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SYSTEM ERDE IIISYSTEM ERDE IIITeil I - Kontinentale Ablagerungsbereiche
SYSTEM ERDE IIISYSTEM ERDE IIITeil I - Kontinentale Ablagerungsbereiche
Sitzung 02
Kontrollmechanismen
KontrollfaktorenKontrollfaktorenKontrollfaktorenKontrollfaktoren
Eustatische Eustatische MeeresspiegelschwankungenMeeresspiegelschwankungen
BeckensubsidenzBeckensubsidenz Heraushebung LiefergebietHeraushebung Liefergebiet KlimaKlima
...und ihre relative Bedeutung...und ihre relative Bedeutung ...und ihre relative Bedeutung...und ihre relative Bedeutung
Shanley & McCabe (1994)
Meeresspiegel Meeresspiegel Meeresspiegel Meeresspiegel
Globaler (eustatischer) Meeresspiegel(Erdmittelpunkt - Wasseroberfläche)
= Funktion von:
Wasservolumen der Ozeane Terrestrische Eisvolumina (Glazio-eustatische Änderungen)
Terrestrische Aquifervolumina
Volumenkapazität der Ozeanbecken Ozeanisierung (zunehmende MOR-Aktivität)
Orogenese (Tektono-eustatische Änderungen)
Mechanismen, Zeitskalen & Mechanismen, Zeitskalen & GrößenordnungenGrößenordnungen
Mechanismen, Zeitskalen & Mechanismen, Zeitskalen & GrößenordnungenGrößenordnungen
Plint et al. (1992)
Meeresspiegel & GebirgsbildungMeeresspiegel & GebirgsbildungMeeresspiegel & GebirgsbildungMeeresspiegel & Gebirgsbildung
Ø Ozeantiefe beträgt 4 km
1% Zunahme in der Ozeanfläche würde Wasserspiegel um 40 m absenken!!
Bezug Regression Oberkreide & Kollission Indien/Asien?
Ager (1993)
Meeresspiegel & SpreadingMeeresspiegel & SpreadingMeeresspiegel & SpreadingMeeresspiegel & Spreading
Minimierte Ozeanrückenaktivität----> Beispiel Pangäa
Volumen der MOR minimiertThermische SubsidenzMax. Volumenkapazität der Ozeanbecken
Zunehmende Aktivität bei Breakup
Relativer Meeresspiegel Relativer Meeresspiegel Relativer Meeresspiegel Relativer Meeresspiegel
Resultiert aus
Eustasie Subsidenz des Beckenbodens Sedimentation
Graben GrabenHorst
HoheSedimentationsrate
Graben GrabenHorst
Onlap, downlap, toplap Onlap, downlap, toplap Onlap, downlap, toplap Onlap, downlap, toplap
Selley (1985)
Exxon coastal onlap-KarteExxon coastal onlap-Karteder Kreideder Kreide
Exxon coastal onlap-KarteExxon coastal onlap-Karteder Kreideder Kreide
BeckenLand
KritikKritikKritikKritik
Unkritische Interpretation einer eustatischen Unkritische Interpretation einer eustatischen
Ursache bei allen Meeresspiegelschwankungen 2. Ursache bei allen Meeresspiegelschwankungen 2.
und 3. Ordnung.und 3. Ordnung.
Unsicherheiten bezüglich "absoluter Alter" und Unsicherheiten bezüglich "absoluter Alter" und
lateraler Korrelationenlateraler Korrelationen
Unsicherheiten bei der Ermittlung der Amplitude Unsicherheiten bei der Ermittlung der Amplitude
der Meeresspiegelveränderungder Meeresspiegelveränderung
Zyklen ester OrdnungZyklen ester OrdnungBeispiel PhanerozoikumBeispiel Phanerozoikum
Zyklen ester OrdnungZyklen ester OrdnungBeispiel PhanerozoikumBeispiel Phanerozoikum
Hierarchie der ZyklenHierarchie der ZyklenHierarchie der ZyklenHierarchie der Zyklen1st order cycles, c. 200-400 Ma---> Akkretion & Zerfall von Superkontinenten
2nd order cycles, c. 10-100 Ma---> Volumina von Ozeanrücken
3rd order cycles, c. 1-10 Ma (typisch < 3Ma)---> Kontinentale Eisvolumina---> Spreading & subduction rates---> Änderungen Intraplattenstreßfelder
4th order cycles, c. 200-500 ka---> Milankovitch-Zyklen
5th order cycles, c. 10-200 ka---> Milankovitch-Zyklen
Zyklen vierter und fünfter Ordnung mit, Zyklen erster, zweiter und dritter Ordnung ohne regelmäßige Periodizität !!
