Vorlesung Allgemeine GeologieTeil II

Prof. Dr. Eckart WallbrecherSommer-Semester 2005Mo, Di, Mi 8.15 9.00 Uhr

Plattentektonik

Die Panga Alfred Wegeners

S : SalzlagerstttenK: KohleE: Eis

Alfred Wegener (1880 1930)1924 1930 in Graz

Alfred Wegener

geb. 1.11. 1880 in Berlin

promoviert 1904 in Astronomie in Berlin

1906, 1912-13 Polar-expeditionen nach Grnland

1924 Professur fr Meteorologie in Grazgest. Nov. 1930in Grnland

Alfred Wegeners Argumente fr eine Panga

Eiszeiten der Sdhalbkugel

Pflanzen der Sdhalbkugel

Kohle und Salzlager der Nordhalbkugel

Gebirgsverbindungen

Eiszeiten der Sdhalbkugel

Pflanzen der Sdhalbkugel

Kohle und Salzlager der Nordhalbkugel

Gebirgsverbindungen

Untersttzung von Alexandre du ToitUntersttzung von Alexandre du Toit

(1912 auf einer Tagung in Frankfurt)

Panga vor 280 Ma (Unterperm)

Grenze der Glossopteris-Flora

Permische Vereisung

Umgezeichnet nach Windley, 1996

Gebirgszge Pangas

Aus Closs et al. (Spektrum), 1984

Vorstellungen ber Ausbreitung der Wirbel-tiere vor dem plattentektonischen Konzept

Cartoons von John Holden

Fixistische-Theorien

Eduard Sue (1894): Der Zusammenbruch des Erdballes ist es, dem wir beiwohnen.Eduard Sue (1894): Der Zusammenbruch des Erdballes ist es, dem wir beiwohnen.

Die Kontraktions-Theorie

Entstehung der Theorie derPlattentektonik

Entstehung der Theorie derPlattentektonik

Wie kam es zum Paradigmen-Wechsel von der fixistischen zur mobilistischen Betrachtung?Wie kam es zum Paradigmen-Wechsel von der fixistischen zur mobilistischen Betrachtung?

Erste Zweifel bereits von G. Leclerc de BuffonErste Zweifel bereits von G. Leclerc de Buffon

Erste mobilistische Betrachtungen:

Albert Heim (1849 1937) Albert Heim (1849 1937)

Marcel Bertrand (1847 1907)Marcel Bertrand (1847 1907)

Gebirgsbildung durch Faltung (fixistisch)Gebirgsbildung durch Faltung (fixistisch)

Gebirgsbildung durch Deckentrasnsport(mobilistisch)

Gebirgsbildung durch Deckentrasnsport(mobilistisch)

Theorien des DeckenbausDie Glarner Doppelfalte (Arnold Heim, 1878, 1891)Die Glarner Doppelfalte (Arnold Heim, 1878, 1891)

Deutung als Deckenschub (M. Bertrand, 1883, Heim, 1906)Deutung als Deckenschub (M. Bertrand, 1883, Heim, 1906)

Konvektions-Theorie

O. Ampferer, (1875 1947): Unterstrmungstheorie (1906)R. Schwinner (1878 1953): thermisch bedingte KonvektionA. Holmes 1890 1965): Bewegung der Erdkruste durch

Konvektion (1929)

O. Ampferer, (1875 1947): Unterstrmungstheorie (1906)R. Schwinner (1878 1953): thermisch bedingte KonvektionA. Holmes 1890 1965): Bewegung der Erdkruste durch

Konvektion (1929)

O. Ampferer R. Schwinner A. Holmes

Erklrung der westalpinen Decken mit der Unterstrmungs-

(Verschluckungs)-Theorie Ampferers

Deutung des Sunda-Bogens mit derVerschluckungstheorie Ampferersin Schwinner (1941): Der Begriff der

Konvektionsstrmung in der Mechanik der Erde

Holmes Konvektions-Theorie

Umgezeichnet nach Holmes, 1929

Die Heezen-Karte

Kartierung des OzeanbodensKartierung des Ozeanbodens

Deep Sea Drilling Project (Ocean Drilling Project)

Nach Press & Siever (Spektrum Lehrbcher), 1995

Das Bohrschiff JoidesResolution

Das Bohrschiff JoidesResolution

Sedimente am Ozeanboden

alt jung

Die Vine-Mathews-Hypothese

Auf beiden Seiten des Mittelatlantischen Rckens wurden symme-trische Magnetstreifen-Muster entdeckt.

