Naturwissenscliaftliche Rundschau. 



Wöchentliche Berichte 



über die 



Eortschritte auf dem &esaintgel)iete der Mturwissenscliafteii. 



XXVn. Jahrg. 



4. Juli 1912. 



Nr. 27. 



F. D. Adams: Ein experimenteller Beitrag zur 

 Frage der Tiefe der plastischen Zone in 

 der Erdkruste. (The Journal of Geology 1912, 20, 

 11.97—118.) 



L. V. Kiug: Über die Grenzfestigkeit von Ge- 

 steinen unter Druckbedingungen, wie sie 

 im Innern der Erde vorhanden sind. 

 (Ebenda, p. 119— 138.) 



Man ist jetzt allgemein davon überzeugt, daß in 

 einer gewissen Tiefe alle Gesteine durch den dort 

 wirkenden Druck und die höhere Temperatur in einen 

 plastischen Zustand geraten. Sie sind dort über ihre 

 Druckfestigkeit belastet und befinden sich daher in 

 einem Zustand des latenten Pließens. Bisher hat man 

 derartigen Berechnungen die an der Oberfläche der 

 Erde beobachtete Druckfestigkeit der Gesteine zu- 

 grunde gelegt, die z. B. Ampferer in seinen Unter- 

 suchungen über Faltengebirge beim Granit auf 

 1000 kg pro cm^ annahm. Nun hat Herr Adams 

 sehr interessante Versuche angestellt, die von Herrn 

 King mathematisch genauer diskutiert werden, und 

 die beweisen, daß dieser Wert viel zu gering ist. 

 Während Heim 1878 die plastische Zone nur 2200 bis 

 2600 ni tief annahm und van Hise sie später auf 

 12 km Tiefe ansetzte, muß sie nach diesen Unter- 

 suchungen mindestens 18 km tief liegen. 



Im Erdinnern herrscht hoher Druck bei erhöhter 

 Temperatur. Dabei können aber die gepreßten Massen 

 seitwärts nicht ausweichen. Beides muß bei den Ver- 

 suchen berücksichtigt werden. Herr Adams ver- 

 wendete Zylinder aus Solenhofener lithographischem 

 Schiefer und aus Granit von 1^1 ^ cm Durchmesser 

 und 4 cm Länge, in die in der Richtung der Achse 

 und quer durch Löcher von etwa 1 mm Durchmesser 

 gebohrt waren. Diese wurden in runde Nickelstalil- 

 blöcke von 6,5 cm Durchmesser und 8,5 cm Länge in 

 der Weise fest eingeschlossen , daß man in diese 

 Löcher von etwas geringerem Durchmesser bohrte, 

 als ihn die Steinz3dinder besaßen, dann die Blöcke er- 

 wärmte, worauf die Steinzylinder sich in die weiter 

 werdenden Löcher einpassen ließen und von den er- 

 kaltenden Blöcken nun ganz fest umschlossen wurden. 

 Auf die Enden der Steinzylinder, die nunmehr auf 

 jeder Seite 2V4 cm tief in dem Nickelstahlblock lagen, 

 wurden Preßkolben aus gehärtetem Novostahl auf- 

 gesetzt, und nun wurde das Ganze auf die Zeit von 

 wenigen Stunden bis zu 2Y2 Monaten dem Drucke 

 kräftiger Pressen bei gewöhnlicher oder bei konstanter. 



erhöhter Temperatur ausgesetzt. Als solche wurde 

 in der Hauptsache 450° benutzt, da bei höherer 

 Temperatur der Kalkstein sich zu zersetzen anfängt; 

 beim Granit konnte Herr Adams dagegen bis zu 550" 

 hinaufgehen. Darüber hinaus fängt der Stahl an, 

 sich zu erweichen. Nach Aufhören des Druckes 

 wurden die in die Steinzylinder gebohrten Löcher auf 

 etwaige Formänderungen untersucht. 



Diese Untersuchungen führten nun zu Resultaten, 

 die von den bisherigen Annahmen bedeutend ab- 

 weichen und von großer Tragweite für unsere An- 

 schauungen über die Zustände innerhalb der Erd- 

 kruste und bei der Gebirgsbildung sind. Der Kalk- 

 stein zeigte bei gewöhnlicher Temperatur auch nach 

 21/3 monatigem Drucke von 6750 kg, einem Drucke, 

 wie er sich erst in etwa 24 km Tiefe findet, noch nicht 

 die geringste Formänderung. Granit hielt unter 

 gleichen Verhältnissen sogar 14000 kg aus (ent- 

 sprechend 50 km Tiefe), mehr als siebenmal so viel, 

 als man bisher als Höchstmaß angenommen hatte. 

 Durch die im Erdinnern herrschenden hohen Tem- 

 peraturen wird die Druckfestigkeit freilich herab- 

 gesetzt; trotzdem hielt der Kalk bei 450" 4500 kg 

 (entsjsrechend 16 km) vollständig unverändert aus; 

 bei einem Drucke von 6750 kg wurden schon nach 

 70 Sekunden die Löcher etwas verkleinert, blieben 

 aber so auch nach 70 stündigem Drucke. Der Granit 

 aber hielt sogar bei einer Temperatur von 550" den Druck 

 von 6750 kg vollständig unverändert aus. Nach der 

 oberflächlichen Temperaturzunahme, wie wir sie in 

 Bohrlöchern beobachten (Rdsch. 1911, XXVI, 405), 

 wird diese Temperatur frühestens in 18 km Tiefe er- 

 reicht, wahrscheinlich erst tiefer. Da hier nun der 

 Druck noch weniger als 6750 kg beträgt, so können 

 wir nach den Feststeilungen des Herrn Adams mit 

 voller Sicherheit annehmen, daß mindestens bis zu 

 dieser Tiefe Höhlungen innerhalb der Erdkruste be- 

 stehen können , wahrscheinlich aber noch beträchtlich 

 tiefer, da die angewandten Drucke die in dieser Tiefe 

 herrschenden noch um fast 50 % übertreffen. Ganz 

 sicher können solche Höhlungen aber in noch größeren 

 Tiefen dann existieren, wenn sie mit Flüssigkeiten, 

 Dämpfen oder Gasen gefüllt sind. Derartige Hohl- 

 räume spielen nun aber eine wichtige Rolle bei der 

 Bildung von Mineraladern und von Mineral- 

 ablagerungen. Wir können solche also mindestens 

 bis zu 18 km Tiefe erwarten. Sie reichen mithin so 

 tief hinab, daß wir sie mit unseren jetzigen technischen 



