veranlassen und mahnen zur Vorsicht in der Aufstellung allgemeiner Formeln und Zahlen.

J. Milne 25) stellt, um die Abkühlung der Erde anschaulich zu machen, die von Ayrton und Perry 26) experimentell gefundenen Kurven für die Temperaturabnahme im Innern und an der Oberfläche einer sich abkühlenden Steinkugel gegenüber den von Thomson nach Fourier theoretisch abgeleiteten Kurven für die Temperaturabnahme im Innern einer unendlich grossen Kugel zu verschiedenen Zeiten. Er macht darauf aufmerksam, dass der Wärmeverlust an verschieden tief gelegenen Punkten für denselben Zeitraum verschieden ist und in einer bestimmten Tiefe ein Maximum erreicht 27). Daraus, dass in früheren Abkühlungsstadien die geothermische Tiefenstufe nächst der Oberfläche geringer war, glaubt Milne schliessen zu müssen, dass die plutonischen Erscheinungen damals energischer waren und die Verteilung von Kontinenten und Meeresbecken im wesentlichen schon damals erfolgt sein müsse.

Innerer Zustand der Erde.

Zur richtigen Beurteilung des Erstarrungsprozesses der Erdrinde ist es nötig, die Experimentaluntersuchungen über die Volumänderungen der Körper beim Schmelzen wohl zu beachten 28). Th. Wrightson 29) fand durch Versuche an gegossenen Eisenkugeln, dass das Eisen zwischen dem festen und flüssigen Zustand einen plastischen besitzt, worin es schweissbar ist. In diesem ist sein spezifisches Gewicht nur 6,50, während das des flüssigen Eisens 6,88, das des festen 6,95 beträgt. Beim Übergang vom festen in den plastischen Zustand findet sonach eine Ausdehnung um 6,92 Prozent statt. Die Dichte des festen Eisens ist um 1,02 Prozent grösser als die des flüssigen, die des letzteren dagegen 5,9 Prozent grösser als die des plastischen. F. Nies und A. Winkelmann30) haben für Zinn, Zink, Wismut, Antimon, Eisen und Kupfer mit der grössten Bestimmtheit gefunden, dass bei der Schmelz. temperatur ein festes Metallstück auf dem flüssigen Metall schwimmt; bei Blei und Kadmium waren die Versuche nicht ganz entscheidend, doch ist auch hier sehr wahrscheinlich, dass das flüssige Metall etwas

25) Geol. magazine 7 (1880), 99.

26) Phil. mag. 5 (1878), 241. 27) Vgl. auch G. H. Darwin, Geogr. Jahrb. VIII, 49. 28) Vergl. Geogr. Jahrb. VIII,

31. 462.

29) Journal of the Iron and steel institute 1880, p. 11; Naturforscher 1880, 30) Sitzgsber. d. kgl. bayer. Akad., math.-phys. Kl. 11 (1881), 63; Ann. Phys. 13, 43.

dichter als das feste ist. Die Dichtezunahme beim Übergang aus dem festen in den flüssigen Zustand ist beim Zinn 0,7 Prozent, beim Zink 0,2 Prozent, beim Wismut 3 Prozent.

Der bedeutendere Wert der Erdabplattung (z), den die neueren Diskussionen der Grad- und Schweremessungen ergeben 31), lässt sich nicht mehr wohl in Übereinstimmung bringen mit der Voraussetzung einer durchaus flüssigen, wenn auch aus verschieden dichten Schichten bestehenden Erdkugel. E. Roche 32) hat daher die Voraussetzung gemacht, dass die Erde im Innern bereits zu einer Zeit, als sie noch geringere Winkelgeschwindigkeit besass, teilweise erstarrt und heute nur noch von einem flüssigen Mantel, von dem die dünne Kruste getragen wird, umgeben sei und für die Abplattung den grösseren Wert als sicher zu Grunde gelegt. Als Resultat der von ihm angestellten Rechnung teilt er mit, dass sich ein fester Erdkern von der Dichte 7, also ungefähr der des Eisens ergebe und eine flüssige Schale von der Dichte 3 und einer Dicke von noch nicht % des Erdradius. Er macht aufmerksam, dass die Dichten gerade mit denen des Meteoreisens und der erdigen Meteorsteine übereinstimmen.

