Ringvorlesung Geowiss

Ringvorlesung Geowiss. I WS 2003/04
Fragenkatalog zur Prüfungsklausur (120 min):
Fragen aus den einzelnen Bereichen:
(a) Kristallographie und Mineralogie (Frey/Gille)
1. Wie läßt sich ein Kristall definieren ? Was ist ein Mineral ?
Kristall: homogener, anisotroper Festkörper; gesetzmäßiger, streng geordneter (periodischer) Aufbau
Mineral: natürlich vorkommend, meist anorganisch, fest, kristallin (meistens)
2. (a) Welche (Namen !) und wieviele (Zahl !) Größen benötigt man zur Bestimmung eines
Raumgitters ? (b) Wie kann man diese Größen bestimmen ?
3 Vektoren a,b,c,: Gitterkonstanten, bzw. Gitterparameter
und
3 Winkel alpha : <(b,c); beta: <(a,c); gamma: <(a.b)
spannen Elementarzelle auf + Motiv = Struktur des Kristalls
messbar an glatten äußeren Flächen eines Kristalls, da diese eine Konsequenz des raumgitterartigen
Aufbaus sind
3. Welche Symmetrien muß der atomare Aufbau eins Kristalls haben, welche kann er aufweisen
? Welcher Bedingung müssen die möglichen (Kristall-) Symmetrien genügen ?
Muss haben: Translationssymmetrie
Kann Haben: Rotationssymmetrie( um Drehachse; 2,3,4,6)
Spiegelsymmetrie (bezüglich Ebene(n); m)
Inversionssymmetrie (= Punktspiegelung; 1 mit strich drüber oder i)
Drehinversion (Drehanteil um Achse + Inversion an Punkt auf der Achse; 4strichdrüber: weder 4 noch
i; 6strichdrüber: weder 6 noch i, dafür m; 3strichdrüber: Sowohl 3 als auch i)
4. (a) Was versteht man unter einem Kristallsystem ? (b) Wieviele unterscheidet man ?
(c) Nennen Sie zu jedem Kristallsystem je 1 (und nur 1) Mineral !
Def.: abstraktes Gitter, Unterscheidung durch auftretende Drehachsen, spiegelebenen,
Inversionszentren, Gittervektoren, Winkel
7 Kristallsysteme:
triklin : Plagioklas
monoklin : Gips
rhombisch : Aragonit
tetragonal: Zirkon
hexagonal; Apatit
rhomboedrisch: Turmalin
kubisch: Pyrit
5. Was versteht man unter einer Kristallklasse ? Wieviel verschiedene Kristallklassen
unterscheidet man ? Wieviele lassen sich mit Röntgenbeugungsmethoden voneinander
unterscheiden ?
Def.: Symmetriegruppen, die sich durch Kombination aller zulässigen Symmetrieoperationen ergeben,
die mind. 1 Punkt invariabel lassen
32 Kristallklassen
durch Beugungsverfahren lassen sich alle 11 Klassen (Laueklassen) unterscheiden, die
Inversionssymmetrie aufweisen
6. Ein Mineral gehöre zur Kristallklasse 4mm. Zu welchem Kristallsystem gehört dieses Mineral
? Erläutern Sie die auftretenden Symmetrieelemente (Qualität, Anzahl, Orientierung)
Kristallsystem: Tetragonal
Symmetrieelemente: eine 4-zählige Drehung, parallel dazu zwei Spiegelebenen
7. Was versteht man unter Netzebenenscharen eines Kristalls ? Erläutern Sie dies am Beispiel
der (102)-Schar.
