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Institut für Geologie I Bernhard-von-Cotta-Str. 2 I 09599 Freiberg Tel. 0 37 31/39-3813 I Institut für Geologie Grundlagen.

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1 Institut für Geologie I Bernhard-von-Cotta-Str. 2 I 09599 Freiberg Tel. 0 37 31/39-3813 I blanka.sperner@geo.tu-freiberg.de Institut für Geologie Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen) Blanka Sperner

2 2 Wärmefluß Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 14.04.09, Blanka Sperner

3 3 Aufgabe (1) Kärtchen mit Fachbegriffen aufteilen: reihum erklärt jeder einen der Begriffe; die anderen ergänzen. 25 min. Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 14.04.09, Blanka Sperner Fachbegriffe logisch strukturieren. Unklare Begriffe mit anderen Gruppen diskutieren. Wärmeflußgleichung: q = k ( T/ z) q: Wärmefluß, k: Konduktivität, T: Temperatur, z: Tiefe

4 4 Wärme, die eine Oberfläche in einer bestimmten Zeit durchströmt: Wärme / Fläche / Zeit [J/m 2 /s, W/m 2 ] ( Wärmestromdichte ) Wärmefluß = Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 14.04.09, Blanka Sperner aus: Lillie, R. J. (1999): Whole Earth Geophysics.

5 5 Wärmequellen (1) Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 14.04.09, Blanka Sperner Sonneneinstrahlung aus: Lillie, R. J. (1999): Whole Earth Geophysics. Geht komplett wieder verloren!

6 6 Wärmequellen (2) Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 14.04.09, Blanka Sperner Restwärme Radioaktiver Zerfall aus: Lillie, R. J. (1999): Whole Earth Geophysics.

7 7 Wärmequellen (3) Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 14.04.09, Blanka Sperner Radioaktiver Zerfall aus: Lillie, R. J. (1999): Whole Earth Geophysics.

8 8 Wärmequellen (4) Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 14.04.09, Blanka Sperner Restwärme: Erde10 x 10 12 W25% Gesamt42 x 10 12 W100% aus: Lillie, R. J. (1999): Whole Earth Geophysics. aus: Davidson, Reed & Davis (1997): Exploring Earth. Radioaktiver Zerfall: Kruste9 x 10 12 W20% Mantel21 x 10 12 W50% Kern2 x 10 12 W5% Andere Referenz mit anderen Werten ( auch Lehrbücher sollten kritisch hinterfragt werden) :

9 9 Wärmetransfer (1) Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 14.04.09, Blanka Sperner Konduktion (Wärmeleitung) Übertragung kinetischer Energie zwischen benachbarten Atomen oder Molekülen

10 10 Wärmetransfer (2) Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 14.04.09, Blanka Sperner Konvektion (Wärmeströmung) Bewegung von heißem Material aus: Powell, C. S.: Trends in der Geophysik. - Spektrum der Wissenschaft, 1991.

11 11 Wärmetransfer (3) Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 14.04.09, Blanka Sperner Advektion Spezialfall der Konvektion aus: Lillie, R. J. (1999): Whole Earth Geophysics.

12 12 Wärmetransfer (4) Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 14.04.09, Blanka Sperner Wärmestrahlung Elektromagnetische Wellen Beeinflußt ausschließlich Atmosphäre und Hydrosphäre

13 13 Wärmeverteilung in der Erde Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 14.04.09, Blanka Sperner aus: Lillie, R. J. (1999): Whole Earth Geophysics. Restwärmeradioaktiver Zerfall KonduktionKonvektion

14 14 q = k ( T/ z) Wärmeflußgleichung q: Wärmefluß k: thermische Konduktivität (Wärmeleitfähigkeit) T/ z: geothermischer Gradient Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 14.04.09, Blanka Sperner aus: Lillie, R. J. (1999): Whole Earth Geophysics. k = konstant T/ z = konstant

15 15 Ermittlung von T/ z Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 14.04.09, Blanka Sperner aus: Lillie, R. J. (1999): Whole Earth Geophysics. Der geothermische Gradient ergibt sich aus Temperaturmessungen in unterschiedlichen Tiefen

16 16 Aufgabe (2) Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 14.04.09, Blanka Sperner Siehe Aufgabenblätter Skizziert eure Lösungen, so dass ihr sie den Anderen erläutern könnt. 20 min.

17 17 Mittelozeanische Rücken Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 14.04.09, Blanka Sperner aus: Nicolas, A. (1995): Die ozeanischen Rücken. abnehmender Wärmefluß mit zunehmender Distanz vom mittelozeanischen Rücken

18 18 Subduktionszonen Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 14.04.09, Blanka Sperner aus: Green II, H. W.: Der Mechanismus von Tiefbeben. - Spektrum der Wissenschaft, Dossier, 2/2001.

19 19 Wärmeflußprofile Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 14.04.09, Blanka Sperner aus: Lillie, R. J. (1999): Whole Earth Geophysics.

20 20 Vulkanischer Bogen Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 14.04.09, Blanka Sperner aus: Lillie, R. J. (1999): Whole Earth Geophysics.

21 21 Kollisionszone Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 14.04.09, Blanka Sperner

22 22 Schmelzbildung Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 14.04.09, Blanka Sperner aus: Lillie, R. J. (1999): Whole Earth Geophysics. Krustendicke Seismizität Lithosphärendicke

23 23 Zusammenfassung Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 14.04.09, Blanka Sperner Wärmequellen: - Restwärme - radioaktiver Zerfall - (Sonne) Wärmetransfer: - Konduktion - Konvektion / Advektion - (Strahlung) Wärmefluß & Tektonik: - Mittelozeanischer Rücken (Atlantik) - Subduktion (S-Amerika, Japan) - Kollision (Alpen, Tibet) Wärmeflußgleichung: q = k ( T/ z) k: Konduktivität (Wärmeleitfähigkeit) T/ z: geothermischer Gradient

24 24 praktische Anwendung (1) Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 14.04.09, Blanka Sperner Rohstoff-Exploration: - Erdöl, -gas - Kohle aus: Bahlburg & Breitkreuz (2003)

25 25 praktische Anwendung (2) Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 14.04.09, Blanka Sperner Geothermie: - direkte Nutzung (z.B. Island) - flache Geothermie (Wärmespeicher) - tiefe Geothermie: - Fernwärme - Stromerzeugung Hot-Dry-Rock Verfahren


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