Der Berichterstatter hat in einem vor dem ersten deutschen Geographentag zu Berlin gehaltenen Vortrage 33) die Mittel und Wege besprochen, um zu genauerer Kenntnis vom Erdinnern zu gelangen. Ausser den Schlüssen, die aus der Tiefentemperatur, der Präzession der Äquinoktien und den Gezeiten gezogen werden können und die im vorigen Jahrbuch 34) nähere Besprechung gefunden haben, wurde namentlich eine Vorstellung von den Eigenschaften der Körper unter Drucken und Temperaturen zu bilden versucht, wie sie nach Ritter's Entwickelung der Nebularhypothese 35) im Erdinnern stattfinden müssen. Es ist kaum zweifelhaft, dass diese Temperatur weit über dem kritischen Punkt aller uns bekannten Stoffe liegt, so dass trotz dem ungeheueren Druck von einem Übergang der Massen in tropfbar flüssige oder feste, durch deutliche Begrenzungsflächen getrennte Schichten nicht die Rede sein kann, wohl aber die Kompression bis zu einem Grenzvolumen fortgeschritten und völlige Unbeweglichkeit der Moleküle, also Starrheit, vorhanden sein kann, während bei Druckabnahme die Masse sich gleich einem Gase ausdehnt. Der Übergang von diesem nahe dem Centrum herrschenden Zustand in den an der Oberfläche stattfindenden würde kontinuierlich sein müssen.

31) Vgl. Geogr. Jahrb. VIII, 5 u. 10. 32) Compt. rend. 93 (1881), 364. 33) Verbandl. des ersten deutschen Geographentags zu Berlin, 1881, S. 15. 34) Geogr. Jahrb. VIII, 18, 26.35) Daselbst 32.

II. Die Erdrinde.

Allgemeines.

Eine der bedeutendsten neueren Veröffentlichungen aus dem vorliegenden Gebiete ist Osmond Fisher's Physik der Erdrinde 36). Nachdem der Verf. in den ersten Kapiteln die aus den Tiefentemperaturen, sowie die aus hydrostatischen und astronomischen Betrachtungen sich ergebenden spärlichen Schlüsse bezüglich der Verteilung von Temperatur, Dichte und Aggregatzustand kritisch beleuchtet hat, macht er es sich namentlich zur Aufgabe, die Emportreibungen und Faltungen der Oberfläche durch Tangentialschub auf ihre physikalische Möglichkeit näher zu betrachten. Nachdem das Volumen aller Emportreibungen schätzungsweise bestimmt ist, wird gezeigt, dass die Abkühlung einer durchaus festen Kugel keine hinlängliche Kompression zu ihrer Erzeugung ergiebt. Der Autor hält hiezu ein flüssiges Substrat für unerlässlich. In Übereinstimmung mit den schon früher im Jahrbuch 37) besprochenen Berechnungen hegt auch er keinen Zweifel, dass dem durch die Gravitation erzeugten inneren Druck kein bekannter Körper widerstehen kann. Unter Voraussetzung einer auf dichterer flüssiger Unterlage schwimmenden festen Rinde müssen dann Zerquetschungen in den Gegenden verminderter Festigkeit des Materials stattfinden. Denkt man sich durch den Ort geringster Festigkeit eine zur Oberfläche normale Fläche derart gelegt, dass zu beiden Seiten derselben die absolute Festigkeit wächst, so dass sie selbst also alle Punkte geringster Festigkeit in sich vereinigt, so wird in dieser Fläche die Zerquetschung stattfinden, d. h. das Material wird auf ihr nach oben und, wie Fisher meint, auch nach unten in die Flüssigkeit gepresst werden, also eine wulstartige Verdickung der Erdrinde nach oben und nach unten erzeugen. Der Verfasser glaubt dieses Resultat durch gewisse von Airy 38) gegebene, von Ph. Fischer39) aber schon widerlegte Betrachtungen über die Lotablenkungen des Himalaya als bestätigt betrachten zu dürfen.