Netzebenenschar = gesamte menge der zu einer Netzebene (hkl) parallelen schar, hat
charakteristischen Netzebenenabstand d(hkl)=
Beispiel: (102)-Schar: alle Netzebenen, bei denen |h|=1, |k|=0,|l|=2, also (102), (102),(102),(102) der
Strich gehört natürlich drüber, ich hab aber keine Ahnung wie das geht
8. Wie lautet die Bragg’sche Gleichung ? Erläutern Sie diese mittels einer Skizze !
2d*sin(θ)=λ
9. Welche geowissenschaftlich relevante Anwendungen dieses Verfahrens kennen Sie ?
Identifizierung eines unbekannten Minerals
qualitative Phasenanalyse (auch Gesteine)
quantitative Phasenanalyse (Minerale)
konzentrationsbestimmung von Mischkristallen
10. Wie kann man Symmetrien (auch sehr kleiner !) Kristalle erkennen / nachweisen ?
von ermitteln von d(hkl) über Pulververfahren (Röntgenbeugung) danach Bestimmung (hkl)
11. Was versteht man unter der „Struktur“ (eines Kristalls, Minerals) ?
Elementarzelle + Motiv = Struktur eines Kristalls
12. Erläutern Sie das Prinzip der Kugelpackung für die (atomare) Strukturbildung !
Modellvorstellung: gleich große ‚harte’ Kugeln lagern sich aufgrund von Anziehungskräften dicht
aneinander an, kurzreichweitige abstoßende Kräfte verhindern weiter Annäherung
13. Erläutern Sie das Prinzip der Lückenfüllung für (atomare) Strukturbildung !
Modellvorstellung: Lücken in Packungen, die teilweise oder ganz durch ‚kleinere’ Atome besetzt werden
können; ‚passendes’ Ion wird durch Radienverhältnis der beiden Atomsorten bestimmt
14. Welche Bauprinzipien sind für den Aufbau von Silikatstrukturen wichtig ?
Wie lassen sich Silikate strukturell klassifizieren ?
Entscheidende Baugruppe: Si O44- Tetraeder, in Alumnosilikaten auch Al O45- Tetraeder, allgemein T
O4 Tetraeder; Unterscheidung durch Grad der Vernetzung der
T O4 Tetraeder, und den Einbau weiterer Kationen
Gerüst =Tekto -silikate: alle Tetraeder verknüpft
Schicht, =Blatt, =Phyllo -silikate: eine Tetraederspitze unverknüpft
Ketten, =Ino -silikate: 2 ecken mit Nachbartetraeder verknüpft
Bandsilikate: Verknüpfung aus n>2 Ketten
Ring, =Zyklo -silikate: Ketten werden zum Ring geschlossen
Gruppen, =Soro -silikate: kleine Baueinheit mit wenigen T O4 Tetraedern (meist 2)
Insel, =Neso -silikate: Tetraeder isoliert, nur über andere Kationen verknüpft
15. Geben Sie zu den Mineralgruppen: Sulfide, Oxide, Inselsilkate, Schichtsilikate, Gerüstsilikate
je 1 Beispiel - mit Angabe der Strukturformel- an. Strukturformeln lassen sich nirgendwo
auftreiben, tut mir leid
Sulfide: Pyrit Fe S2
Oxide: Hämatit Fe2 O3
Inselsilikate: Olivin (Mg,Fe)Si O4
Schichtsilikate: Muskovit K Al3 Si3 O10 [OH]2
Gerüstsilikate: Quarz Si O2
16. Zeichnen Sie in die abgebildete ebene Struktur alle Symmetrieelemente und die Elementarzelle
ein (Bild)
(b) Mineralogie, Petrologie, Vulkanologie (Dingwell/Masch/Fehr)
17. Woraus besteht Magma : (a) chemisch ? (b) physikalisch Korrektur von Prof. Masch: gemeint
ist physikalische Eigenschaften
chemisch: SiO2 (mind.50%), Al2O3 ,CaO, MgO, FeO, K2O, Na2O (Hauptbestandteile)
physikalische Eigenschaften: Viskosität (=Zähigkeit), Temperatur, Dichte, Aggregatszustand (fest/flüssig)
18. Was ist magmatische Differentiation ?
Prozess, bei dem ein einheitlich zusammengesetztes Stamm-Magma seine Zusammensetzung ändert ,
so dass daraus Gesteine unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung hervorgehen
19. Welche Eigenschaft von Magma beeinflusst am stärksten das Ausbruchverhalten eines
Vulkans ? Begründen Sie Ihre Antwort !