Auf beiden Seiten des Mittelatlantischen Rckens wurden symme-trische Magnetstreifen-Muster entdeckt.

Nach Press & Siever (Spektrum Lehrbcher), 1995

Seismizitt

Vertikal-Seismometer Horizontal-Seismometer

Seismische Registrierung (Geophone)

Auenansicht Schnitt durch ein Geophon

Laufzeitkurven

Erdbebenherd und Beob-achtungsstationen

EinsatzderP- undS-Wellen

Bestimmung des Epizen-trums

Umgezeichnet nach Press & Siever (Spektrum Lehrbcher), 1995

Seismische Grtel der Erde

Press & Siever, 1986

Ozeanboden-Spreizung

H. H. Hess (1962): Sea Floor SpreadingNach Press & Siever (Spektrum Lehrbcher), 1995

Die Spreizungszone des Mittelatlantischen Rckens auf Island

Tiefseerinnen

Der NW-Rand des Pazifischen OzeansDer NW-Rand des Pazifischen OzeansPress & Siever (Spektrum Lehrbcher), 1995

New Global TectonicsOliver & Sykes 1968

New Global TectonicsOliver & Sykes 1968

Die Lithosphren-Platten

Eurasische Platte

AfrikanischePlatte

NordamerikanischePlatte

Sd-amerikanische

Platte

PazifischePlatte

Indisch-australischePlatte

Antarktische Platte

7 Groplatten

Umgezeichnet nach Press & Siever (Spektrum Lehrbcher), 1995

Die Entstehung eines Ozeans

Umgezeichnet nach Press & Siever (Spektrum Lehrbcher), 1995

Wo bleibt die ozeanische Lithosphre?

Wo bleibt die ozeanische Lithosphre?

Subduktionszonen

Die Benioff-Flche

Kontinentale Kruste

Ozeanische Kruste

Hypozentrender Erdbeben

Epizentrender ErdbebenBenioff-Flche

Aktiver Kontinentalrand und Subduktionszone

Aus Toksz, 1984 (Spektrum)

Berechnung der Isogradennach 16 Ma

Die Benioff-Flche am Tonga-Kermadec-Graben

N

Aus McKenzie, 1984 (Spektrum)

Arten der Platten-Grenzen

Ozean Kontinent Kollision (aktiver Kontinentalrand)(Nazca-Platte - Sdamerika)

Ozean Ozean Kollision(Indisch-australische Platte - pazifische Platte)

Divergierende (produktive) Plattengrenzenkonvergierende (consumptive) Plattengrenzen

Ozean Kontinent Kollision (aktiver Kontinentalrand)(Nazca-Platte - Sdamerika)

Ozean Ozean Kollision(Indisch-australische Platte - pazifische Platte)

Divergierende (produktive) Plattengrenzenkonvergierende (consumptive) Plattengrenzen

Ablsung der Kontinental-Drift-Theorie

Cartoons von J. Holden

Entwicklung des Atlantik im Mesozoikum

Umgezeichnet nach Ozeane & Kontinente (Spektrum der Wissenschaft)

125 MaUnterkreide

165 MaMittlerer Jura

Entwicklung des Atlantik im Tertir

Umgezeichnet nach Ozeane & Kontinente (Spektrum der Wissenschaft)

36 MaEozn

80 MaOberkreide

Basaltintrusionen bei der Atlantik-ffnung

Aus Stanley, 1999

Basaltgang in denPalisades imStaate New York

Basaltgang in Trias-Gesteinen(Sdflanke des HohenAtlas, Marokko)

Plattengeschwindigkeiten [cm/Jahr]1.8

2.3

2.32.5

3.0

4.1

Mittelatlantischer

Rcken

1.31.7

Atlant

isch-ind

ischer

Rcken

2.0

2.03.0

Carlsberg-

Rcken 6.2

7.3

7.5 7.2

Sdost-indischer Rcken 5.7

7.710.3

16.8

17.2 6.0

6.0

Ost

-pa

zifi

sche

rR

cke

n

10.5

7.1

3.7

Tong

a-gr

aben

umgezeichnet nach Press & Siever (Spektrum Lehrbcher), 1995

Geschwindigkeit ~ Breite der Magnetstreifen

Bewegung der KontinenteDie relative Bewegung der Kontinente

zueinander kann mit Hilfe der MagnetisierungIn Sedimenten oder Lavastrmen ermittelt werden

Die relative Bewegung der Kontinente zueinander kann mit Hilfe der Magnetisierung

In Sedimenten oder Lavastrmen ermittelt werden

Magnetische Partikelregeln sich nach demrezenten Magnetfeldein.

