allgemeine geologie 12
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Vorlesung Allgemeine Geologie, Prof. Dr. Eckart Wallbrecher, Sommer-Semester 2005TRANSCRIPT
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Vorlesung Allgemeine Geologie
Prof. Eckart WallbrecherSS 2005
Mo Mi 8.15 9.00 Uhr
Teil 12
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Exogene DynamikExogene Dynamik
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VerwitterungVerwitterung
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Kreislauf der Gesteine
Aus Press & Siever, 1995 (Spektrum Lehrbcher)
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Verwitterung und Transport
Erosion Transport SedimentationAus Press & Siever, 1995 (Spektrum Lehrbcher)
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chemische und physikalische Verwitterung
VerwitterungVerwitterung
chemischchemisch
LsungLsung Rckstand(Boden)
Rckstand(Boden)
KorntrennungKornzerkleinerung
KorntrennungKornzerkleinerung
physikalischphysikalisch
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chemische Verwitterungmit Rckstand
FeldspatKAlSi3O8Feldspat
KAlSi3O8
Lsung(K2O)Lsung(K2O)
RckstandTon (Al-, Si-)RckstandTon (Al-, Si-)
ohne Rckstand
CaCO3 + H2O + CO2 Ca2+ + 2HCO3-CaCO3 + H2O + CO2 Ca2+ + 2HCO3-
KalzitKalzit
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Karbonat-Fllung
Ca2+ + 2HCO3- CaCO3 + H2O + CO2Ca2+ + 2HCO3- CaCO3 + H2O + CO2
Wenn CO2 entweicht, wird Kalzit gefllt.
Wenn CO2 entweicht, wird Kalzit gefllt.
CO2 kann von Pflanzen aufgenommen werdenoder bei hohen Temperaturen in die Atmo-
sphre entweichen.
CO2 kann von Pflanzen aufgenommen werdenoder bei hohen Temperaturen in die Atmo-
sphre entweichen.
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Karbonat-Fllung
Die Band-i-Amir-Seen in Afghanistan
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Sinter-Terrassen in Pamukale (Trkei)
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Chemische VerwitterungDissoziierung im Meerwasser:
Pyroxen (MgSiO3)Pyroxen (MgSiO3) Mg2+ + SiO32-Mg2+ + SiO32-
Hydratation:
4KAlSi3O8 + 4H2O4KAlSi3O8 + 4H2OAl4(OH)8Si4O10+ 2K2O + 8SiO2Al4(OH)8Si4O10+ 2K2O + 8SiO2
Oxidationsverwitterung:
4FeSiO3 + O2 + H2O4FeSiO3 + O2 + H2O 4FeO(OH)+ 4SiO2
4FeO(OH)+ 4SiO2
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Rauchgas-Verwitterung
(saurer Regen)(saurer Regen)
CO2, SO2, SO32-, SO42-, NOxCO2, SO2, SO32-, SO42-, NOx
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Geschwindigkeit der VerwitterungKalzitKalzit
OlivinOlivinAnorthitAnorthit
PyroxenPyroxenAlbitAlbit
BiotitBiotitOrthoklasOrthoklas
MuskowitMuskowitTonTon
QuarzQuarzAl-OxideAl-Oxide
Fe-OxideFe-Oxide
Lslichkeit
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chemisch-biologische Verwitterung
HuminsurenHuminsuren
Einbau von Kationen aus dem Gestein in Pflanzen
Einbau von Kationen aus dem Gestein in Pflanzen
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Physikalische Verwitterung
Zersetzung eines GranitsZersetzung eines Granits
unverwitterterGranit
unverwitterterGranit
Ribildungan Korngrenzen
Ribildungan Korngrenzen
Lockerungdes Kornverbandes
Lockerungdes Kornverbandes
Umgezeichnet nach Press & Siever, 1995 (Spektrum Lehrbcher)
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TemperaturverwitterungTag- Nachtunterschiede in ariden GebietenTag- Nachtunterschiede in ariden Gebieten
Kernsprung in einem GranitblockKernsprung in einem Granitblock
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Frostverwitterung
Wasser hat die max. Dichte bei4 C. Eisbildung im Porenraumzerstrt den Gesteinsverband.
Wasser hat die max. Dichte bei4 C. Eisbildung im Porenraumzerstrt den Gesteinsverband.
Salzverwitterung
Im ariden Klima werden Salze aus dem Gestein gelst. Bei Verdunstung kristalli-
sieren diese im Porenraum aus und sprengenden Gesteinsverband.
Im ariden Klima werden Salze aus dem Gestein gelst. Bei Verdunstung kristalli-
sieren diese im Porenraum aus und sprengenden Gesteinsverband.
