Institut fr Geologie Grundlagen der Geodynamik und Tektonik
- Slides: 52
Institut für Geologie Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen) Blanka Sperner Institut für Geologie I Bernhard-von-Cotta-Str. 2 I 09599 Freiberg Tel. 0 37 31/39 -3813 I blanka. sperner@geo. tu-freiberg. de
Schwerefeld (2) Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 2
Wiederholung (1) Faktoren, die das Schwerefeld beeinflussen: • Geographische Breite (φ) • Topographische Höhe (∆R) • Verteilung der Massen in der Erde (M) Korrekturen: • für geographische Breite Normalschwere g 0 • für topographische Höhe Freiluft- / Bouguerschwere Topographie wird bezüglich Geoid gemessen Geoidundulationen beachten! Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 3
Wiederholung (2) Korrektur für topographische Höhe: Freiluftanomalie (FAA) g. F [m. Gal] = 0. 308·h [m] ∆g. F = gbeob + g. F - g 0 Korrektur für die Masse zwischen Meßpunkt und Referenzniveau: Bougueranomalie (BA) An Land: g. B [m. Gal] = 0. 112·h [m] Strobach (1991): Unser Planet Erde ∆g. B = ∆g. F - g. B Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner Überm Meer: g. B [m. Gal] = -0. 0687·h [m] 4
Wiederholung (3) → Information über Isostasie Freiluftanomalie (FAA) (FAA = 0 bei Isostasie, aber: Einfluß von Flexur, etc. ) → Information über Mohotiefe Bougueranomalie (BA) (z. B. BA < 0 bei Krustenwurzel aber: Einfluß von Beckensedimenten, etc. ) Isostatische Schwere Strobach (1991): Unser Planet Erde Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner Topographische Massen so verteilen, dass Anomalien minimal werden. 5
Wiederholung (4) Einflußfaktoren: • Tiefe (z) • Größe (R) • Dichtekontrast (∆ρ) Moores, R. J. & Twiss, E. M. (1995): Tectonics. Amplitude abhängig von Massenanomalie (∆ρ·∆h) Gradient abhängig von mittlerer Tiefe (z) Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 6
Wiederholung (5) Unterschiedliche Tiefen von Topographie und Krustenwurzel → Randeffekt Positive Fläche = Negative Fläche → Isostasie Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 7
Aufgaben • Ausgangssituation: keine Isostasie 10 min. • Freiluft- und Bougueranomalie skizzieren • Was muss passieren, damit Isostasie herrscht? Skizze • Freiluft- und Bougueranomalie skizzieren • Ergebnisse an der Tafel präsentieren Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 8
Aufgabe (1) Ausgangssituation: 30 km Kruste, 70 km lithosphärischer Mantel. Problem: Verdickung der Kruste um 30 km. Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 9
Aufgabe (2) Ausgangssituation: 30 km Kruste, 70 km lith. Mantel, 50 km Asthenosphäre Problem: Verdickung des lithosphärischen Mantels um 30 km. Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 10
Aufgabe (3) Ausgangssituation: 30 km Kruste, 70 km lithosphärischer Mantel. Problem: Ausdünnung der Kruste um 24 km. Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 11
Aufgabe (4) Ausgangssituation: 30 km Kruste, 70 km lithosphärischer Mantel. Problem: Ausdünnung der Kruste um 24 km; Wasserfüllung im Becken. ρWasser = 1030 kg/m 3 Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 12
Aufgabe (5) Ausgangssituation: 30 km Kruste, 70 km lithosphärischer Mantel. Problem: Ausdünnung der Kruste um 24 km; Sedimentfüllung im Becken. ρSediment = 2400 kg/m 3 Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 13
Aufgabe (6) Ausgangssituation: 6 km Kruste, 6 km lith. Mantel, 70 km Asthenosphäre Problem: Verdickung des lithosphärischen Mantels auf 60 km; Wasserbedeckung. ρWasser = 1030 kg/m 3 Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 14
Aufgabe (7) Ausgangssituation: auf 70 km verdickte Kruste, davon 5 km Topographie, 35 km lith. Mantel. Problem: Erosion der gesamten Topographie. Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 15
