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ALLGEMEINE GEOLOGIE H. HEINISCH WS 2004/05 4.-1

Tektonik

Schichtung (horizontal) und Klüftung (vertikal) Monument Valley, Colorado


Tektonik - Übersicht, geschichtliche Entwicklung Tektonik: Lehre vom Bau der Erde und den in ihr ablaufenden Bewegungs- und Formungs- prozessen. statisch-deskriptiv: Beschreibung und Erfassung dynamisch-analytisch: Modelle für Ereignisabläufe und ihre Ursachen Betrachtungsmaßstab: 4-dimensional (Raum und Zeit) umfassend: Großbau des Erdkörpers Satellitenbild und Luftbild Aufschluss - Handstück - Dünnschliff - Korninternbau - Kristallgitter Historische Entwicklung vom FIXISMUS zum MOBILISMUS Stratigraphisches Grundgesetz Hebung und Senkung (Epirogenese, Vertikalbewegung) Diskordanz (Kippung von Schollen) Faltung (autochton, Vertikalbewegung) Deckenbewegung (allochthon, Lateralbewegung, NAPPISTEN) Kontinentaldrift Manteldiapirismus (Vertikalbewegung) Historische Wende: Plattentektonik (umfassende geotektonische Theorie, Dynamik der Meere und des Erdmantels) Subfluenz (Dynamik der kontinentalen Kruste) Zukunft: Moderne Gefügekunde verknüpft mit geodynamischen Modellen: KTB

:


Quelle: Press & Siever, 1995


Grundgliederung tektonischer Vorgänge - Leitfaden zur bruchhaften Verformung

Klüfte:

Kluft (joint): Trennfuge ohne nennenswerten Versatz der angrenzenden Blöcke

Kluftschar (joint set): System parallel laufender Klüfte

Spalte: Offene Kluft

Gang: Mit Quarz, Calcit, magmat. Gestein etc. verfüllte Dehnungskluft

Querkluft (ac), Längskluft (bc), Lagerkluft (ab), Diagonalkluft (hkl): Bezeichnung von Klüften im Bezug auf Gefügekoordinaten

Dehnungskluft (tension fracture, tension crack): meist verfüllt, senkrecht σ3

Scherkluft (shear fracture): Konjugiertes Scherflächenpaar

Drucklösungsklüfte: (stylolithic joints): Mit Stylolithen besetze Klüfte


Leitfaden zur bruchhaften Verformung - Fortsetzung

Fundamentales Kluftsystem: Durch Zugspannungen entstehendes, orthogonales Kluftsystem (z.B. in Eisschollen)

Entlastungskluft: Exfoliation, Entlastung kompetenter Gesteine, Klüfte parallel zur Oberfläche (z.B. Granitverwitterung

Abkühlungsklüfte: Polygonal angeordnete Flächensysteme zum Ausgleich des Volumenver-lusts (z.B. Basaltsäulen)

Fiederklüfte (en-echelon-structure): gestaffelt versetzte Scharen von Dehnungsklüften, be-sonders im semiduktilen Bereich

Störungen:

Störung (fault): Trennfuge mit Versatz (displacement, throw) der angrenzenden Blöcke

Hangendblock (Hangendscholle, hanging wall) Liegendblock (Liegendscholle, foot wall) Abschiebung (normal fault) Aufschiebung (reverse fault)

Blattverschiebung (Seitenverschiebung, transform fault, strike-slip fault, wrench fault): dextral (rechtslateral, rechtshändig) sinistral (linkslateral, linkshändig)

Überschiebung (thrust): Neigung der S

Transtension: Schräg auf die Störungs

Transpression: Schräg auf die Störung

Rhombischer Graben (= pull apart):