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Salzverwitterung
Exfoliation an Graniten der stlichenWste (gypten)
Verwitterung erfolgtschalenfrmig
Verwitterung erfolgtschalenfrmig
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Dolerit-Verwitterung
Zwiebelschalige Verwitterung eines Dolerit-PillowsZwiebelschalige Verwitterung eines Dolerit-Pillows
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Physikalisch-biologische Verwitterung
Turgordruck der Pflanzenwurzeln> 10 kg/cm2
Turgordruck der Pflanzenwurzeln> 10 kg/cm2
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Abhngigkeit vom Klima
KlimafaktorenKlimafaktoren
NiederschlagNiederschlag TemperaturTemperatur
humid - aridhumid - arid tropisch - polartropisch - polar
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Verwitterung und Bodenbildung
polar Temperatur kein gemigt-
humidFrost-
chemisch
Klima Verwitterung Boden
siallitisch
warm-arid
Temperatur,Salz kein
warm-humid chemisch allitisch
siallitisch: Rckstand aus Si- Al- Mineralen (z.B. Kaolin)siallitisch: Rckstand aus Si- Al- Mineralen (z.B. Kaolin)
allitisch: Rckstand nur Al-Minerale (+ Fe-, Mn-Oxide)z.B. Gibbsit (Al(OH)3) Bauxit = Gibbsit + Fe-Oxide
allitisch: Rckstand nur Al-Minerale (+ Fe-, Mn-Oxide)z.B. Gibbsit (Al(OH)3) Bauxit = Gibbsit + Fe-Oxide
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Verwitterung im ariden Gebiet
Mauretanien kein Bodenkein Boden
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Bodentypensiallitischer
Bodensiallitischer
Boden
A) Humus undverarmter
Boden (Quarzu. Tonminerale)
B) Fe- u. Al-Oxidhydrategefllt. CaCO3weggefhrt.
C) anstehenderGranit
A) Humusu. verarm-ter Boden
B) geflltesCaCO3
C) anstehen-des Gestein
Humus fehlt
Fe u. Al-Oxide
Fe- reicheTone u. Al-Hydroxide
anstehendesGestein
umgezeichnet nach Press & Siever, 1995 (Spektrum Lehrbcher)
Prrie-bodenPrrie-boden
Laterit-BodenLaterit-Boden
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Wechselwirkung: Erosion und TektonikNegative Rckkopplungzwischen Heraushebung,Abtragung und Oberfl-
chen-Relief
Negative Rckkopplungzwischen Heraushebung,Abtragung und Oberfl-
chen-Relief
Abtragungm/Mill.J.Abtragungm/Mill.J.
Erniedrigung derGipfelhhe
Erniedrigung derGipfelhhe
tektonische Heraushebungm/Mill.J.
tektonische Heraushebungm/Mill.J.
Umgezeichnet nach Press & Siever, 1995 (Spektrum Lehrbcher)
erhhte Abtragungdurch Heraushebungerhhte Abtragungdurch Heraushebung
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Hypsometrische Kurve
Kontinent
Ozean-Boden
108
0-2-4-6-8
Hh
e [m
] x 1
000 6
42
4 16 36 64 100 %
Kontinent
Ozean-Boden
108
0-2-4-6-8
Hh
e [m
] x 1
000 6
42
4 16 36 64 100 %
http://jove.geol.niu.edu/faculty/stoddart/LPSC/images/p21.jpg
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Transport
Transportmedien:Transportmedien:
WindWind
Wasser (Flsse)Wasser (Flsse)
Eis (Gletscher)Eis (Gletscher)
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Windtransport
olische Sedimenteolische Sedimente
in Bodennhe:in Bodennhe:
turbulente Srmungturbulente Srmung
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Merkmale des Windtransports
niedrige Dichte des Mediumsniedrige Dichte des Mediums
flchenhafte Wirkungflchenhafte Wirkung
gute Sortierung der Korngrengute Sortierung der Korngren
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transportierte Korngren in Abhngigkeit von der Windstrke
1/10 mm Durchmesser 1.5 m/sek.1/10 mm Durchmesser 1.5 m/sek.
1/2 mm Durchmesser 7 m/sek.1/2 mm Durchmesser 7 m/sek.
1 mm Durchmesser 15 m/sek.1 mm Durchmesser 15 m/sek.
10 mm Durchmesser 25 m/sek.10 mm Durchmesser 25 m/sek.
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Transport der Sandkrner am Boden
Der bodennahe Transport der Sandkrnererfolgt meist springend (Saltation). Durch
Kollision ergeben sich matte Kornoberflchen.
