Vorlesung Allgemeine Geologie
Teil 12
Prof. Eckart Wallbrecher
SS 2005
Mo – Mi 8.15 – 9.00 Uhr
Exogene Dynamik
Verwitterung
Kreislauf der Gesteine
Aus Press & Siever, 1995 (Spektrum Lehrbücher)
Verwitterung und Transport
Erosion
Transport
Aus Press & Siever, 1995 (Spektrum Lehrbücher)
Sedimentation
chemische und physikalische Verwitterung
Verwitterung
chemisch
Lösung
Rückstand
(Boden)
physikalisch
Korntrennung
Kornzerkleinerung
chemische Verwitterung
mit Rückstand
Lösung
Feldspat
(K2O)
KAlSi3O8
Rückstand
Ton (Al-, Si-)
ohne Rückstand
Kalzit
CaCO3 + H2O + CO2 Ca2+ + 2HCO3-
Karbonat-Fällung
Wenn CO2 entweicht, wird Kalzit
gefällt.
Ca2+ + 2HCO3-
CaCO3 + H2O + CO2
CO2 kann von Pflanzen aufgenommen werden
oder bei hohen Temperaturen in die Atmosphäre entweichen.
Karbonat-Fällung
Die Band-i-Amir-Seen in Afghanistan
Sinter-Terrassen in Pamukale (Türkei)
Chemische Verwitterung
Dissoziierung im Meerwasser:
Pyroxen (MgSiO3)
Mg2+ + SiO32-
Hydratation:
4KAlSi3O8 + 4H2O
Al4(OH)8Si4O10
+ 2K2O + 8SiO2
Oxidationsverwitterung:
4FeSiO3 + O2 + H2O
4FeO(OH)
+ 4SiO2
Rauchgas-Verwitterung
(saurer Regen)
CO2, SO2, SO3
2-,
SO4
2-,
NOx
Geschwindigkeit der Verwitterung
Kalzit
Olivin
Anorthit
Pyroxen
Albit
Biotit
Orthoklas
Muskowit
Ton
Quarz
Al-Oxide
Fe-Oxide
chemisch-biologische Verwitterung
Huminsäuren
Einbau von Kationen aus dem
Gestein in Pflanzen
Physikalische Verwitterung
Zersetzung eines Granits
unverwitterter
Granit
Lockerung
Rißbildung
an Korngrenzen des Kornverbandes
Umgezeichnet nach Press & Siever, 1995 (Spektrum Lehrbücher)
Temperaturverwitterung
Tag- Nachtunterschiede in ariden Gebieten
Kernsprung in einem Granitblock
Frostverwitterung
Wasser hat die max. Dichte bei
4° C. Eisbildung im Porenraum
zerstört den Gesteinsverband.
Salzverwitterung
Im ariden Klima werden Salze aus dem
Gestein gelöst. Bei Verdunstung kristallisieren diese im Porenraum aus und sprengen
den Gesteinsverband.
Salzverwitterung
Verwitterung erfolgt
schalenförmig
Exfoliation an Graniten der östlichen
Wüste (Ägypten)
Dolerit-Verwitterung
Zwiebelschalige Verwitterung eines Dolerit-Pillows
Physikalisch-biologische
Verwitterung
Turgordruck der Pflanzenwurzeln
2
> 10 kg/cm
Abhängigkeit vom Klima
Klimafaktoren
Niederschlag
Temperatur
humid - arid
tropisch - polar
Verwitterung und Bodenbildung
Klima
Verwitterung
Boden
polar
Temperatur
kein
gemäßigthumid
warmarid
warmhumid
Frostchemisch
Temperatur,
Salz
chemisch
siallitisch
kein
allitisch
siallitisch: Rückstand aus Si- Al- Mineralen (z.B. Kaolin)
allitisch: Rückstand nur Al-Minerale (+ Fe-, Mn-Oxide)
z.B. Gibbsit (Al(OH)3) Bauxit = Gibbsit + Fe-Oxide
Verwitterung im ariden Gebiet
Mauretanien
kein Boden
Bodentypen
siallitischer
Boden
Prärieboden
A) Humus und
verarmter
Boden (Quarz
u. Tonminerale)
B) Fe- u. AlOxidhydrate
gefällt. CaCO3
weggeführt.