Milankovitch-ZyklenMilankovitch-ZyklenMilankovitch-ZyklenMilankovitch-Zyklen
Milankovitch-ZyklenMilankovitch-ZyklenMilankovitch-ZyklenMilankovitch-Zyklen
bedingen zyklische Variationen in der Intensität und der saisonalen Verteilung der Insolation---> Länge der sommerlichen Eisabtauperiode
überzeugend nachweisbar für das Quartär---> auf andere Erdzeitalter übertragbar?
demonstrierbar anhand von Sauerstoff-Isotopenverhältnissen in Tiefseekernen.
Sauerstoffisotopen & Sauerstoffisotopen & MeeresspiegelMeeresspiegel
Sauerstoffisotopen & Sauerstoffisotopen & MeeresspiegelMeeresspiegel
18O/16O-Verhältnisse benthischer & planktonischer Foraminiferen in Tiefseesedimenten werden gemessen
Zunehmende Vergletscherung---> Meerwasser wird an schwerem 18O angereichert---> Eiskappen werden an leichterem 16O angereichert
Ursache: Schwerere Isotope sind weniger mobil; bei Evaporation wird 16O in Wasserdampf konzentriert - bei Kondensation zu Regen/Schnee bleibt die Verarmung an 18O überliefert.
Gletscherrückzug, Abtauen liefert 16O-Ausschläge, da isotopisch leichteres Wasser wieder in Meere zurückströmt.
Die relative Verarmung an 18O wird ausgedrückt als Abweichung in ‰ von SMOW = Standard Mean Ocean Water
Isotopisch leichtestes Wasser in der Antarktis: -60‰
Sauerstoffisotopen-StratigraphieSauerstoffisotopen-StratigraphieSauerstoffisotopen-StratigraphieSauerstoffisotopen-Stratigraphie
Gerade Zahlen = Eiszeiten; ungerade Zahlen = reduzierte kontinentale EisvoluminaRel. langsames Absinken Meeresspiegel mit Eisaufbau aber rel. Anstieg bei Abtauen
+ Eisvolumina+ 18O-Anreicherung- Meeresspiegel
Relativer Meeresspiegel Relativer Meeresspiegel Relativer Meeresspiegel Relativer Meeresspiegel
|ˇ¨#B&xààCŸ9XÄ≈+å ?¡∫Ÿ ̀@ŸÄ@9X⿉∆Œ¿;,ìRÿ0^A¿5Q‘Ɇ(kæÜ
200-400 ka
ORBITALOSCILLATION
BASINSUBSIDENCE
RELATIVECHANGE OFLAKE LEVEL
TIME
LOW
HIGH
TECTONIC EVENT
TECTONIC EVENT
ESES
Wo wird erodiert & wo sedimentiert?Wo wird erodiert & wo sedimentiert?Beispiel Arcas-Fächer/NordchileBeispiel Arcas-Fächer/Nordchile
Wo wird erodiert & wo sedimentiert?Wo wird erodiert & wo sedimentiert?Beispiel Arcas-Fächer/NordchileBeispiel Arcas-Fächer/Nordchile
Bahlburg & Breitkreuz (1998)
ErosionsbasisniveauErosionsbasisniveauErosionsbasisniveauErosionsbasisniveau
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Erosionsbasisniveau (base level):
Tiefstes (Höhen)-Niveau bis zu dem hinab Erosion erfolgen kann
Fluß strebt Ausgleichsgefälle an
Press & Siever (1994)
Lokale ErosionsbasisniveausLokale ErosionsbasisniveausLokale ErosionsbasisniveausLokale Erosionsbasisniveaus
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Press & Siever (1994)
Beispiel RheinBeispiel RheinBeispiel RheinBeispiel Rhein
Bodensee & Rheintal oberhalb Bingen bilden regionale Erosionsbasen
Bahlburg & Breitkreuz (2004)
logarithmisch
linear
Beispiel MississippiBeispiel MississippiBeispiel MississippiBeispiel Mississippi
Tertiär:
Base level fall
Meeresspiegel -120m (Spätglazial)
Folge: Rückschreitende Erosionund Flußeinschneidung
Rezent:
Base level rise
Meeresspiegelanstieg
Folge:Rückschreitende Aufschotterung(Incised valley fill)
redrawn from Fisk (1944)
Volumenkapazität & SedimentangebotVolumenkapazität & SedimentangebotVolumenkapazität & SedimentangebotVolumenkapazität & Sedimentangebot
+
+
Treibende Kraft ist das ReliefTreibende Kraft ist das ReliefTreibende Kraft ist das ReliefTreibende Kraft ist das Relief
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Press & Siever (1994)
Schaffung von ReliefSchaffung von ReliefSchaffung von ReliefSchaffung von Relief
Press & Siever (1994)
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Erosion & ReliefErosion & ReliefErosion & ReliefErosion & Relief
