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Sedimentologie / Sedimentpetrographie B.Geo.205 WS 2013/14

LV1 – Grundlagen der Sedimentologie und Faziesanalyse(1 SWS – Vorlesung, Kursnummer 600176)LV2 – Laborübungen zur Sedimentologie und Sedimentpetrographie(5 SWS – Übung Kursnummer 600179)

Hilmar v. EynattenVolker KariusIstván Dunkl

Sedimentologie/Umweltgeologie

(5 SWS Übung Kursnummer 600179)

HvE / SED - Grundlagen

Umweltgeologie

Resurrection River, Alaska © Martin Miller, AGI

LV2 – Laborübungen zur Sedimentologie und Sedimentpetrographie(5 SWS – Übung Kursnummer 600179)

Vorbesprechung: 06.11.13, 14.15 Uhr, MN16

Der Kurs findet als Kompaktkurs im Anschluss an die Vorlesungszeit statt.Termin: 10.02. – 21.02.2014

Di T il h d V b h i t fli ht d

HvE / SED - Grundlagen

Die Teilnahme an der Vorbesprechung ist verpflichtend.Bitte tragen Sie sich bereits vorab in die Liste am Schwarzen Brett ein.

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Literatur

Füchtbauer, H.: Sedimente und Sedimentgesteine, 1988.

Hsü K J : Physics of Sedimentology 2nd edition Springer 2004Hsü, K.J.: Physics of Sedimentology. 2 edition, Springer, 2004.

Miall, A.D.: The Geology of Fluvial Deposits, 1996.

Ricci Lucchi, F.: Sedimentographica – A Photographic Atlas of Sedi-

mentary Structures, 1995.

Stow, D.A.V.: Sedimentgesteine im Gelände. Spektrum 2008.

Tucker, M.E.: Techniques in Sedimentology, 1988 (dt. Version 1996).

HvE / SED - Grundlagen

Tucker, M.E.: Sedimentary Petrology, 3rd edition, 2001.

Verbreitung der Sedimente und Sedimentgesteine

HvE / SED - Grundlagen

Press & Siever 2001

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in km

Verbreitung der Sedimente und Sedimentgesteine

HvE / SED - Grundlagen

Laske & Masters 1997, http://mahi.ucsd.edu/Gabi/sediment.html

• enge Kopplung mit endogenen Prozessen

Bedeutung der Sedimente und Sedimentgesteine

• sehr gute Klima- und Umwelt- “Archive“

• großer Anteil an den Bodenschätzen

HvE / SED - Grundlagen

• Grundwasser-Aquifere größtenteils in Sedimenten

• Standorte für Deponien und Endlager

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Massenrohstoffe

Die wichtigsten Massen-rohstoffe sind sedimentär entstanden

± ausschließlichsedimentäre (exogene)

HvE / SED - Grundlagen

Produktion mineralischer Rohstoffe in der Welt im Jahr 1996 nach ihrer Menge (1000 t, Erdgas in Mio. m3); Wellmer & Becker-Platen (1999)

(exogene)Rohstoffe

Sedimente und Sedimentgesteine sind exakte (Zeit-)Zeugender Ereignisse und Prozesse an der Erdoberfläche

Erosion

t0

Sedimentation

HvE / SED - Grundlagen

t0

t1t2

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Zeitzeuge ⇒ (möglichst) exakte zeitlicheKalibration

Wie ?

→ Biostratigraphie

→ Radiometrische Datierung

→ Magnetostratigraphie

HvE / SED - Grundlagen Coe et al. (2003)

→ Chemostratigraphie

HvE / SED - Grundlagen Coe et al. (2003)

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HvE / SED - Grundlagen

Coe et al. (2003)

Aufgabengebiete der Sedimentologie

Stratigraphische Aufnahme

Faziesmodell und Paläo-

Petrographische Aufnahme(makroskopisch/mikroskopisch)

geographische Rekonstruktion

„Genetische“ Stratigraphie

Beckenanalyse

Phasenanalyse, Geochemie

Liefergebietsanalyse

Diagenesemodell

HvE / SED - Grundlagen

→ Geodynamische Modelle

Anwendungsgebiete in Erdöl-/Erdgasexploration und –förderung, sonst.Rohstoffexploration, Hydrogeologie, Umweltgeologie, Ingenieurgeologie, ...

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2. Fazies / Faziesanalyse

Was ist Fazies ? Gesteinskörper mit spezifischen Merkmalen

Aufschluß/Bohrkerne: Farbe, Schichtung, Textur, ZusammensetzungFossilgehalt, Sedimentstrukturen, ...

