Der 2. Ausschnitt aus dem Modellierungskreislauf beschreibt die konkrete Umsetzung der zweidimensionalen Modellskizze in ein dreidimensionales Modell. Entsprechend der Modellskizze wird nun das Modell Stück für Stück quantifiziert (im geowindow umgesetzt).

Teilausschnitt 2 Modellierungskreislauf
Zweiter Ausschnitt aus dem Modellierungskreislauf Quelle: Eigene Darstellung

An dieser Stelle des Modellierungskreislaufes werden Hypothesen aufgestellt bzw. vermutete Zusammenhänge festgehalten. Diese können in der Sekundarstufe I durchaus ganz pragmatisch formuliert werden. z.B. „Ich glaube, wenn wir drei große Spritzen Asthenosphärenmaterial eingespritzt haben bricht der Graben ein.“ In der Sekundarstufe II könnten Vermutungen konkreter sein. z.B. „Wenn die Asthenosphäre zu heiß und somit zu flüssig ist, wird das Krustenmaterial nicht mehr schwimmen.“

Wichtig ist hierbei, dass in diesem Zusammenhang Relationen geschaffen werden zur realen Situation.

  • Was würde das bedeuten, wenn die Kruste nicht mehr schwimmt? Geht das überhaupt?
  • Wie viel Asthenosphärenmaterial entspricht der Menge von drei großen Spritzen in der Realität? Ist das soviel Material wie das Wasservolumen des Mittelmeers?

Dieser Rückbezug auf die Realität erleichtert die kognitive Bildung fester Vorstellungen von kaum vorstellbaren Dingen. Als Beispiel sei die Konvektionsgeschwindigkeit genannt, die man sich kaum vorstellen kann. Weiß man, dass diese so schnell ist wie die eigenen Fingernägel wachsen bekommt man eine feste Vorstellung hiervon. Ein Bezugssystem ist entstanden, in welches ich etwas einpassen kann, weil mir eine Vergleichsgröße aus diesem Bezugssystem bekannt (–im Sinne von verinnerlicht-) ist.

Das Bezugssystem im geowindow:

geowindow mit Rückwand und Maßstab Quelle: Eigenes Bild
  • Welche Dimensionen stehen im Versuchsfenster zur Verfügung und welcher Ausschnitt des realen Gegenstandes soll modelliert werden? Hierzu wird auf der Modellrückseite ein Maßstab angebracht, der für den Modellaufbau mit den unterschiedlichen Schichtmächtigkeiten und der horizontalen Ausdehnung Bezugspunkte liefert.
  • Wie könnten die Ränder im Versuchsfenster das Modell beeinflussen?
  • Soll der Versuch das Prinzip schematisch zeigen oder wird auch der Maßstab berücksichtigt?
  • Sollen Daten erhoben werden?
  • Wie werden diese Erfasst (Wiegen, Messen, Abzählen)?
  • Wie werden die Daten dokumentiert und dann ausgewertet?

Wenn alle Vorbereitungen gemacht worden sind und die Dokumentation des Modellierungsvorgangs geklärt ist, kann es losgehen …

geowindow mit unterem Mantel (Honig) Quelle: Eigenes Bild

Der Mantelbereich sollte zähflüssig sein und eine hohe Dichte aufweisen. Hierbei haben wir uns für Honig entschieden. Seine rötliche Farbe ist der echten Farbe der Mantelgesteine nicht ähnlich, verdeutlicht dafür aber die Temperaturerhöhung und lässt sich hervorragend von den Lithosphärenmaterialien optisch und durch seine Viskosität stofflich abgrenzen.

 

geowindow mit unterem Mantel (Honig) und oberem Mantel (grüne Götterspeise) Quelle: Eigenes Bild

Die subkrustale Lithosphäre wird durch grüne Götterspeise dargestellt. Die Gesteine des Mantels sind in erster Linie Peridotite deren hoher Olivingehalt eine grünliche Farbe der Mantelgesteine erzeugt. Der obere Mantel kann duktil verformbar sein aber auch brechen. Wie sich in Experimenten gezeigt hat, ist diese Eigenschaft bei Götterspeise gegeben. Je nach Wassersättigung und Temperatur ist die Götterspeise dicht genug, um die kontinentale Kruste schwimmen zu lassen.

geowindow mit unterem Mantel (Honig), oberem Mantel (Götterspeise) und Kruste (dunkler Kaffeesatz/heller Sand) Quelle: Eigenes Bild

In unserem Fall haben wir für die kontinentale Kruste Wechsellagen von dunklem Kaffeesatz und hellem Sand verwendet. Die Wechsellagerung soll die Bruchversätze verdeutlichen. Beide Stoffe sind rieselfähig und können gut ins Fenster eingebracht werden. Die durchgehenden Schichten sollen eine gewisse Kontinuität der kontinentalen Kruste verdeutlichen. Sand ist leicht im Sinn geriebener Steine mit Gesteinen allgemein assoziierbar und scheint daher geeigneter als z.B. Styrophorkügelchen oder Plastikgranulat. Sowohl Sand als auch Kaffeepulver können problemlos entsorgt werden und kosten nicht viel. Sand ist als dominierendes Material gewählt worden, da es dem hohen Siliciumgehalt in der Kruste entspricht und ebenso wie die meisten Krustengesteine hell ist und eine ähnliche Masse hat.

Die aufsteigende Asthenosphäre ist teilweise erwärmte, teilweise kalte rote Götterspeise. Sie steigt sowohl thermisch als auch gravitativ auf und löst den zuckerhaltigen Mantel auf ihrem Weg zur Kruste partiell an. Bricht das Material durch die Kruste, so ist die rote Farbe und die krümelig-bröckelige bis zähfliesende Masse der roten Götterspeise austretender Schmelze (Magma) sehr ähnlich.

Alle Materialien sind gesundheitlich unbedenklich verwendbar und gefahrlos zu entsorgen. Die Kosten belaufen sich je Becher Götterspeise auf 0,39 €. Verwendet wurden 8 Becher grüne und ca. 5 Becher rote Götterspeise. Die benötigte Honigmenge von ca. 500 ml kostet maximal 10,00 €. Den größten Teil des Honigs kann man nach dem Versuch durch die Bodenventile kontrolliert ablassen und wieder verwenden.

Der Graben bricht ein…

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