil der Schollenverdickung bei Faltung nach unten
gerichtet sein. Nur ein sehr kleiner Teil des Zusammenschubes wird
als Erhebung sichtbar, denn nach der Forderung der Isostasie muß das
Verhältnis zwischen oberhalb und unterhalb des Barysphärenniveaus immer
das gleiche bleiben. Geht aber bei den Kontinentalschollen bereits der
größte Teil des Zusammenschubes nach unten, so kann ein Zusammenschub
in der Barysphäre überhaupt nicht mehr zu einer Erhebung führen. Das
Material weicht hier nur nach unten oder der Seite aus, ebenso wie
das Wasser zwischen zwei sich nähernden Eisbergen. Deshalb wird durch
das Fehlen von Faltengebirgen auf dem Tiefseeboden die Vorstellung
bestätigt, daß hier die magmatische Barysphäre entblößt ist.
Es ist zu erwarten, daß sich auch auf dem Gebiet der Erdbebenkunde
noch eine weitere unabhängige Kontrolle für unsere Vorstellungen
ergibt, denn die Erdbebenwellen müssen offenbar, wenn das
Gesteinsmaterial grundsätzlich verschieden ist, auch verschiedene
Fortpflanzungsgeschwindigkeiten über den Ozeanen und den Kontinenten
haben. Eine befriedigende Untersuchung über diese Frage steht noch aus,
aber es lassen sich doch schon Anzeichen für das tatsächliche Bestehen
eines solchen Unterschiedes erkennen. So erhielt /F. Omori/[44] für den
sogenannten ersten Vorläufer beim
Guatemala-Beben (19. April 1902) v = 16,02 km/Sek.
San Franzisko-Beben (18. April 1906) v = 13,97 „
Indischen (Kangra-)Beben (4. April 1905) v = 11,36 „
Die Bebenstrahlen verliefen im ersten Fall vorzugsweise über
Tiefseeflächen, im zweiten Fall teils über Kontinente, teils über
Tiefsee, im dritten vorzugsweise über Kontinente. Leider wird die
Beweiskraft dieses Ergebnisses dadurch beeinträchtigt, daß die
Mehrzahl der Geophysiker /Omoris/ Ansicht, nach welcher sich
diese ersten Vorläufer längs der Erdoberfläche fortpflanzen, nicht
teilt, sondern annimmt, daß sie auf dem kürzesten Wege durch das
Erdinnere fortschreiten, so daß die Lithosphäre jedenfalls nur auf
Teilstrecken zur Geltung kommen kann. Die „Hauptwellen“, welche
anerkanntermaßen Oberflächenwellen darstellen, haben aber im
Seismogramm immer einen so unscharfen Einsatz, daß es sehr schwierig
ist, die genauen Geschwindigkeiten aus den Zeitunterschieden ihres
Eintreffens bei den verschiedenen Stationen zu bestimmen. Auch hängt
ihre Geschwindigkeit, wie die Theorie lehrt, in solcher Weise von den
verschiedenen Elastizitätskoeffizienten des Materials ab, daß die
Einwirkung der größeren Dichte der Tiefseeböden durch diejenige ihrer
größeren Plastizität teilweise wieder aufgehoben wird. Immerhin ist zu
berücksichtigen, daß man dieser Frage bisher in der Seismologie noch
keine genügende Beachtung geschenkt hat, und ich halte es durchaus für
möglich, daß sich auch aus den bisher vorliegenden Registrierungen
bereits ein solcher Geschwindigkeitsunterschied der Oberflächenwellen
über Kontinenten und Tiefseeböden ergeben könnte. Desgleichen würde es
sich verlohnen, die so auffällig verschiedenartigen Absorptionswerte,
die sich in der Abnahme der Wellenamplitude äußern, nach diesen
Gesichtspunkten zu untersuchen. --
Die in diesem Kapitel angeführten Beweise für die barysphärische Natur
der Tiefseeböden reden eine sehr eindeutige und eindringliche Sprache.
Daher hat denn auch dieser Teil unserer Vorstellungen bisher am
wenigsten Widerspruch erfahren, und eine Reihe namhafter Gelehrter hat
sich bereits mit ihm einverstanden erklärt.
Drittes Kapitel.
Geophysikalische Erläuterungen.
