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SYSTEM ERDE III SYSTEM ERDE III Teil I - Kontinentale Ablagerungsbereiche Sitzung 01 Grundlagen, Methoden, Konzepte.

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1 SYSTEM ERDE III SYSTEM ERDE III Teil I - Kontinentale Ablagerungsbereiche Sitzung 01 Grundlagen, Methoden, Konzepte

2 TermineTermine Vorlesung/Übung Di, 09:15-10:45 Uhr Vorlesung/Übung Di, 09:15-10:45 Uhr Mi, 09:15-10:45 Uhr Hörsaal Geologie Geländeübung Kontinentale Ablagerungsbereiche Geländeübung Kontinentale Ablagerungsbereiche (Sa/So) (Sa/So) oderMarine Ablagerungsbereiche (Sa/So) (Sa/So) Bericht = Leistungsnachweis

3 ArbeitsmaterialienArbeitsmaterialien Taschenrechner Taschenrechner Buntstifte Buntstifte Geodreieck Geodreieck Transparentpapier Transparentpapier Millimeterpapier Millimeterpapier Reißnagel Reißnagel

4 InhalteInhalte Grundlagen, Methoden, Konzepte Kontrollmechanismen Geophysikalische Methoden Sedimentgefüge Schutt-/Schwemmfächer Fluviatile Systeme Äolische Systeme Deltaische und lakustrine Systeme Glazigene Ablagerungssysteme Lineare klastische Küsten Klastische Schelfbereiche Vulkaniklastika

5 LiteraturLiteratur READING, H.G. (1996): Sedimentary environments. Processes, facies and stratigraphy, 3. Auflage. Oxford: Blackwell. REINECK, H.-E. & SINGH, I.B. (1980): Depositional sedimentary environments.- Berlin: Springer. SELLEY, R.C. (1985): Ancient Sedimentary Environments.- London: Chapman & Hall. STOW, D. A. V. (2008): Sedimentgesteine im Gelände.- Ein illustrierter Leitfaden.- Heidelberg: Spektrum-Verlag. WALKER, R.G. & JAMES, N.P. (1992): Facies models: response to sea-level change.- St. John´s: Geol. Assoc. of Canada. SHELL-Legende

6 Fazies als Begriff Sedimentäre Fazies Sedimentäre Fazies (sedimentary facies) ist ein Typ von Sedimenten & Sedimentgesteinen, die sich durch ihre Geometrie, Lithologie, Sediment- strukturen, Transportarten & -richtungen sowie Fossilinhalte definieren und von anderen unter- scheiden lassen. "Dropstones", eingebettet in deutlich geschichteten glaziomarinen Sedimenten

7 Fazies als Begriff Faziescharakteristika Faziescharakteristika werden durch das sedimentäre Milieu kontrolliert, setzen aber voraus, daß dieses ein akkumulierendes Milieu (Ablagerungsmilieu) ist. E Erosive, nicht- akkumulierende und akkumulierende sedimentäre Milieus. DeflationAkkumulation

8 Fazies als Begriff Faziesassoziationen und Faziesabfolgen können durch statistische Verfahren ermittelt werden; oft sind sie charakteristisch für ein bestimmtes sedimentäres Ablagerungsmilieu. Sedimentäres Milieu Sedimentäres Milieu (sedimentary environment) bezeichnet einen bestimmten Teil der Erdoberfläche, der sich durch die herrschenden physikalischen, chemischen und/oder biologischen Bedingungen von seiner Umgebung unterscheidet.

9 FaziesmodelleFaziesmodelle

10 Verwendung des Faziesbegriffs I.Farbe "Red Bed Facies" II.Lithologie Sandstein-Fazies III.Fossilinhalt Korallenriff-Fazies Skolithos-Ichnofazies IV.Geophysik "Blue pattern facies" Ansprache fossiler Ablagerungen Nur rezente Sedimente kann man dem sedimentären Milieu unmittelbar zuordnen; bei der Ansprache fossiler Ablagerungen sollte man eine Sedimentfazies auf rein deskriptiver Basis definieren und begründen (z.B. linsenförmige, trogförmig schräggeschichtete Grobsandsteine mit erosiver Basis) und möglichst auf milieubezogene Bezeichnungen (z.B. Fluviatile oder Turbidit- Fazies) verzichten.

