Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen) Institut für Geologie Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen) Blanka Sperner 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

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

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

Wärmefluß = (Wärmestromdichte) Wärme, die eine Oberfläche in einer bestimmten Zeit durchströmt: Wärme / Fläche / Zeit [J/m2/s, W/m2] aus: Lillie, R. J. (1999): Whole Earth Geophysics. 4 Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 14.04.09, Blanka Sperner

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

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

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

Wärmequellen (4) Andere Referenz mit anderen Werten (→ auch Lehrbücher sollten kritisch hinterfragt werden): Radioaktiver Zerfall: Kruste 9 x 1012 W 20% Mantel 21 x 1012 W 50% Kern 2 x 1012 W 5% Restwärme: Erde 10 x 1012 W 25% Gesamt 42 x 1012 W 100% aus: Lillie, R. J. (1999): Whole Earth Geophysics. aus: Lillie, R. J. (1999): Whole Earth Geophysics. aus: Davidson, Reed & Davis (1997): Exploring Earth. 8 Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen), 14.04.09, Blanka Sperner

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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