Die Ausführungen dieses Kapitels gehören nur zum kleinen Teile zur
eigentlichen Beweisführung der Verschiebungstheorie. Zum größeren Teile
setzen sie diese als gegeben voraus und stellen den Versuch dar, die
von dieser Theorie angenommene Plastizität oder Zähflüssigkeit der
Erdrinde durch Anwendung auf bekannte morphologische Erscheinungen der
Erdoberfläche zu veranschaulichen. Ich habe selber bei den später zu
besprechenden Rekonstruktionen anfangs bisweilen große Schwierigkeiten
gehabt, ein anschauliches Bild von den großen plastischen Deformationen
zu gewinnen, denen die Kontinentalschollen offenbar ausgesetzt gewesen
sind, und für manche Stellen der Erdoberfläche bin ich auch heute noch
keineswegs hierin zur Klarheit gelangt. Auch die Kritik, welche meine
früheren Veröffentlichungen erfahren haben, zeigt aufs deutlichste,
wie schwer es ist, sich diese Dinge richtig vorzustellen, die unseren
gewöhnlichen Erfahrungen so fern liegen. Die folgenden Erläuterungen
mögen also namentlich das Mißverständnis beseitigen, als seien die
Kontinentalschollen starre Klötze, die sich nur dort deformiert hätten,
wo diese Deformation durch Faltungen nachweislich geworden ist.
Allgemeines.
Im dritten Bande seines großen Werkes: „Das Antlitz der Erde“ (S.
626) zeigt /E. Suess/, daß die nicht sedimentären Gesteine in zwei
Gruppen zerfallen, nämlich in die sauren, d. h. an Kieselsäure
reichen gneisartigen Urgesteine, und die basischen vulkanischen
Tiefengesteine. Letztere nennt er „Sima“ nach den Anfangsbuchstaben
der Hauptkomponenten Silicium und Magnesium, erstere „Sal“ nach
Silicium und Aluminium. Einer Anregung /Pfeffers/ folgend, möchte ich
statt dessen, um die Identität mit dem lateinischen Wort für Salz zu
vermeiden, „Sial“ schreiben. Es ist wahrscheinlich, daß wir berechtigt
sind, diese beiden Bezeichnungen auch für das Gesteinsmaterial der
Tiefseeböden und der Kontinentalschollen anzuwenden. Was letztere
betrifft, so muß man sich zunächst klar werden über die Rolle,
welche die Sedimente in ihrem Aufbau spielen. Als größte Mächtigkeit
der Sedimente kann man etwa 10 km betrachten, ein Wert, den die
amerikanischen Geologen für die paläozoischen Sedimente der Appalachen
berechnet haben; die andere Grenze ist Null, da an vielen Orten das
Urgebirge jeder Sedimentdecke bar ist. /Clarke/ schätzt die mittlere
Mächtigkeit auf den Kontinentalschollen zu 2400 m. Da die Gesamtdicke
der Kontinentalschollen aber, wie gleich zu zeigen ist, auf etwa 100
km veranschlagt werden darf, so bedeutet diese Sedimentdecke nur eine
oberflächliche Verwitterungsschicht, bei deren völliger Entfernung
überdies die Schollen zur Wiederherstellung der Isostasie fast bis zur
früheren Höhe aufsteigen würden, so daß am Relief der Erdoberfläche
wenig geändert würde. Als Material der Kontinentalschollen ist deshalb
in erster Linie das Urgestein (Hauptvertreter: Gneis) zu betrachten,
dessen „Ubiquität“ heute trotz gewisser Bedenken nicht abzuleugnen ist.
Es ist gerade das Material, welches wir mit „Sial“ bezeichnen wollen.
Als Material der Tiefseeböden aber haben wir uns, wie schon früher
erwähnt, offenbar basaltartige Gesteine zu denken, die schwerer und
eisenhaltiger sind. Basalt ist aber der Hauptvertreter der Simagruppe.
Natürlich kann der Tiefseeboden noch besondere mineralogische Merkmale
aufweisen, da ja schon atlantische und pazifische Laven solche
Unterschiede zeigen. Aber wir sind jedenfalls wohl berechtigt, die
beiden von /Suess/ bezeichneten Klassen von Gesteinen auf die Herkunft
von verschiedenen Schichten der Erde zu beziehen und diese Schichten
mit der Lithosphäre und der Barysphäre zu identifizieren.
[Illustration: Fig. 5.