Gasgehalt: beim Aufsteigen der Magma wird der Druck geringer => die enthaltenen Gase dehnen sich
zunehmend aus, je mehr sie an die Oberfläche kommen=> im Magma baut sich Druck auf, der sich
eruptiv entlädt
Das was ich vorher geschrieben hab mit dem Quarzgehalt lässt er aber auch durchgehen, solang man
eine schlüssige Erklärung abliefert, aber die habt ihr ja
20. Was versteht man unter „Polymorphe“ ?
Nennen Sie Polymorphe für die 3 chem. Verbindungen: CaCO3, Al2SiO5, C
Ein Element oder eine Verbindung tritt in zwei oder mehr Phasen oder Modifikationen auf:
Ca C O3: Calcit, Aragonit
Al2 Si O5: Disthen, Andalusit
C: Graphit, Diamant
21. Welche Eigenschaften – außer der chemischer Zusammensetzung – können zur Identifizierung
eines Minerals (mit unbekannter Struktur) herangezogen werden ?
Härte
Spaltbarkeit
Strichfarbe
Glanz
Bruch
Farbe
Dichte
22. Erläutern Sie den Begriff und den Vorgang des Ionentausches. Nennen Sie 3 Beispiele mit
Angabe der Strukturformeln.
Ionentausch (Ionische Substitution, Diadochie) nennt man den Ersatz
einer oder mehrerer Ionenarten in einer Kristallstruktur durch andere
Ionen ähnlicher Größe und Ladung.
Beispiele:
Mg2+ <=> Fe2+ = Mg2 SiO4 <=> Fe2 SiO4 (Forsterit <=>
Fayalit)
Na+ <=> Ca 2+ = NaAl[Si3O8] <=> CaAl2[Si2O8] (Albit <=> Anorthit)
Si4+ <=> Al3+ = NaAl[Si3O8] <=> CaAl2[Si2O8] (Albit <=> Anorthit)
23. In Mischkristallsystemen ergibt sich bei der Erstarrung aus Schmelzen ein großes
Erstarrungsintervall. Skizzieren Sie ein entsprechendes Sytem (z.B. Forsterit/Fayalit oder
Albit/Anorthit). Geben Sie den Liquidus und Solidus an, zeichnen Sie einen Abkühlungspfad bis
zur vollständigen Erstarrung
System der Plagioklase
Albit / Oligoklas / Andesin / Labradorit / Bytownit / Anorthit
Albit = NaAlSi3O8
Anorthit = CaAl2Si2O8
Merkregel ist AOALBA
24. Definieren Sie den Vorgang der Gesteinsmetamorphose ! Welche (physikalischen) Faktoren
kontrollieren sie ?
Veränderung eines Gesteins im festen Zustand in mineralogischer und chemischer Zusammensetzung,
sowie im Gefüge oder in allen 3 Faktoren
kontrollierende physikalische Faktoren:
Temperatur
Druck
25. Beschreiben Sie die geologische Konstellation, in der eine Regionalmetamorphose abläuft. Wo
sind derzeit solche Konstellationen vorhanden ?
Kruste (ozeanisch oder kontinental) wird subduziert; Konstellation an Plattenrändern vorhanden, z.B. ring
of fire (Pazifik), Himalaya,...
26. Was versteht man unter einer thermometamorphen Aureole ? (Skizze anfertigen !)
kommt nicht dran, ersetzt durch:
welche metamorphen gesteine entstehen aus:
kalkstein
basalt
tonstein
Kalkstein: Marmor
Basalt: Amphibolit, Eklogit, Grünschiefer, Hornblendegarbenschiefer,...
Tonstein: Tonschiefer, Phyllit, Glimmerschiefer, Gneis
ein plutonischer Körper dringt in Gestein ein. Durch die Temperatur wird das angrenzende Gestein neuen
Bedingungen ausgesetzt => Kontaktmetamorphose läuft ab. die thermometamorphe Aureole ist dabei der
Kontakthof
27. In welchen Gesteinsgruppen ist ein Granat zu finden ?
Ein Granatmischkristall habe die Zusammensetzung (Angaben in Mol%):
15% Grossular, 47%Almandin, 38% Pyrop. Stellen Sie diese Zusammensetzung in einem
Konzentrationsdreieck für ein ternäres System dar.