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Himalaya, Alpen Rhein. Schiefergebirge
Press & Siever (1994)
QuantifizierungQuantifizierungder Sedimentfrachtder Sedimentfracht
QuantifizierungQuantifizierungder Sedimentfrachtder Sedimentfracht
Direkt-Messung in FlüssenDirekt-Messung in Flüssen Beprobung von Lösungs-, Suspensions- und Bodenfracht und Extrapolation Beprobung von Lösungs-, Suspensions- und Bodenfracht und Extrapolation
auf Langzeiträumeauf Langzeiträume
Messung der SedimentablagerungenMessung der Sedimentablagerungenin Seen & Staubeckenin Seen & Staubecken
Messung der Sedimentmächtigkeit über datierbarem Markerhorizont (z.B. Messung der Sedimentmächtigkeit über datierbarem Markerhorizont (z.B. Atombombentest- od. Tschernobyl-Fallout Atombombentest- od. Tschernobyl-Fallout
Großräumige Kalkulation anhand Großräumige Kalkulation anhand geomorphologischer Formengeomorphologischer Formen
Datierung von Flächen mit kosmogenen NuklidenDatierung von Flächen mit kosmogenen Nukliden
Wie wird uplift gemessen?Wie wird uplift gemessen?Apatit-SpaltspurenmethodeApatit-Spaltspurenmethode
Wie wird uplift gemessen?Wie wird uplift gemessen?Apatit-SpaltspurenmethodeApatit-Spaltspurenmethode
Radioactive Uranium 238 atom in apatite lattice
Spontane KernspaltungSpontane KernspaltungApatit-SpaltspurenmethodeApatit-Spaltspurenmethode
Spontane KernspaltungSpontane KernspaltungApatit-SpaltspurenmethodeApatit-Spaltspurenmethode
Geschoßkanäle der SpaltprodukteGeschoßkanäle der SpaltprodukteApatit-SpaltspurenmethodeApatit-Spaltspurenmethode
Geschoßkanäle der SpaltprodukteGeschoßkanäle der SpaltprodukteApatit-SpaltspurenmethodeApatit-Spaltspurenmethode
confined track
surface track
Akkumulation von Gitterschäden
Anätzen vergrößert Spaltspuren & macht sie lichtoptisch "sichtbar"
Beispiel NamibiaBeispiel NamibiaStabilität der Apatit-Spaltspuren unterhalb 100°CStabilität der Apatit-Spaltspuren unterhalb 100°C
Beispiel NamibiaBeispiel NamibiaStabilität der Apatit-Spaltspuren unterhalb 100°CStabilität der Apatit-Spaltspuren unterhalb 100°C
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Wie kann ich nebeneinander existierende Ablagerungssysteme in einen zeitlichen Bezug setzen?
Eustatischer Meeresspiegel bzw. sein Ausdruck in Form von Diskordanzen (Meeresspiegel-Tiefstände) dient als chronostratigraphischer Referenzhorizont.
Konstruktion Konstruktion chronostratigraphischer Profilechronostratigraphischer Profile
Konstruktion Konstruktion chronostratigraphischer Profilechronostratigraphischer Profile
Chronostratigraphische Profile (auch Wheeler-Diagramme genannt) sind eine Methode um die Zeitbezüge in einem Ablagerungssystem besser erkennen und interpretieren zu können.
Durch sie werden insbesondere solche Horizonte herauspräpariert, die Hiaten, kondensierte Profile oder Erosionsflächen verkörpern. Angewendet werden sie bei seismischen und geologischen Querprofilen.
Die Basiseinheiten werden als "Chronosome" bezeichnet und stellen sich im Wheeler-Diagramm als horizontale Farbstreifen dar, die durch Zeitebenen begrenzte sedimentäre Gesteinseinheiten repräsentieren.
Die Horizontalachse der Diagramme verdeutlicht die laterale Ausdehnung einer Gesteinseinheit in einem bestimmten, durch die Vertikal-achse beschriebenen Zeit-fenster.
Die einzelnen Chronosome sind zu Systemzügen (systems tracts) gruppiert, die wiederum durch Flächen höherer Ordnung, sogenannten Sequenzgrenzen (sequence boundaries), begrenzt werden.
Übungen zu Sitzung 02Übungen zu Sitzung 02Übungen zu Sitzung 02Übungen zu Sitzung 02
A) Übung zur Chronostratigraphie: Wheeler-Diagramm
LösungsvorschlagLösungsvorschlagLösungsvorschlagLösungsvorschlag