C) anstehender
Granit
umgezeichnet nach Press & Siever, 1995 (Spektrum Lehrbücher)
LateritBoden
A) Humus
u. verarmter Boden
B) gefälltes
CaCO3
C) anstehendes Gestein
Humus
fehlt
Fe u. AlOxide
Fe- reiche
Tone u. AlHydroxide
anstehendes
Gestein
Wechselwirkung: Erosion und Tektonik
Abtragung
m/Mill.J.
Negative Rückkopplung
zwischen Heraushebung,
Abtragung und Oberflächen-Relief
Erniedrigung der
Gipfelhöhe
erhöhte Abtragung
durch Heraushebung
tektonische Heraushebung
m/Mill.J.
Umgezeichnet nach Press & Siever, 1995 (Spektrum Lehrbücher)
Höhe [m] x 1000
Hypsometrische Kurve
10
8
6
4
2
0
-2
-4
-6
-8
Kontinent
Ozean-Boden
4
16
http://jove.geol.niu.edu/faculty/stoddart/LPSC/images/p21.jpg
36
64
100 %
Transport
Transportmedien:
Wind
Wasser (Flüsse)
Eis (Gletscher)
Windtransport
äolische Sedimente
in Bodennähe:
turbulente Srömung
Merkmale des Windtransports
niedrige Dichte des Mediums
flächenhafte Wirkung
gute Sortierung der Korngrößen
transportierte Korngrößen
in Abhängigkeit von der Windstärke
1/10 mm Durchmesser
1.5 m/sek.
1/2 mm Durchmesser
7
m/sek.
1
mm Durchmesser
15 m/sek.
10
mm Durchmesser
25
m/sek.
Transport der Sandkörner am Boden
Der bodennahe Transport der Sandkörner
erfolgt meist springend (Saltation). Durch
Kollision ergeben sich matte Kornoberflächen.
nach Press & Siever, 1995 (Spektrum Lehrbücher)
erosive Wirkung des Windtransportes
Pilzfelsen (Östliche Wüste, Ägypten)
Entstehung eines Steinpflasters (Hamada)
Deflation:
Gemisch aus
grob- und feinkörnigem
Material
Der Wind
bläst das
feine Material heraus.
Umgezeichnet nach Press & Siever, 1995 (Spektrum Lehrbücher)
Das Steinpflaster schützt vor
weiterer Ausblasung.
Hamada in Mauretanien
Sandtransport
Sandverwehung über ein Wadi (Mauretanien)
Windsedimente (Dünen, Erg)
Hinter einem Hindernis
bilden sich Turbulenzen
und Sandverwehungen.
Die Sandwehen werden
größer, sind aber noch
getrennt.
Die Sandwehen schließen
sich zu einer Düne
zusammen.
umgezeichnet nach Press & Siever, 1995 (Spektrum Lehrbücher)
Wandern einer Düne
Wind transportiert Körner
auf die Leeseite.
Entstehung einer instabilen
Lagerung
Abrutschen der instabilen
Lage. Wandern der Düne
umgeteichnet nach Press & Siever, 1995 (Spektrum Lehrbücher)
Tonnen/Tag/Meter Breite der Dünenoberfläche
transportierte Sandmenge
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
20 30 40 50 60
Windgeschwindigkeit (km/h)
Begrenzung der Höhe
Durch Höhenwachstum werden die Strömungslinien
zusammengedrückt. Geschwindigkeit steigt, gesamter
Sand wird transportiert. Höhenwachstum hört auf.
Aus Press & Siever, 1995 (Spektrum Lehrbücher)
Dünen in Mauretanien
Dünenformen
Barchan
(Sicheldüne)
Transversaldüne
(Reihendüne)
Longitudinaldüne
(Strichdüne)
Umgezeichnet nach Press & Siever, 1995 (Spektrum Lehrbücher)
Barchane (Mauretanien)
Erg Tifernin (Süd-Algerien)
Barchane
NASA-Foto S65-63829, Gemini VII
Die Namib-Wüste
Transversaldünen
NASA-Foto 65-2652, SCI-1195, Gemini V