In hochmetamorphen Gesteinen
28. Was versteht man unter Entmischung im festen Zustand ? Geben Sie 1 Beispiel an !
Wie erkennt man eine Entmischung megaskopisch ?
Minerale kristallisieren aus geschmolzenem Magma aus und reichern sich am Boden der
Magmenkammer an (Erzminerale)
Man erkennt sie beispielsweise an Erzlagerstätten in magmatischen Gesteinen
29. Was beinhaltet das Konzept der metamorphen Fazies ?
metamorphe Fazies: jeweilige Gruppierung von Gesteinen, die sich bei unterschiedlichen graden der
Metamorphose gebildet haben:
- gleicher metamorphosegrad, unterschiedliche Ausgangsgesteine => unterschiedliche metamorphe
Gesteine
- unterschiedlicher Metamorphosegrad, gleiche Ausgangsgesteine => unterschiedliche metamorphe
Gesteine
=> Diagramm aus T und P, in das die Endprodukte eingeordnet werden und zu Fazieseinheiten gehören
30. Nennen Sie 6 metamorphe Minerale und für jedes ein metamorphes Gestein
(Doppelnennungen möglich)
Almandin (Pyrop, Grossular): Granatamphibolit
Epidot: Epidotfels
Amphibol: Amphibolit
Calcit: Marmor
Pyroxen: Granulit
Omphacit: Eklogit
31. Welche 2 hauptsächlichen Fluide werden bei der Metamorphose freigesetzt/ zugeführt ?
Wasser:
Porenwasser: intergranular (=in den Poren) angesammeltes Wasser
chem. gebundenes Wasser: z.B. CaSO4 * H2O
CO2:
Aus Kalksteinen und Marmoren
32. Was ist Schieferung ? Welche verschiedenen phänomenologischen Ausbildungen gibt es ?
Bezeichnung für ein durch tektonische Beanspruchung hervorgerufenes Flächengefüge in
Gesteinskörpern
(c) Geologie – (Miller/Spaun/Rieder)
33. Welche Methoden der Erdbebenvoraussage kennen Sie ? Welche Methoden der
Schadensminderung
Vorhersage:
direkte Spannungsmessung
vp/vs wird größer
Radon-Gehalt der Luft steigt
vorbeben
verhalten der Tiere
langfristig: Statistik, Ansammlung von Spannung
34. Wie ensteht Schieferung ? Welche Arten der Schieferung kennen Sie ? Wie unterscheiden sie
sich ?
Entstehung durch druck im Gestein, hervorgerufen durch tektonische Beanspruchung und Metamorphose
Transversalschieferung: parallel zur Achsenebene der Falten
Crenulationsschieferung: mehrere Schieferungen nacheinander, ergibt mehrere Flächenscharen
Kristallisationsschieferung: neue minerale sind während ihrer Bildung Spannung ausgesetzt und werden
dadurch verformt
35. Was versteht man unter einer „flower structure ?
erklärungsversuch, hab nix dazu gefunden außer das bild im millerskript
Schieferung verläuft nicht parallel, sondern läuft auseinander
36. Beschreiben Sie die Vorgänge bei der Verwitterung von Sulfiden / …von Silikaten ?
Silikate: Beispiel Feldspat (Orthoklas): K Al Si3 O8 repräsentativ für viele Silikatminerale
Hydrolyse von Feldspat => Bildung von tonmineralen, Si O2 wird in Wasser gelöst und abtransportiert
Hohe Säurekonzentration beschleunigt Verwitterungsvorgang =>schnelle Feldspatverwitterung im Boden
Tonmineralbildung bei den meisten Silikaten, Ausnahmen: Quarz, einige Pyroxene und Olivine: gehen in
Lösung, bzw. werden oxidiert und gehen als Hämatit und Quarz in Lösung
Sulfide: find ich leider nix dazu
37. Welche gängigen Methoden der Klassifikation von Karbonatgesteinen kennen Sie ?
genetisch-inhaltliche Nomenklatur:
Riffkalk u. Massenkalk, Oolith, Schillkalk, Dolomit(stein); Mergel(stein)
