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Vorlesung Allgemeine Geologie Teil VII SS 2005 Mo, Di, Mi 8.15 – 9.00 Uhr Intraplatten-Vulkanismus Intraplatten-Vulkanismus Indischer Ozean und West-Pazifik Morphologie des Westpazifik Seamount Seamount Guyot Guyot Aus Press & Siever, 1995 (Spektrum) Die Hawaii-Emperor-Kette Wichtige Hot Spots Hot Hot Spot: Spot: Tuzo Tuzo Wilson Wilson 1963 1963 Herkunft eines Hot Spots Plattenbewegung und stationärer Hot Spot Aus Wilson, T.J., 1984 (Spektrum) Hot Spots und Seamounts im Pazifik http://volcano.und.nodak.edu/vwdocs/vwlessons/hot_spots/introduction/html Vulkanketten an Hot Spots Alter der Hawaii-Inseln Satelliten-Foto der Hawaii-Inseln Der Tuamotu-Archipel (Südpazifik) Aus Bodechtel & Gierloff-Emden, 1969 Hot Spots im Atlantik Island (0.1) Färöer (50) Azoren (20) Madeira (90) Fernando Po (120) Sao Tomé (120) Ascension (1) Nach Wilson, J.T, 1984 (Spektrum) Gesteine Gesteine und und ihr ihr physikalisches physikalisches Verhalten Verhalten Gesteine: Magmatite Magmatite Sedimentite Sedimentite Metamorphite Metamorphite Kreislauf der Gesteine p y T SAus Press & Siever, 1995 (Spektrum Lehrbücher) I-Typ Magma Name Name von von Durochet Durochet 1847 1847 (isländische (isländische Laven) Laven) Magma Magma ist ist eine eine natürliche natürliche Gesteinsschmelze Gesteinsschmelze Entstehung: Subduktion Entstehung: Subduktion oder oder Kollision Kollision Entstehungsräume: Entstehungsräume: mittlere untere kontinentale Kruste oberer Erdmantel Aufbau kontinentaler Kruste mit paläozoischer Orogenese Eigenschaften von Magmen Magmen Magmen sind sind silikatische silikatische Schmelzlösungen Schmelzlösungen molekular-dispers molekular-dispers oder oder dissoziiert dissoziiert Es herrschen AssoziationsGleichgewichte Polymerisations Bausteine der Polymere SiO SiO44-Tetraeder -Tetraeder basische und saure Magmen SiO SiO44—Tetraeder —Tetraeder sind sind nicht nicht verknüpft: verknüpft: Inselsilikate Inselsilikate basische basische Magmen Magmen dünnflüssig dünnflüssig SiO SiO44-Tetraeder -Tetraeder bilden bilden Polymere Polymere KettenKetten- Gerüstsilikate Gerüstsilikate saure saure Magmen Magmen zähflüssig zähflüssig fluide (volatile) Bestandteile H20 CO2 CO HCl HF O2 N2 H2 H2S Rheologie Das Das rheologische rheologische Verhalten Verhalten einer einer Schmelze Schmelze (oder (oder eines eines festen festen Gesteins Gesteins unter unter hohem hohem Druck) Druck) beschreibt beschreibt das das Fließverhalten. Fließverhalten. Das Das Fließverhalten Fließverhalten wird wird durch durch die die Viskosität Viskosität gesteuert. gesteuert. Ableitung der Viskosität FF AA zz F = η ⋅ A⋅ v z F z η= ⋅ A v v = Strömungsgeschwindigkeit η = Viskosität Dimension: η = m 2⋅ b ⋅ l ⋅ t = m2⋅ l ⋅2t = m l l l ⋅t l ⋅t 1 g = 1 Poise cm ⋅ sec Fließverhalten von Magmen