Der bodennahe Transport der Sandkrnererfolgt meist springend (Saltation). Durch
Kollision ergeben sich matte Kornoberflchen.nach Press & Siever, 1995 (Spektrum Lehrbcher)
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erosive Wirkung des Windtransportes
Pilzfelsen (stliche Wste, gypten)
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Entstehung eines Steinpflasters (Hamada)
Gemisch ausgrob- und fein-
krnigem Material
Gemisch ausgrob- und fein-
krnigem Material
Der Windblst das
feine Materi-al heraus.
Der Windblst das
feine Materi-al heraus.
Das Steinpfla-ster schtzt vor weiterer Aus-
blasung.
Das Steinpfla-ster schtzt vor weiterer Aus-
blasung.
Deflation:
Umgezeichnet nach Press & Siever, 1995 (Spektrum Lehrbcher)
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Hamada in Mauretanien
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Sandtransport
Sandverwehung ber ein Wadi (Mauretanien)
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Windsedimente (Dnen, Erg)Hinter einem Hindernisbilden sich Turbulenzenund Sandverwehungen.
Hinter einem Hindernisbilden sich Turbulenzenund Sandverwehungen.
Die Sandwehen werden grer, sind aber noch getrennt.
Die Sandwehen werden grer, sind aber noch getrennt.
Die Sandwehen schlieen sich zu einer Dne zusammen.
Die Sandwehen schlieen sich zu einer Dne zusammen.
umgezeichnet nach Press & Siever, 1995 (Spektrum Lehrbcher)
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Wandern einer Dne
Wind transportiert Krnerauf die Leeseite.Wind transportiert Krnerauf die Leeseite.
Entstehung einer instabilenLagerungEntstehung einer instabilenLagerung
Abrutschen der instabilen Lage. Wandern der DneAbrutschen der instabilen Lage. Wandern der Dne
umgeteichnet nach Press & Siever, 1995 (Spektrum Lehrbcher)
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transportierte Sandmenge
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0 20 30 40 50 60Windgeschwindigkeit (km/h)
Tonn
en/T
ag/M
eter
Bre
ite d
er D
nen
ober
flch
e
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0 20 30 40 50 60Windgeschwindigkeit (km/h)
Tonn
en/T
ag/M
eter
Bre
ite d
er D
nen
ober
flch
e
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Begrenzung der Hhe
Durch Hhenwachstum werden die Strmungslinienzusammengedrckt. Geschwindigkeit steigt, gesamterSand wird transportiert. Hhenwachstum hrt auf.
Durch Hhenwachstum werden die Strmungslinienzusammengedrckt. Geschwindigkeit steigt, gesamterSand wird transportiert. Hhenwachstum hrt auf.
Aus Press & Siever, 1995 (Spektrum Lehrbcher)
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Dnen in Mauretanien
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Dnenformen
Barchan(Sicheldne)Barchan(Sicheldne)
Transversaldne(Reihendne)Transversaldne(Reihendne)
Longitudinaldne(Strichdne)Longitudinaldne(Strichdne)
Umgezeichnet nach Press & Siever, 1995 (Spektrum Lehrbcher)
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Barchane (Mauretanien)
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Erg Tifernin (Sd-Algerien)
NASA-Foto S65-63829, Gemini VII
BarchaneBarchane
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Die Namib-Wste
TransversaldnenTransversaldnen
NASA-Foto 65-2652, SCI-1195, Gemini V
Vorlesung Allgemeine GeologieExogene DynamikVerwitterungKreislauf der GesteineVerwitterung und Transportchemische und physikalische Verwitterungchemische VerwitterungKarbonat-FllungKarbonat-FllungSinter-Terrassen in Pamukale (Trkei)Chemische VerwitterungRauchgas-VerwitterungGeschwindigkeit der Verwitterungchemisch-biologische VerwitterungPhysikalische VerwitterungTemperaturverwitterungFrostverwitterungSalzverwitterungDolerit-VerwitterungPhysikalisch-biologische VerwitterungAbhngigkeit vom KlimaVerwitterung und BodenbildungVerwitterung im ariden GebietBodentypenWechselwirkung: Erosion und TektonikHypsometrische KurveTransportWindtransportMerkmale des Windtransportstransportierte Korngren in Abhngigkeit von der Windstrke Transport der Sandkrner am Bodenerosive Wirkung des WindtransportesEntstehung eines Steinpflasters (Hamada)Hamada in MauretanienSandtransportWindsedimente (Dnen, Erg)Wandern einer Dnetransportierte SandmengeBegrenzung der HheDnen in MauretanienDnenformenBarchane (Mauretanien)Erg Tifernin (Sd-Algerien)Die Namib-Wste