Gliederung nach Korngröße,-form und –art
Calcidurit, Calcarenit, Calcilutit, Algenmatten u. Stromatolithe, Ovoide
Klassifikation nach Dunham
38. Beschreiben Sie im Detail die Klassifikation von klastischen Sedimenten (DIN4022) ?
Unterteilung in Ton (t) , Schluff (u), Sand (s), Kies (g), Steine (x), und Blöcke (y)
Unterteilung von Schluff, sand und kies in fein, mittel und grob
Abgrenzungen in Bezug auf die größe immer bei irgendwas mit 2 und irgendwas mit 63, angefangen bei
0.002mm (t/u) und aufgehört bei 200mm (x/y)
39. Wodurch unterscheiden sich voneinander: Konglomerat – Fanglomerat – Tillit ?
Konglomerat: ziemlich homogene Korngröße, meist Kies; nur abgerundete Steine vertreten
Tillit: ‚fossile Moräne’, vom Gletscher antransportiert, alle Korngrößen vertreten
Fanglomerat: Schuttstrom in ariden Gebieten, kein Feinkorn vertreten (t/u), sonst alle Korngrößen
40. Was versteht man unter einer Bouma-Folge ? Beschreiben Sie deren Abschnitte.
Gradierte feinkörnige Sedimente, charakteristische Abfolge abgelagerter Turbidite aus
Suspensionsströmen
Abschnitte: (von oben angefangen)
E: Pelit
D: obere parallelgeschichtete Lage
C: rippelgeschichtete Lage
B: untere parallelgeschichtete Lage
A: massige graduierte Lage
41. Beschreiben Sie (kurz) die Begriffe: Olisthostrom, Riff, euxinische Fazies, Epilimnion,…
Olisthostrom: Bezeichnung für einen Sedimentkörper mit chaotischem Gefüge, der aus einem der
Schwerkraft folgenden submarinen Schlammfluss entstanden ist
Riff: hügel- oder rückenförmige Struktur mit meist steilen hängen, gebildet von koloniebildenden
kalkabscheidenden Organismen, heute meist von Korallen
euxinische Fazies: in sehr sauerstoffarmen Milieu abgelagerte Sedimente; Abgabe von H2S ans Wasser,
daher nur bakterielles Leben => keine Oxidation biogener Substanzen im Sediment => dunkle Farbe
Epilimnion: obere Schicht in geschichtetem, stehenden Gewässer
42. Erklären Sie den Unterschied zwischen Schieferton und Tonschiefer !
Schieferton: sehr feinkörniges Sedimentgestein, bestehend aus Silt und Ton, das normalerweise entlang
der primär angelegten Schichtflächen bricht (Kristalle sind ausgerichtet (aber nicht erkennbar) =>
Schieferung)
tonschiefer: Schieferton, der ein niedriggradige Metamorphose durchlaufen hat (auch noch keine Kristalle
sichtbar)
43. Definieren Sie Streichen und Fallen !
Streichen:
Richtung der Schnittlinie einer Gesteinsschicht mit einer horizontalen Fläche, gemessen als Winkel
gegen Nord; immer Werte zwischen 0° und 180°, mit Angabe der Himmelsrichtung; bei der Clar-Methode
ohne Angabe der Himmelsrichtung, Winkel von 0°-360°
Fallen:
gemessen im rechten Winkel zum streichen ; Winkel, um den die Fläche gegen die Horizontale gekippt ist
44. Nennen Sie die 3 Hauptgruppen der Sedimentgesteine, geben Sie jeweils 2 Beispiele !
Tongesteine: Tonstein, Schieferton, Kaolin, (Ton)Mergel,...
Sandsteine: Buntsandstein, Arkose, Grauwacke, Konglomerat,...
Karbonatgesteine: Kalkstein, Dolomitstein, (Kalk)Mergel,....
45. Wie sind die Korngrößen (in mm) von Ton, Schluff, Sand , Kies voneinander abgegrenzt ?
Geben Sie auch die weitere Untergliederung möglichst genau an.