Magnetische Partikelregeln sich nach demrezenten Magnetfeldein.

Aus flssiger Lava kristallisierendeMinerale speichern das rezente Magnetfeld

Aus flssiger Lava kristallisierendeMinerale speichern das rezente Magnetfeld

Nach Press & Siever (Spektrum), 1995

PolwanderungskurvenScheinbare Polwanderungskurvenfr Europa und Nordamerika.

Von vor 500 Ma bis heute

Der Pol war fest, whrend diePlatten gewandert sind.

PalomagnetismusPalomagnetismus

Afrik

a

Polwanderungskurve des Sdpols im Phanerozoikum

Gondwana Lau

russ

ia

Indien

Europa

N-Amerika

S-AmerikaAustralien

AntarktisVariszisch

Umgezeichnet nach Windley, 1996Mesozoisch

Panga

Was bedeuten die Strungsmuster an den mittelozeanischen Rcken?

Transform-Strungen

(TransformFaultsTuzo Wilson1965)

Transform-Strungen

Transform-Strungen verbindenversetzte Spreizungsachsen

Transform-Strungen verbindenversetzte Spreizungsachsen

Aufnahme des Satelliten Seasat(Gravitation)

AfrikaSdamerika

Asien

Australien

Nord-amerika

Umgezeichnet nach Francheteau, 1984 (Spektrum)

3 verschiedene Typen von Plattengrenzen

divergierendkonvergierend Transform-Strung

Umgezeichnet nach Press & Siever (Spektrum Lehrbcher), 1995

Transform-Strungen am Westrand Nordamerikas

Die San Andreas-Strungist eine dextrale Transform-Strung

Umgezeichnet nach Press & Siever (Spektrum Lehrbcher), 1995

Geometrie der Plattenbewegungen

Jede geradlinige Bewegung auf der Erdoberflche ist

eine Rotation um den Erdmittelpunkt

Jede geradlinige Bewegung auf der Erdoberflche ist

eine Rotation um den Erdmittelpunkt

Rotationsachse

Euler-Pol

Rotationspol (Euler-Pol)RotationskegelRotationsquatorRotationswinkelWinkelgeschwindigkeitder Rotation (d/dt)

Der Versatz ist null am Polund maximal am quator

Umgezeichnet nach Dewey, 1984 (Spektrum)

Der Versatz ist null am Polund maximal am quator

Produktion und Subduktion

Spreizungsachsenauf Grokreisen

Transform-Strungenauf Kleinkreisen Subduktion

schief

Transform-Strungen

Spreizung - SpreizungSpreizung - Subduktion

Subduktion - Subduktion

Transform-StrungenVerbinden:

Bestimmung des Rotationspols

Platte B

Platte A

Rotationspol

Spreizungs-achse

AktiveTransform-Strung

InaktiveTransform-Strung

Aus Kleinkreisender Transform-Strungen

Bestimmung des Rotationspols fr den NordatlantikAus den Grokreisen der Spreizungsachsen

Nach Press & Siever, 1986

Der Rotationspol liegt im Nrdlichen AtlantikKoordinaten:58 Nord36 West

Der Rotationspol liegt im Nrdlichen AtlantikKoordinaten:58 Nord36 West

Transpression und Transtension

TranspressionTranstension

Pull-Apart-Becken(Aufreibecken) Aufschiebungen

Falten

Becken mit SedimentfllungAbschiebungen

Umgezeichnet nach Frisch & Loeschke, 1986

ZerrungPressung

Geometrie von Pull-Apart-Becken

Dextrales Pull-Apart-Becken

SinistralesPull-Apart-Becken

Das San Andreas-Strungs-System

Die San Andreas-Strung

Aus Press & Siever (Spektrum Lehrbcher), 1995

Rotes Meer, Sinai, Jordan

Die Jordan-Strung

Aus Burchfiel, 1987 (Spektrum)