Listrische Flächen:

törungsfläche <30

fläche wirkende D

sfläche wirkende E

°

ehnung

inengung


Quelle: Bahlburg & Breitkreuz, 1998


Bruchhafte Verformungen: Störungen und Brüche

Tonmodell eines Grabenbruchs nach H. CLOOS (1936) Modellbreite 40cm


Quelle: Twiss & Moores, 1992


Falten

Quelle: Wallbrecher, 1986


Faltentypen


Biegefaltung

Biege-Gleitfaltung

Biege-Scherfalte

Scherfalte

(heterogeneous simpleshear)


Quelle: Bögel & Schmidt, 1976


Quelle: Twiss & Moores, 1992


Grundgliederung tektonischer Vorgänge - Leitfaden zur duktilen Verformung

Duktile (kontinuierliche, plastische) Deformation: Deformation über lange Zeiträume (z.B. (ε0= 10-14 1/sec); Deformationsvorgänge treten in den Kristallgittern oder an den Korngrenzen auf, sind daher für makroskopische Betrachtung kontinuierlich. Deformation bei rel. tiefen Temperaturen: Kataklastisches Fließen Versetzungsgleitung Druckzwillingsbildung Kaltverformungsstrukturen (Undulosität, kink bands, Deformationslamellen) Deformation bei etwas höheren Temperaturen: Subkornbildung (diffusionsgesteuerte Erholung) Dynamische Rekristallisation (Versetzungskriechen, Blastomylonite) Deformation bei hohen Temperaturen: Diffusionskriechen (linear viskos) Diffusionsbegünstigte Korngrenzgleitung (superplastisches Fließen, korngrößenabhängig) Die wirksamen Deformationsmechanismen sind abhängig von p, T, t(ε0), stofflicher Zusam-mensetzung, Fluidanteil, Schermodul und Ausgangsgefüge (Korngröße, Gefügeregelung). Sie sind Ausdruck der jeweils aktiven Gleitsysteme im Kristallgitter oder an den Korngrenzen und gehorchen damit verschiedenen Kriechgesetzen. Schersinn- und Bewegungssinn- Kriterien: s-c-Gefüge (schistosite-cisaillement) Kristallisation in Druckschattenhöfen (heterokinet. Höfe) Schneeball-Strukturen (gedrehte Granate etc.) Sigma- und Deltaklasten Bewegungssinn von Dehnungsklüften Wachstumsrichtung d. Kluftminerale Gitterregelung, asymmetrische Gürtelverteilungen Analyse der Reaktionsgefüge: Zeitliche Abfolge zwischen Kristallisation und Deformation: prätektonisch (präkinematisch) syntektonisch (synkinematisch) posttektonisch (postkinematisch) Eingrenzung der p-T-Bedingungen der Deformation durch Metamorphose-Studien. Strainanalyse: pure shear (koaxial) simple shear (rotational) homogener Strain heterogener Strain Längenänderung Winkeländerung Strainellipsoid


Duktile Scherzonen Zonen hohen Strains mit fließendem Übergang zu Zonen geringen Strains (cm, dm, m, km breit)

Quelle: Ramsay & Huber, 1983


Die Beziehung zwischen bruchhafter Deformation (Oberfläche) und duktiler Scherzone (tiefe-re Erdkruste) für den Fall von A Einengungstektonik B Dehnungstektonik

Quelle: Ramsay, 1980


Seismik

Quelle: Brinkmann, 1990


Quelle: Press & Siever ,1995


Plattentektonik



Quelle: Frisch & Loeschke, 1986


Mittelozeanische Rücken (MOR)

Quelle: Schmincke, 2000


Aktiver Kontinentalrand

Quelle: Eisbacher, 1991


Subduktionszonen



Transformstörungen - San Andreas Störung


Quelle: GFZ Potsdam, 2002


Kontinentale Rifts und pull-apart Strukturen




Quelle: Spektrum der Wissenschaft, 1987


Antriebsmechanismen der Plattentektonik



Quelle: Yuen et al., 1994


Plattentektonische Rekonstruktionen

Quelle: Ziegler, 1990


Quelle: Ziegler, 1990


Quelle: Frisch & Loeschke, 1993


Quelle: Adam & Reuter, 1995

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