Selbst wenn man nicht, wie der Verf., einen sprungweisen Übergang von festem Aggregatzustand der Rinde in den flüssigen des Substratums, sondern einen all

36) O. Fisher, Physics of the earths crust, London 1881; 298 pp. Der Verfasser hat darin auch früher von ihm publizierte Abhandlungen in neuer Bearbeitung eingeflochten; z. B. aus den Trans. phil. soc. Cambridge, Vols. 11, p. 489 (1868), 12. p. 414 (1873), 434 (1875), u. a. m. Vgl. auch Geogr. Jahrbuch VIII, 25, 30, 35.—37) Geogr. Jahrb. VIII, 45, Note 2. -38) Phil. Transact. 145 (1855), 101. 39) Ph. Fischer, Die Gestalt der Erde, Darmstadt 1868, S. 222. Vgl. auch Geogr. Jahrb. VIII, 6.

=

mählich und stetig fortschreitenden Übergang in den plastischen und vielleicht den fässigen Zustand und dabei eine mit der Tiefe langsam zunehmende Dichtigkeit voraussetzt, wird man nicht umhin können zuzugeben, dass bei schrumpfender Kontraktion die Flächen gleicher Dichtigkeit und gleichen Aggregatzustandes in den Vertikalschnitten geringster Festigkeit Ausbiegungen nicht nur nach oben, sondern auch nach unten erleiden müssen. Doch werden diejenigen nach unten ausserordentlich viel geringer ausfallen als die nach oben, weil von unten der Druck der inneren Schichten entgegen wirkt, während von oben nur der Atmosphärendruck wirkt. Der Verf. geht deshalb wohl etwas zu weit, wenn er die Analogie von Eisschollen, die auf dem Wasser schwimmen, auch für die auf dem flüssigen Substrat ruhende Erdrinde durchführt. Die in Bergmassiven (Gotthard- und Mont CenisTunnel) geringer gefundene Temperaturzunahme erklärt sich derselbe durch die grosse Verdickung der Erdrinde unter dem Gebirge und benutzt unter der Annahme, dass die Bergmasse die Dichte des Granits, das Substrat die des Basalts babe, die aus den erwähnten Tunnelbeobachtungen folgenden Zahlen, um die normale Dicke der Erdrinde zu etwa 25 miles oder 69 km und die Schmelztemperatur an der Unterfläche der Rinde auf 2500° F. oder 1400° C. zu berechnen. Als Korollar hiezu ergiebt sich, dass unter dem Tiefseeboden die Rinde wenigstens noch 20 miles dick und von grösserer Dichte (etwa 3,0) sein muss als in den Kontinentalmassen, wo sie etwa 2,68 ist. Der Verf. beschäftigt sich dann eingehend mit der Frage, ob die Schrumpfung der Erde durch Wasserverlust des Innern erklärt werden könne und kommt zur Entscheidung, dass, auch wenn alles ozeanische und atmosphärische Wasser früher im Innern enthalten gewesen, doch durch sein Entweichen nicht die jetzt vorhandenen Unebenheiten der Erdoberfläche erklärlich seien. In den folgenden Kapiteln macht der Verf. den Versuch, die Stauchung der Erdrinde durch Ausdehnung in Folge der im Erdmagma enthaltenen hochgespannten Wasserdämpfe zu erklären. Wenn in der Erdrinde von unten her ein Sprung entsteht, so dringen in ihn sofort die aus dem Magma durch die lokale Druckverminderung entbundenen Gase (der Verf. spricht immer nur von Wasserdampf) oder das flüssige Magma selbst ein. In beiden Fällen pflanzt sich derjenige Druck, der an der Unterfläche der Rinde herrscht, mit den eingedrungenen Massen bis an das Ende der Spalte, also in eine Gegend fort, wo der Gravitationsdruck ein geringerer ist als dort. Die Gase oder flüssigen Massen haben also einen Überdruck, der erweiternd auf die Spaltenwände wirkt und entweder die Spalte nach oben fortsetzt, bis die Massen entweichen können (Vulkane) oder wenigstens die Spalten unter beständigem Nachdrängen von Magma erweitert und dabei das Material der Spaltwände komprimirt und staucht. Durch die beständige Wärmeabgabe an die Wände erkaltet allmählich die Spaltenfüllung und es bleibt ein Gang zurück, wie man sie in älteren Eruptivgesteinen in so grossen Mengen findet. Die erste Ursache zur Spaltenbildung von untenher sucht der Verf. in den Gleichgewichtstörungen der Rinde, wie sie durch Sedimentablagerung, also camentlich in Küstengegenden hervorgebracht werden, wonach sich die schon von Hall, Hunt und Le Conte 40) betonte Neigung zur Gebirgshebung längs der Küsten erklärt. Nach einer Widerlegung der Mallet'schen Theorie des Vulkanismus benutzt der Verf. die allmähliche Abschmelzung der ,,Wurzeln der Gebirge" zur Erklärung der Aufeinanderfolge der vulkanischen Gesteine, deren mittlere kieselsäurereicher und spezifisch leichter sind als die älteren, während die jüngsten, die Basalte, am wenigsten Kieselsäure enthalten und das höchste spezifische Ge