11 Die Walther'sche Faziesregel aus LINDHOLM (1986) Walthers Law (1894): Walthers Law (1894): Eine vertikale Faziesabfolge repräsen- tiert sedimentäre Milieus, die auch lateral aneinandergrenzen. Test von Konformität der Sedimentabfolge; Schichtlücken können unauffällig sein (Konkretionen, Böden) und sehr viel Zeit beinhalten.

12 Die Walther'sche Faziesregel Spätes Unter-Perm Gai-As-Formation Seen-Ablagerungen Unter-Kreide Twyfelfontein-Formation Transversaldünen- Ablagerungen Paläoboden Diskordanz (c Ma)

13 KontrollmechanismenKontrollmechanismen (A)Autozyklische Mechanismen: Durch das Sedimentationsmilieu selbst gesteuert. Beispiel: Rinnenmigration, Barrenmigration

14 KontrollmechanismenKontrollmechanismen (B)Allozyklische Mechanismen: Durch "externe" Einflüsse, wie Klimavariationen, Heraus- hebung der Liefergebiete, Subsidenz des Beckens oder eustatische Schwankungen gesteuert. DiBiase et al. (2000): Geoscience in Action

15 KontrollmechanismenKontrollmechanismen (B)Allozyklische Mechanismen: Durch "externe" Einflüsse, wie Klimavariationen, Heraus- hebung der Liefergebiete, Subsidenz des Beckens oder eustatische Schwankungen gesteuert. Chris Kendall (2004)

16 Känozoische Küstenentwicklung Incised valleys Känozoische Küstenentwicklung Incised valleys Eine der drei aktiven Rinnen im Mündungsbereich des Uniab Rivers (Blick nach Westen). "Uniab-Delta" und Uniab- Küstenkliff (Blick nach Süden). Incised valley fill, Uniab/Namibia

17 Untersuchungsmethoden Datenquellen Natürliche und anthropogene Aufschlüsse Seismik, Bodenradar, Geoelektrik Bohrkerne, Spülproben Bohrlochgeophysik Luft- und Satellitenbilder Der Rhein zwischen Mannheim und Karlsruhe im Sat-Bild

18 Untersuchungsmethoden Datenquellen Kombination Luftbild und Laseraltimetrie (5-fach überhöht) 5 m-Terrasse 8 m-Terrasse Atlantik 2 m-Terrasse 100 m

19 Untersuchungsmethoden Datenquellen Geoarchäologie an der Wiege der Menschheit: Aufnahme von Trenches (Schürfgräben)

20 Untersuchungsmethoden Datenquellen Kongruenzanalyse 3D-Seismik Niger-Delta

21 Untersuchungsmethoden Geometrie/Stapelungsmuster Schematische, nicht maßstäbliche Skizzen verschiedener Fazies- architekturen

22 Untersuchungsmethoden Korngröße & Schichtung Maximale Korngröße und Schichtung als Ausdruck des Energie- niveaus Bahlburg & Breitkreuz (1998)

23 Untersuchungsmethoden Korngrößentrends Darstellung der für verschiedene sedimentäre Milieus typischen, i.w. autozyklischen Korngrößenprofile; nicht maßstäblich (aus Selley, 1985)

24 Darstellung von Sedimentprofilen mittels AppleCore Software

25 Untersuchungsmethoden Oberflächentexturen Beachte! Texturen eher prozeß- als milieubezogen! V-Marken infolge von Korn-Korn- Kollissionen. Press & Siever (1994)

26 Untersuchungsmethoden Petrographie Detritische Minerale indizieren Liefergebiete und Art der Verwitterung Spezielle Milieuindikatoren (Glaukonit, Bor, Salze, Kohlen) Authigene Minerale indizieren das postsedimentäre Milieu

27 Untersuchungsmethoden Fossilinhalt (Makro-/Mikro-/Spurenfossilien)

28 Untersuchungsmethoden Sedimentstrukturen Eher prozess- als milieubezogen Präsedimentär, erosiv: Rinnen, Strömungs-, Schlag-/Stechmarken Synsedimentär, akkumulierend: Schrägschichtung, Lamination Postsedimentär, deformierend: Belastungsmarken, Rutschungen Kissenstrukturen (ball & pillow structures)

29 Sedimentstrukturen als Informationsquellen Ein paar Beispiele.... Belastungsmarken (load casts) Flammenstrukturen (flame structures) Hohe Sedimentationsraten Kalkkrusten und -konkretionen Wurzelspuren Geringe Sedimentationsraten (Hiatus?) Trockenrisse (desiccation cracks) Regentropfeneindrücke (raindrop imprints) Trittsiegel (animal tracks) Subaerische Exposition