Aufgabe (8) Ausgangssituation: 4. 8 km Topographie, 30 km Kruste, 70 km lithosphärischer Mantel. Problem: Tiefe der Moho (wieviele km Krustenwurzel sind nötig? ). Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 16
Aufgabe (9) Ausgangssituation: 6 km Topographie umgeben von Wasser, 6 km Kruste, 50 km lith. Mantel. Problem: Tiefe der Moho (wieviele km Krustenwurzel sind nötig? ). Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 17
Subduktionszone (1) Falsc Schwereanomalien ? he Kur Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner ve 18
Subduktionszone (2) reines „Abtauchmodell“, andere Prozesse fehlen (z. B. Vulkanismus → heisses, weniger dichtes Material steigt auf, ev. Krustenverdickung) Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 19
Subduktionszone (3) Bougueranomalie: positive Werte durch Auffüllen der Wasserbecken mit Krustenmaterial Freiluftanomalie: negative Werte durch Becken breite positive Bouguer- und Freiluft-Anomalie durch schweren subduzierten lithosphärischen Mantel Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 20
Einfluß des Abtauchwinkels Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 21
Kraton Isostasie, keine Topographie → FAA = 0, BA = 0 Dichteunterschied relativ zu überlagernder Schicht Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 22
Kontinentales Rift aufsteigende heiße (leichte) Asthenosphäre → BA < 0 aktives Rifting: aufsteigende Asthenosphäre (→ Hebung) treibt Kontinent auseinander (passives Rifting: ausgelöst durch horizontale Dehnung, z. B. im Backarc-Bereich → Subsidenz) Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 23
Mittelozeanischer Rücken aufsteigende Asthenosphäre → BA < 0 Ozean mit Kruste gefüllt → BA >> 0 Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 24
Gebirge verdickte Kruste → BA < 0 ehemals vorhandene Mantelwurzel ist bereits thermisch equilibriert → horizontale Lith/Asth-Grenze Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 25
Schwereanomalien an Störungen Schwereanomalie? ρ1 ρ2 > ρ1 Schwereanomalie? Seitenverschiebung ρ1 ρ2 > ρ1 ρ1 Aufschiebung Abschiebung Moores, R. J. & Twiss, E. M. (1995): Tectonics. Basement mit höherer Dichte Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner Einzelne Lage mit höherer Dichte 26
Rechenaufgabe Gegeben: • • Breite: 48. 1195° N Länge: 12. 1878° E Höhe: 487. 9 m NN Gemessene Schwere: 980, 717. 39 m. Gal Gesucht: • • • Normalschwere Freiluftkorrektur Bouguerkorrektur Freiluftanomalie Bougueranomalie Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 5 min. 27
Rechenaufgabe Gegeben: • • Breite: 48. 1195° N Länge: 12. 1878° E Höhe: 487. 9 m NN Gemessene Schwere: 980, 717. 39 m. Gal Gesucht: • Normalschwere: g 0 = 980, 900. 91 m. Gal g 0 = ge·(1+ 0. 005278895·sin 2 φ + 0. 000023462·sin 4 φ) ge = 978, 031. 85 m. Gal (Schwere am Äquator) φ : geographische Breite Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 28
Rechenaufgabe Gegeben: • • Breite: 48. 1195° N Länge: 12. 1878° E Höhe: 487. 9 m NN Gemessene Schwere: 980, 717. 39 m. Gal Gesucht: g 0 = 980, 900. 91 m. Gal • Normalschwere: • Freiluftkorrektur: g. F = 150. 27 m. Gal • Bouguerkorrektur: g. B = 54. 64 m. Gal g. F [m. Gal] = 0. 308·h [m] g. B [m. Gal] = 0. 112·h [m] Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 29
Rechenaufgabe Gegeben: • • Breite: 48. 1195° N Länge: 12. 1878° E Höhe: 487. 9 m NN Gemessene Schwere: 980, 717. 39 m. Gal Gesucht: • • • Normalschwere: Freiluftkorrektur: Bouguerkorrektur: Freiluftanomalie: Bougueranomalie: g 0 = 980, 900. 91 m. Gal g. F = 150. 27 m. Gal g. B = 54. 64 m. Gal ∆g. F = gbeob + g. F - g 0 = -33. 25 m. Gal ∆g. B = ∆g. F - g. B = -87. 89 m. Gal Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 30