T
0,002mm
fU
0.0063mm
mU
0.02mm
gU
0.063mm
fS
0,2mm
mS
0.63mm
gS
2mm
fG
6.3mm
mG
20mm
gG
63mm
X
200mm
Y
46. Nennen Sie die verschiedenen Arten von Bindemitteln bei Sedimentgesteinen
Calcit
kieselige Bindemittel
ferritische Bindemittel
47. Was versteht man unter Diagnese ? Welche Faktoren spielen dabei eine besondere Rolle?
Physikalische und chemische Veränderungen, denen ein Sediment während der Kompaktion und
Verfestigung unterliegt
Faktoren: Druck- und Temperaturveränderungen
48. In der Geologie gibt es 2 gängige Methoden, die Raumlage von Flächen anzugeben. Formen
Sie folgende Messdaten in die jeweils andere Schreibweise um:
50/30 NW, 78/62 SE ; 225/12 , 009/74
320/30 , 168/62 ,
135/12 SW , 99/74 NE
nur zur kontrolle, gefälligst selber rechnen
49. Erklären Sie die Entstehung von Hornsteinkonkretionen in Kalksteinen
in einem mit kieseligen Skelettteilen vermischten Kalkschlamm geht die Kieselsäure in Lösung und wird
abtransportiert; sie kristallisiert dann an Kristallisationskeimen (noch nicht gelöste Skelettteilchen oder
Sandkörner) aus und bildet Konkretionen aus kryptokristallinem Quarz (=Hornstein)
50. Was versteht man unter Mergel ? Wie ist er in das Gliederungsprinzip der Sedimentgesteine
einzuordnen ?
Mischgestein Kalk-Ton; gehört zu Tongestein und zu Karbonatgestein; Nomenklatur je nach
Konzentration Kalkmergel oder Tonmergel (nicht zwingend, Mergel langt auch)
51. Welche besondere Eigenschaft hat Steinsalz ? Welche geologischen Konsequenzen und
Besonderheiten ergeben sich daraus.
Sehr leicht löslich => Bildung von unterirdischen Hohlräumen, wenn Salzlagerstätte weggelöst wird
Vollkommene Spaltbarkeit in 3 Richtungen
Translationsfähigkeit
Duktil (=plastisch verformbar)
Dichte 2.1 => Dichteinversion (Salz wandert durch überlagerndes dichteres Gestein entlang von Klüften
nach oben)
e) Geophysik (Bunge)
52. Nennen Sie die drei verschiedenen Arten tektonischer Plattengrenzen
konvergierende Plattengrenzen, divergierende Plattengrenzen (=mittelozeanische rücken),
Transformstörungen
53. Welche 3 radioaktiven Elemente tragen den Hauptteil zur inneren Wärmeproduktion der Erde
bei ?
Uran (238U, 235U)
Thorium (232Th)
Kalium (40K)
54. Was versteht man unter dem Begriff „Geotherme“ ? Wie hoch ist der Temperatursprung durch
die Lithoshäre ?
kurve in einem Temperatur-Druck Diagramm, bzw. Temperatur-Tiefen Diagramm, beschreibt
Temperaturänderung in der erde mit der tiefe
hab da nicht so viel mitgeschrieben, und find nix zum temperatursprung durch die lithosphäre, bitte
irgendwer anders beantworten
55. Was ist ein „Euler-Rotationspol“ ? Erläutern Sie das Konzept der Plattentektonik mit Hilfe der
Euler-Rotationspole .
Eulerpole: zwei diametral gegenüberliegende Punkte, die einen festen Abstand beibehalten müssen,
wenn sich eine feste Schale über eine andere bewegt, ohne die Richtung zu ändern. Die Bewegung von
jedem punkt kann als rotation um die die Eulerpole verbindende Achse beschrieben werden.
Der Name leitet sich vom eulerschen Theorem ab, durch das sich diese Bewegung beschreiben lässt
56. Nennen Sie die 5 Hauptregionen des Erdinneren .
komische frage, hab zwei antworten, weiß nicht welche stimmt, laut presssiever sollten beide stimmen
1.
Lithosphäre
oberer Erdmantel
unterer Erdmantel
äußerer Erdkern
innerer Erdkern
2.
Lithosphäre
Asthenosphäre
Erdmantel
äußerer Kern
innerer Kern
57. In welcher Region wird das magnetische Feld unseres Planeten erzeugt ? Welche
dynamischen Prozesse werden für die Entstehung des Erdmagnetfeldes verantwortlich gemacht ?