→ Lithofazies → Biofazies

Log Fazies: basiert auf Bohrlochmessungen:→ akustische, elektrische, radioaktive Eigenschaften

HvE / SED - Grundlagen

, , g

Weitere Verwendung: Tektofazies, „Fluviatile Fazies“ (→ environment), ...

Fazies – Faziesassoziation – Faziessequenz

A B C Dtime A single facies type

A B C DA B C D

A B C DA B C D

A B C D

A, B, C, D→ facies association

C nce

BC

atio

n

HvE / SED - Grundlagen

A B C DA B C D

spaceWalther´s Law (1894)

ABC

faci

es s

eque A

B

ABC

discontinuity

cycl

ic s

edim

enta

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HvE / SED - Grundlagen Coe et al. 2003

Fazies - Interpretation

HvE / SED - Grundlagen

Reading 1986

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Kontrollfaktoren der Faziesentwicklung und -verteilung

• Sedimentäre Prozesse

• Sedimentzufuhr• Sedimentzufuhr

• Subsidenz (→ Tektonik)

• Meeresspiegelschwankungen

• Klima

• Biologische Aktivität

Akkomodationsraum

unterschiedliche

HvE / SED - Grundlagen

• Wasserchemie

• Vulkanismus

unterschiedliche Bedeutung in unterschiedlichen Ablagerungsmilieus!

→ Konservierungspotential

3. Lithofazies (Gelände, Bohrkern-Lager)

A) Lithologie / Nomenklatur

Korngrößen

HvE / SED - Grundlagen

Füchtbauer 1988

Φ = - log2 d

(d = Durchm. in mm)

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p e l i t e s

s a n d y

p e l i t e s

HvE / SED - Grundlagen

Tucker 1991

p e l i t e s

Psammite

Arenite

HvE / SED - Grundlagen Pettijohn et al. 1987

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> 25% Ton/Silt

→ Mergel

> 25% Karbonat< 50% Sand

HvE / SED - Grundlagen

Füchtbauer 1988

Kalksteine

HvE / SED - Grundlagen

Tucker 1991

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Klassifikation der Kalksteine basierend auf der Textur (nach Dunham 1962):

HvE / SED - Grundlagen

Tucker 1991

B) Textur

HvE / SED - Grundlagen

Kornrundung Einstufung nach Vergleichsbildern in 6 Klassen; die Spalten zeigen Körner gleichen Rundungsgrades, aber unterschied-licher Sphärizität.

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Kornsortierung

sehr gut sortiert

Sortierungsgrad

gut sortiert

σ

0.35gut sortiert

mäßig sortiert

schlecht sortiert

sehr schlecht sortiert

0.50

1.00

2.00

HvE / SED - Grundlagen

Tucker1991

Transport ⇒ Korngröße, Rundung, Sortierung

HvE / SED - Grundlagen

Skinner & Porter 1989

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Korn- bzw. Geröllgefüge

HvE / SED - Grundlagen

C) Schichtung / Sedimentstrukturen

HvE / SED - GrundlagenGraham1988

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Schichtung vs. Lamination

HvE / SED - Grundlagen Graham 1988

Beispiel Lamination

HvE / SED - Grundlagen

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→ Strömungsrippeln (Kleinrippeln)

<1 - 3 cm

→ Dünen (Großrippeln)

5 - 40 cm<1 - 3 cm

HvE / SED - Grundlagen Press & Siever 2001

0.5 m bis 10er m (100m)

5 cm biseinige m

HvE / SED - Grundlagen

Allen 1997

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Kammformen vsSchrägschichtungstypen

planar

trogförmig

HvE / SED - Grundlagen

Tuck

er 1

991

Beschreibung

• Farbe (Farbtafeln), z.B. GSA• Korngröße (DIN 4022 bzw. Wentworth 1922)• Kornform• Kornrundung• Kornsortierung• Korngefüge, Klasteneinregelung (Imbrikation)• Schichtung bzw. Lamination• Zusammensetzung der Komponenten (qualitativ & semiquantitativ)• Zusammensetzung von Matrix und/oder Zement

HvE / SED - Grundlagen

• Festigkeit, Bruchverhalten• Verwitterungs-/ Alterationsmerkmale• Sonstige Merkmale / Besonderheiten• Gesteinsname (Klassifikationen)

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D) Profil- bzw. Log-Aufnahme

HvE / SED - GrundlagenGraham1988

HvE / SED - Grundlagen

Graham1988

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Beispiele vonProfilaufnahmen undBohrlochaufnahmen

HvE / SED - Grundlagen

Graham 1988 (in Tucker, Ed.)

Beispiele vonProfilaufnahmen undBohrlochaufnahmen

HvE / SED - Grundlagen

Graham 1988(in Tucker, Ed.)