Magnetfeld Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 31
Potentialfelder Erde Schwerefeld Magnetfeld Dipolfeld mit Nord- und Südpol • Magnitude variiert um Faktor zwei • Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner radialsymmetrisch • weltweit ungefähr gleich gross • 32
Erdmagnetfeld Rotationsachse ≠ Dipolachse Inklination: Winkel zwischen Magnetfeldlinie und Erdoberfläche Deklination: Abweichung der Kompassnadel (magnetisch Nord) von der geographischen Nordrichtung Magnetischer Nordpol wandert derzeit mit 90 m/Tag bzw. 30 km/Jahr (Säkularvariation) 11° Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 33
Erdmagnetfeld Rotationsachse ≠ Dipolachse Inklination: Winkel zwischen Magnetfeldlinie und Erdoberfläche Deklination: Abweichung der Kompassnadel (magnetisch Nord) von der geographischen Nordrichtung Magnetischer Nordpol wandert derzeit mit 90 m/Tag bzw. 30 km/Jahr (Säkularvariation) Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 34
Ursache Konvektionsströme im äußeren Erdkern: besteht großteils aus flüssigem Eisen → elektrisch leitfähig + schwaches Ausgangsmagnetfeld → Induktion (Geodynamo) Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 35
Magnetische Flussdichte ⇀ B = M·R-3·(1+3·sin 2 φ)½ ⇀ Am Äquator: B = 30, 000 n. T ⇀ Am Pol: B = 60, 000 n. T Inklination i: M: Dipolmoment; 7. 734· 1024 n. T·m 3 R: Abstand (Erdradius) φ : magnetische Breite Einheiten: Tesla: 1 T = 1 kg·A-1·s-2 = 1 V·s·m-2 Gauß: 1 Gs = 10 -4 T Gamma: 1 γ = 10 -9 T = 1 n. T tan i = 2·tan φ Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 36
Magnetismus von Festkörpern Diamagnetismus: Abschwächung des Magnetfeldes einer Substanz Paramagnetismus: Verstärkung des Magnetfeldes einer Substanz durch Ausrichten des inneren Magnetfeldes parallel zum äußeren. Verschwindet nach Entfernen des äußeren Feldes. Ferromagnetismus („normaler“ Magnetismus): Bereiche mit parallel ausgerichteten magnetischen Teilchen (Weissche Bezirke) → Gleichrichtung durch äußeres Magnetfeld. Verschwindet erst nach Erhitzen über Curie-Temperatur Tc. Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 37
Magnetisierbarkeit (Magnetische Suszeptibilität) M: Magnetisierung χm: magnetische Suszeptibilität H: magnetische Feldstärke M = χm·H Gestein/Mineral χm Sediment 0 - 5· 10 -4 Granit Basalt, Gabbro Magnetkies Hämatit Magnetit 10 -5 - 10 -2 1. 5· 10 -3 - 9· 10 -2 10 -3 - 10 -1 Diamagnetismus: Paramagnetismus: Ferromagnetismus: χm= – 10 -5 χm= +10 -4 χm= +10 -1 (z. B. Magnetit: Fe 3 O 4; Tc≈ 580°C) 4. 2· 10 -4 - 10 -2 3 - 15 Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 38
Thermoremanente Magnetisierung (TRM) Flüssige Lava: magnetisierte Minerale richten sich parallel zum Erdmagnetfeld aus. Abkühlung unter Curie-Temperatur → Einfrieren der Magnetisierung Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 39
Sedimentationsmagnetisierung (detrital remanent magnetization, DRM) Magnetitkörner werden eingeregelt sedimentiert (langsame Sedimentation nötig) Vorsicht: längliche Körner können durch Fließrichtung eingeregelt werden Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 40
Magnetostratigraphie Umpolungsmuster des Ozeanbodens → charakteristische Abfolge für bestimmte Zeitabschnitte: Referenzmuster für Vergleich mit Mustern aus Gesteinen unbekannten Alters (Vasiliev et al. , 2005) GPTS: Geomagnetic Polarity Time Scale EC/SC: Alterseinteilung in den Ost-/Südkarpaten MED: Zeitskala für den Mittelmeerraum Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 41
Paläomagnetismus (1) Inklination (Neigung gegen die Horizontale) → Breitenlage der Probe Deklination (Abweichung von Nordrichtung) → Rotation um vertikale Achse Aber: Polwanderung → Magnetischer Pol zur Zeit der Ablagerung dient als Referenzpol Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 42