40) Geogr. Jahrb. VIII, 48.

wicht besitzen. Fisher glaubt die mittleren, kieselsäurereicheren Gesteine als die Abschmelzungsprodukte der unteren Protuberanzen der Gebirge ansprechen zu dürfen, die sich in dünner Schicht unterhalb der festen Erdrinde ausgebreitet hätten. Die natürliche Verteilung der Vulkane, namentlich längs der Festlandsränder und auf Inselreihen, also in Gegenden, wo die Erdrinde dünn ist, erscheint dann kaum einer weiteren Erklärung bedürftig, und auch die Existenz isolierter ozeanischer Vulkangruppen lässt sich ebenso leicht einsehen wie die Abwesenheit solcher im Innern von Kontinenten. Von den fruchtbaren Gedanken des Autors werden sich gewiss manche dauernd halten, obwohl er an mehreren Stellen die Beweiskraft seiner Schlussfolgerungen zu überschätzen scheint.

G. H. Darwin 41) hat in einer Untersuchung über die Spannungen, welche durch das Gewicht der Kontinente und Gebirge im Innern der Erde hervorgebracht werden, neue Beweise für die von ihm vertretene durchgehende Starrheit des Erdkörpers beigebracht. Der kurze bis jetzt allein vorliegende Auszug lässt nur erkennen, dass nach Behandlung einiger idealen einfachen Fälle der Lastverteilung auf der Erdoberfläche der Verf. beweist, die durch Amerika, Afrika und den Atlantischen Ozean hervorgebrachte Belastungsdifferenz erfordere in 1600 km Tiefe eine Festigkeit des Materials, die der des Granits gleichkäme.

Vulkanismus.

J. Prestwich 42) betrachtet als erste Ursache vulkanischer Ausbrüche das Aufquellen der Lava, das er durch Kontraktion der sich abkühlenden Erdrinde entstanden denkt, eine Anschauung, die mit der geringen Zusammenhangsfestigkeit der Erdrinde unmöglich in Einklang gebracht werden kann. Indem diese Lava in Berührung kommt mit dem in den losen Aufschüttungsmassen enthaltenen Wasser, entstehen die die Ausbrüche einleitenden Detonationen, Stösse und Dampfausbrüche. Da durch die Last des Vulkans die Sedimentärschichten, auf denen er ruht, meist etwas niedergedrückt sind, diese also das atmosphärische Wasser auch aus weiterem Umkreise, vielleicht selbst aus dem Meere herbeiführen, so werden die Dampfmassen durch weitere Zufuhr ergänzt, bis eine gewisse Erschöpfung eingetreten sei, worauf erst das Ausströmen der Lava beginne.

W. J. Sollas43) sucht den Grund für die Förderung der Lava unter Explosionen in dem Druck des in dem Magma bereits enthaltenen Wasserdampfes, dessen Entwickelung in explosiver Weise sofort eintritt, wo eine lokale Druckverminderung stattfindet. Solche

41) Proc. of the Royal Society 32 (1881), 432. 42) Nature 24 (1881), 471. 43) Daselbst 472.