Entstehung im äußeren Erdkern (flüssiges eisen)
Vermutung für Entstehung:
flüssiges eisen wird durch Wärmeenergie aus dem inneren Kern in Bewegung versetzt =>
Konvektionsbewegung induziert Magnetfeld und erzeugt elektrischen Strom, der den Prozess in gang hält
58. Nennen Sie die 4 Arten seismischer Wellen, die Sie in der Ringvorlesung kennengelernt
haben. Wie unterscheiden sich diese Wellenarten ?
Körperwellen:
P-Wellen: komprimieren das Medium (=Longitudinalwelle) in Festkörpern und Flüssigkeiten
S-Wellen: scheren das Medium (=Transversalwelle) nur in Festkörpern
Oberflächenwellen:
Love-Wellen: Untergrund bewegt sich horizontal, ohne vertikale Komponente
Rayleigh-Wellen: vertikale Bewegung der Bodenteilchen in einer retrograd eliptischen bahn, die mit
zunehmender tiefe unter der Oberfläche endet
(e) Geochemie (Hegner/Rocholl)
59. Welche geowissenschaftliche Fragen können mit den „Werkzeugen der Geochemie“
untersucht werden (4 Beispiele) ?
Datierung von Gesteinen und Mineralen mit Rb-Sr-, Sm-Nd-, U-Pb-,
Pb-Pb-Methoden;
Datierung von Metamorphosen, Krustenbildungsprozessen und
tektonischen Ereignissen; und siehe Antwort 61
Werzeuge der Geochemie :Stabile und radiogene Isotope . Haupt- und
Spurenelemente ,
60. Nennen Sie die wichtigsten geochemischen Reservoire und ihre wichtigen Elemente (je 4)
lässt sich auch nix dazu finden
61. Was sind radiogene Isotope ? Nennen Sie 2 ! Was kann mit ihnen untersucht werden ? Nennen
Sie 2 Anwendungsbeispiele!
Radioaktive Isotope haben einen instabilen Kern und zerfallen (
Kernzerfall ) unter Aussendung von Strahlung in stabile Tochterisotope ( radiogen
).Die einzelnen Isotpoe besitzten verschiedene Halbwertszeiten.-->
Alterbestimmung
z.B. 14 C Radiocarbonmethode mit einer halbwertszeit von ca. 5500 Jahren.
238 U radioaktiv wird zu 206 Pb ( stabiles Tochterisotop )mit Halb. von
4,5*10 hoch 9
Radiogene Isotope von Sr, Nd, und Pb werden in der Geochemie sowohl zur
Datierung von Gesteinen, Mineralen und geologischen Ereignissen verwendet, als
auch zur Bestimmung von Herkunft, Genese und Mischungsprozessen als Tracer
eingesetzt.
62. Aus welchem Gestein/Material ist die Erde enstanden ?
Entstehung aus Planetesimalen, differenziert in Fe/Ni im Kern und Silikatgesteine in den äußeren
Bereichen (Mantel, Kruste)
63. Wie und wo enstehen Elemente ?
In der Sonne entsteht über Fusion von Wasserstoff Helium. Die dabei frei
werdende Energie spendet uns Wärme und Licht und ist somit unmittelbare
Voraussetzung für unser Leben.
Die Sterne liefern aber auch die Bausteine für das Leben - die chemischen
Elemente. Durch Fusionsreaktionen von kleineren zu immer größeren Kernen können
in ihrem Inneren nach und nach alle Elemente bis zum Eisen gebildet werden.
Danach kommt die Fusion zum Stillstand, da bei der Verschmelzung zu noch
schwereren Elementen Energie benötigt wird.
Die schweren Elemente werden entweder in Roten Riesen oder in Supernovas
gebildet .
64. Nennen Sie die typischen Gesteine der kontinentalen und der ozeanischen Kruste ? Welche
Hauptelemente charakterisieren die Gesteine (jeweils 4 Beispiele !)