30 Lithofazies-KlassifikationLithofazies-Klassifikation Das durch Miall (1978) eingeführte Schema der Lithofaziescodes wurde ursprünglich für Ab- lagerungen verflochtener Flußsysteme eingeführt, kann aber auch für beliebige andere Ablagerungs- systeme angepaßt werden: Der erste Großbuchstabe steht für die dominante Korngröße (z.B. G = gravel), der zweite bis dritte Kleinbuchstabe richtet sich nach dem dominanten Gefügemerkmal (z.B. ms = Matrix supported; m = massive) Beispiele: GmsGravel, matrix supported ShSand, horizontal bedded StSand, trough crossbeds FlFines (mud), lamination

31 Untersuchungsmethoden Paläotransportindikatoren Lindholm (1987) unimodal bimodal polymodal

32 Untersuchungsmethoden Paläotransportindikatoren Sed. milieu lokales Musterregionales Verflochtener Fluß Unimodal, geringe VarianzOft fanförmig Mäandrierender Fluß Polymodal, hohe VarianzGradienten kontrolliert Estuare Bimodal Transversaldünen Unimodal, geringe Varianz Barchanoide Dünen Unimodal, hohe Varianz Deltas UnimodalRadialstrahlig Gezeitenbetonte BimodalGenerell einheitlich Strände Turbidite UnimodalOft fanförmig

33 Untersuchungsmethoden Hierarchie a) Vektormittel für jeden Aufschluß b) Vektormittel für jeden Teilbereich des Arbeitsgebietes c) Interpretation der Paläodrainage Lindholm (1987)

34 Vektormittel & -amplitude Wie geht das? a) Trigonometrische Methode b) Graphische Methode zur Bestimmung von Vektormittel und Vektoramplitude Lindholm (1987)

35 Vektoramplitude Graphische Methode Lindholm (1987) Vergleich von Datensätzen mit a) hoher und b) niedriger Vektoramplitude

36 Korrektur tektonischer Effekte ab 15° empfohlen, ab 30° zwingend Lindholm (1987)

37 Stratigraphische Konzepte Biostratigraphie (biostratigraphy) Lithostratigraphie (lithostratigraphy) Chrono-Stratigraphie (chronostratigraphy) Süden Norden Kohlebildung Flöz Zollverein 8 vor während nach Tuffablagerung

38 Stratigraphische Konzepte Gesucht: Ein weltweit +/- zeitgleiches "Signal", das die Ein- ordnung von Sedimentprofilen in ein Zeitgerüst ermöglicht. Kendall et al. (2001)

39 Stratigraphische Konzepte Sequenz-Stratigraphie (sequence stratigraphy) Vail et al. 1977: Mem. Am. Assoc. Petrol. Geol. 26: i.w. Exxon-Gruppe Diskordanzen und konkordante Korrelativa (unconformities and correlative conformities) Genetische Stratigraphie (genetic stratigraphy) Galloway, 1989: Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol. 73: Kondensierte Profile (condensed sections CS), Maximale Überflutungsflächen/-zonen (maximum flooding surfaces MFS, maximum flooding zones MFZ)

40 Unconformities & incised valleys Achten Sie insbesondere darauf, was zur Zeit des Niedrig- wasserstandes (Lowstand) passiert !!

41 Sequenz-StratigraphieSequenz-Stratigraphie Systems tracts (Systemzüge) beinhalten teils unterschiedliche, aber zeitgleich aktive Ablagerungssysteme dreier Szenarien: I)transgressive (transgressiv) II)highstand (Hochstand) und III)lowstand (Tiefstand) Zeitgerüst bilden Diskordanzen, die auf Meeresspiegel- schwankungen zurückgehen und daher als chrono- stratigraphisch verwendbare Horizonte bewertet werden. Vorteil: Teilablagerungsbereiche können, basierend auf gängigen Faziesmodellen, prognostiziert werden.

42 Stratigraphische Konzepte Walker & James (1992)

43 Systems tracts HST: Highstand systems tract progradierend akkumulierend MFS: Maximum flooding surface (zone) TST: Transgressive systems tract IFS: Initial flooding surface LST: Lowstand systems tract type 1/type 2 unconformity

44 Übungen zu Sitzung 01 A) Übung zur Paläotransportanalyse: Korrektur tektonischer Verkippung B) Übung zur Paläotransportanalyse: Vektormittel und Vektoramplitude

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