Grundlagen der Geodynamik und Tektonik (Übungen)

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1 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 Freiberg Tel / I

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

3 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), , Blanka Sperner

4 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), , Blanka Sperner

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

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

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

8 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), , Blanka Sperner

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

10 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), , Blanka Sperner

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

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

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

14 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), , Blanka Sperner

15 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), , Blanka Sperner

16 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), , Blanka Sperner

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

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

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

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

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

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

23 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), , Blanka Sperner

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

25 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), , Blanka Sperner