Nach Schumann (1957) (bis 16 km Tiefe):
95 % Magmatite
1% Sedimente
4 % Metamorphite
Magmatite: z.B. Granit, Diorit, Gabbro (Plutonite), Trachyt, Porphyrit,
Basalt (Vulkanite)
Sedimente: z.B. Schieferton, Mergel, Breccie, Konklomerat, Steinsalz,
Steinkohle
Metamorphite: Gneis, (Ton)schiefer, Amphibolit, Quarzit, Phyllit
Unterscheidung ozeanisch-kontinental:
Sima ist typisch für ozeanische Kruste und ein Silicium-Magnesium-Gestein,
vor allem Basaltoide
Kontinental: Sial: Silicium-Aluminium-Gestein, vor allem Granitoide
65. Erläutern Sie die Begriffe Hauptelemente und Spurenelemente
1. Spurenelemente sind chemische Elemente die vom Organismus für
lebenswichtige Stoffwechselfunktionen in geringen Mengen benötigt werden. Sie müssen dem
Körper regelmäßig zugeführt werden
Allgemein anerkannt als Spurenelemente sind:
Arsen Chrom Eisen Fluor Iod Kobalt Kupfer Mangan usw.
2. Im geologischem Sinn
Hauptelemente: Elemente mit einem Vorkommen von mehr als 1% Häufigkeit.
Nebenelemente: Elemente mit einem Vorkommen zwischen 0.1 und 1% Häufigkeit
Spurenelemente: Elemente mit mit einem Vorkommen von weniger als0.1%
Häufigkeit
66. Welche Elemente sind in der Geochemie der stabilen Isotope von Bedeutung (3 Beispiele)
inkompatible lithophile (=gesteinsbildende) Elemente: Größe und/oder Ladung unterscheiden sich
deutlich von Größe und/oder Ladung des ersetzten Ions , dadurch wenig feste Verankerung im mineral
=> gehen bei Anatexis als erstes in die schmelze über ; beispiele: K, Rb, Sr, Ba, Ta, Hf, U, Pb, seltene
erden
außerdem: Wasserstoff , Kohlenstoff ,Sauerstoff 16O, 18O, Schwefel 32S ,34S
67. Welche geowissenschaftlichen Fragen können mit stabilen Isotopen untersucht werden ?
Die Isotopenverhältnisse stabiler Nuklide von C, N, O , S und H erlauben
Rückschlüsse auf genetische Beziehungen, Entstehungstemperaturen, geochemische
Prozesse und klimarelevante Fragestellungen
68. Nennen Sie die 4 häufigsten in Meerwasser gelösten Elemente
Kalk, Dolomit, Gips (+Anhydrit), Steinsalz (Halit)
(ich hoffe hier sind nicht die chemischen Elemente gemeint, das würde aber
wenig Sinn machen.)
Wenn doch würde ich daraus herleiten: Na, Cl, Ca, O
69. Woher stammen die im Meerwasser gelösten Elemente ?
Der Regen löst die Minerale aus den Boden und Oberflächen. Die gelösten
Minerale sammeln sich in Flüssen und fliessen in Seen und Meere.
70. Wie kann man das absolute Alter von Gesteinen bestimmen ?
.Kalium-Argon-Methode
Mit dem Zerfall von radioaktivem Kalium 40 zu Argon 40 und Calcium 40 können
Gesteine mit einem Alter von 200 bis 800 Millionen Jahren (mit Argon) bzw.
von eins bis zwei Milliarden Jahren (mit Calcium) datiert werden. Kalium 40
kommt weit verbreitet in häufigen gesteinsbildenden Mineralien wie Glimmern,
Feldspäten und Hornblenden vor. Problematisch ist das Entweichen von Argon,
wenn das Gestein Temperaturen über 125 °C ausgesetzt war, denn dadurch wird das
Messergebnis verfälscht.
Rubidium-Strontium-Methode
Mit dieser sehr genauen und zuverlässigen Methode können die ältesten
Gesteine datiert werden. Sie basiert auf dem Zerfall von Rubidium 87 zu Strontium
87 und wird häufig auch dafür eingesetzt, um Kalium-Argon-Datierungen zu
überprüfen, da sich Strontium bei geringer Erwärmung nicht verflüchtigt, wie es
beim Argon der Fall ist.