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

Zur Anzeige wird der QuickTime™ Dekompressor “Animation”

benötigt.

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

Zur Anzeige wird der QuickTime™ Dekompressor “Animation”

benötigt.

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

Zur Anzeige wird der QuickTime™ Dekompressor “Animation”

benötigt.

Press & Siever (1994)

Schaffung von ReliefSchaffung von ReliefSchaffung von ReliefSchaffung von Relief

Press & Siever (1994)

Zur Anzeige wird der QuickTime™ Dekompressor “Animation”

benötigt.

Erosion & ReliefErosion & ReliefErosion & ReliefErosion & Relief

Zur Anzeige wird der QuickTime™ Dekompressor “Animation”

benötigt.

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

Zur Anzeige wird der QuickTime™ Dekompressor „QuickDraw“

benötigt.

Zurück zur FaziesZurück zur FaziesZurück zur FaziesZurück zur Fazies

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