Paläomagnetismus (2) Benötigte Daten: • Inklination & Deklination • Alter des Gesteins → Referenzpol • Koordinaten der Probenlokalität • Schichtfallen → Rückrotation, Faltentest Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 43
Test tektonischer Modelle gemessene paläomagnetische Richtungen postulierte paläomagnetische Richtung (Dupont-Nivet et al. , 2003) Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 44
Zeitliche Entwicklung stable Europe Rotation im Oligozän - M. Miozän Rotation im U. Miozän - Pliozän stable Adria (Thöny et al. , 2006) Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 45
Nachweis von Plattenbewegungen (1) • Paläomagnetismus Nicolas, A. (1995): Die ozeanischen Rücken. Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 46
Nachweis von Plattenbewegungen (2) • Paläomagnetismus • Geodätische Methoden (z. B. GPS, VLBI) (Wang et al. , 2001) Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 47
Nachweis von Plattenbewegungen (3) • Paläomagnetismus • Geodätische Methoden (z. B. GPS, VLBI) • Hot Spots (z. B. Hawaii-Kette) Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 48
Nachweis von Plattenbewegungen (4) • Paläomagnetismus • Geodätische Methoden (z. B. GPS, VLBI) • Hot Spots (z. B. Hawaii-Kette) • Paläoklimatologie (z. B. Vereisungsspuren, tropische Pflanzen) Strobach, K. (1990): Vom Urknall zur Erde. Tropische Baumfarne + Tropisches und subtropisches Gehölz Krautfarne der subpolaren Regenzone Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 49
Pro & Contra • Paläomagnetismus • Geodätische Methoden (z. B. GPS, VLBI) • Hot Spots 15 min. (z. B. Hawaii-Kette) • Paläoklimatologie (z. B. Vereisungsspuren, tropische Pflanzen) Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 50
Zusammenfassung (1) Schwerefeld • Subduktionszone • Kontinentales Rift • Mittelozeanischer Rücken • Gebirge • an Störungen Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 51
Zusammenfassung (2) Erdmagnetfeld: • Ursache, Einheiten • Magnetisierbarkeit (magn. Suszeptibilität) • Thermoremanente / Sedimentations-Magnetisierung • Magnetostratigraphie • Paläomagnetismus (N-S Bewegung, Rotation) Nachweis von Plattenbewegungen (Pro & Contra) Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 09. 06. 08, Blanka Sperner 52
- Facultatea de biologie si geologie
- Liqen karstik
- Kelompok 3 logo
- Section of valley
- Tektonik ovalar
- Preisschwelle
- Garverfahren kochen definition
- Inventar und bilanzbuch
- Soziale einzelfallhilfe phasen
- Grundlagen der systemtheorie
- Grundlagen der elektrochemie
- Kompetenzmanagement grundlagen und praxisbeispiele
- Virtualisierung grundlagen
- Active directory grundlagen
- Kindeswohlgefährdung gesetz
- Genetik grundlagen
- Didaktische netze kahlert
- Kaufvertragsarten arbeitsblatt
- Four tenses revision
- Paromed
- Past perfect simple and continuous
- Digitalisierung von audiosignalen
- Schall
- Entwicklungspsychologische grundlagen 0-3
- Uv vis spektroskopie grundlagen
- Oszilloskop grundlagen
- Grundlagen plakatgestaltung
- Active passive englisch
- Mechanik
- Schnelllesetechnik
- Vlan grundlagen
- Strukturiertes denken
- Tum grundlagen datenbanken
- Pycym
- Gegenstand der arbeitspsychologie
- Erster tag der woche
- Der seele heimat ist der sinn
- Der daumen pflückt die pflaumen
- An der schwelle der ewigkeit
- Der weg der atemluft
- Weltuntergangstheorie
- Grnder
- Die geschichte vom skorpion und dem frosch
- Burg aufbau
- Georg heym der gott der stadt text
- Institut universitaire européen de la mer
- Brodarski institut
- Institut paoli-calmettes
- Dinasti zhou
- Kommunikationsträger beispiele
- Institut cubelles
- Desmurgiya
- Ies can vilumara