laminares laminares Fließen Fließen turbulentes turbulentes Fließen Fließen Die Reynoldsche Zahl vv ρ;η ρ;η ρ ⋅r ⋅v Re = η laminar turbulent Re < 2000 Re > 2000 laminares und turbulentes Fließen ηη groß groß :: laminar laminar Granit Granit ηη klein klein :: turbulent turbulent vv klein klein :: laminar laminar vv groß groß :: turbulent turbulent Basalt Basalt Erkennung des Fließverhaltens Phänokristalle Phänokristalle Xenolithe Xenolithe Beispiele für laminares Fließen Zentralböhmischer Pluton Weinsberger Granit Fluidaltexturen Fluidaltexturen Viskosität von Magmen Basalt Basalt ca. ca. 300 300 Poise Poise 55 – 1088 Poise Granit ca. 10 Granit ca. 10 – 10 Poise Abkühlung einer Magmenkammer Wärme pro Masse ist: 44km km q = c ⋅ ΔT + Lx m Basalt 33 Dichte Dichte==2.9 2.9g/cm g/cm 44km km c = spezifische Wärme ΔT = Abkühlung Lx = latente Kristallisationswärme Volumen = r2 π h ≈ 200km3 = 200 ⋅1015 cm3 Die Masse ist: m = 2.9 ⋅ 200 ⋅10 g = 5.8 ⋅10 g 15 17 Fortsetzung Die DieAbkühlung AbkühlungΔT ΔTsei sei200°C 200°C Die Diespezifische spezifischeWärme Wärmevon vonBasalt Basaltist ist0.33cal/(g°C) 0.33cal/(g°C) Die DieKristallisationswärme Kristallisationswärmevom vomBasalt Basaltist ist90 90cal/g cal/g Die Diegesamte gesamteWärme, Wärme,die dieabgeführt abgeführtwerden werdenmuß, muß,damit damit die dieMagmenkammer Magmenkammerum um200°C 200°Cabkühlen abkühlenkann kannist istdamit: damit: cal ⋅ °C cal q = (0.33 ⋅ 200 + 90 ) ⋅ 5.8 ⋅1017 g g ⋅ °C g = 9.05 ⋅10 cal 19 Die DieAbkühlzeit Abkühlzeitkann kannaus ausdem demWärmefluß Wärmeflußberechnet berechnetwerden: werden: Wärme Wärme Wärmefluß = ; Zeit = Fläche ⋅ Zeit Fläche ⋅ Wärmefluß 2 2 Fläche Flächedes desZylinders Zylindersohne ohneUnterfläche: Unterfläche:FF==22ππrrhh++rr2ππ==151 151km km2 9.05 ⋅1019 15 t= = 9 . 05 ⋅ 10 sec −6 10 151⋅10 ⋅10 9.05 ⋅1015 = = 1900000 Jahre 151⋅ 60 ⋅ 60 ⋅ 24 ⋅ 365 Häufigkeit Häufigkeit Bimodalität der Magmen Basalt 48% 48% Granit 73% 73% % % SiO SiO22 Intrusiv- und Effusivgesteine Plutonite Plutonite Vulkanite Vulkanite Aus Press & Siever, 1995 (Spektrum Lehrbücher) Abkühlung Plutonite Plutonite :: langsame langsame Abkühlung Abkühlung (Holokristalline (Holokristalline Textur) Textur) Vulkanite Vulkanite :: schnelle schnelle Abkühlung Abkühlung (hemikristalline (hemikristalline Textur) Textur) Die wichtigsten Magmatite Basalt Basalt Rhyolith Rhyolith Gabbro Gabbro Granit Granit Aus Press & siever,1995 (Spektrum Lehtbücher) Texturen holokristalline Textur hemikristalline (ophitische) Textur porphyrische Textur Vulkanite ophitische ophitische Textur Textur Weinsberger Granit Temperaturen von Gesteinsschmelzen Basaltische Basaltische Laven Laven >> 1100°C 1100°C intermediäre intermediäre Laven Laven 800-900°C 800-900°C Granit Granit trocken trocken 950 950 °C °C Granit Granit ++ Wasser Wasser 650°C 650°C