Eine sinistraleTransform-StrungZwischen Afrikani-Scher und Arabischer Platte

Versatz: 105 km

Kontinentale Transform-Strungen

Jordan-Strung (Jordanien, Israel)Nordanatolische Strung (Trkei)Kabir-Strung (Iran)Hari-Rud-Strung (Afghanistan)Alpine Fault (Neuseeland)Periadriatische Naht (Alpen)

Die Alpine FaultDie Alpine Faultverbindet zweiSubduktionszonen(T-T-Strung)

Tripelpunkte

RTF-Tripelpunkte Westkste Nordamerikas

Pazifische Platte

NordamerikanischePlatte

Vancouver

San Francisco

Kanada

USA

Mexico

Cocos-Platte

kalifornischeHalbinsel

Juan deFuca-Platte

RTF-Tripel-punkt 1

RTF-Tripel-punkt 2

Pull-apart-Becken

R-R-R-Tripelpunkt

Umgezeichnet nach Press & Siever, 1986

Tripelpunkte sdlich von Mexiko

RTF

RRR

Umgezeichnet nach Franchteau, 1984 (Spektrum)

Kritik an der Plattentektonik

Aus Frisch & Loeschke, 1986

Vorlesung Allgemeine GeologieTeil IIPlattentektonikDie Panga Alfred WegenersAlfred WegenerAlfred Wegeners Argumente fr eine PangaPanga vor 280 Ma (Unterperm)Gebirgszge PangasVorstellungen ber Ausbreitung der Wirbel-tiere vor dem plattentektonischen Konzept Fixistische-TheorienEntstehung der Theorie der PlattentektonikErste mobilistische Betrachtungen:Theorien des DeckenbausKonvektions-Theorie Erklrung der westalpinen Decken mit der Unterstrmungs-(Verschluckungs)-Theorie AmpferersDeutung des Sunda-Bogens mit derVerschluckungstheorie Ampferersin Schwinner (1941): Der Begriff der Konvektionsstrmung in deHolmes Konvektions-TheorieDie Heezen-KarteDeep Sea Drilling Project (Ocean Drilling Project)Sedimente am OzeanbodenDie Vine-Mathews-HypotheseSeismizittSeismische Registrierung (Geophone)LaufzeitkurvenSeismische Grtel der ErdeOzeanboden-SpreizungDie Spreizungszone des Mittelatlantischen Rckens auf IslandTiefseerinnenNew Global TectonicsOliver & Sykes 1968Die Lithosphren-PlattenDie Entstehung eines OzeansWo bleibt die ozeanische Lithosphre?Die Benioff-FlcheAktiver Kontinentalrand und SubduktionszoneDie Benioff-Flche am Tonga-Kermadec-GrabenArten der Platten-GrenzenAblsung der Kontinental-Drift-TheorieEntwicklung des Atlantik im MesozoikumEntwicklung des Atlantik im TertirBasaltintrusionen bei der Atlantik-ffnungPlattengeschwindigkeiten [cm/Jahr]Geschwindigkeit ~ Breite der MagnetstreifenBewegung der KontinentePolwanderungskurvenPolwanderungskurve des Sdpols im PhanerozoikumWas bedeuten die Strungsmuster an den mittelozeanischen Rcken?Transform-StrungenAufnahme des Satelliten Seasat(Gravitation)3 verschiedene Typen von PlattengrenzenTransform-Strungen am Westrand NordamerikasGeometrie der PlattenbewegungenProduktion und SubduktionTransform-StrungenBestimmung des RotationspolsBestimmung des Rotationspols fr den NordatlantikTranspression und TranstensionGeometrie von Pull-Apart-BeckenDas San Andreas-Strungs-System Die San Andreas-StrungRotes Meer, Sinai, JordanDie Jordan-StrungKontinentale Transform-StrungenDie Alpine FaultTripelpunkteRTF-Tripelpunkte Westkste NordamerikasR-R-R-TripelpunktTripelpunkte sdlich von MexikoKritik an der Plattentektonik