Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen A) Geophysik
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Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 1 / 50 Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen A) Geophysik 1a) Definieren Sie „Epizentrum“ Epizentrum = Punkt vertikal über dem Herd (Hypozentrum) auf der Erdoberfläche. 1b) Erklären Sie wie ein Epizentrum lokalisiert werden kann Mit Hilfe der Differenz zwischen der Laufzeit der P- und S-Wellen vom Herd zu Messstation kann die Distanz zum Epizentrum errechnet werden. Um das Epizentrum zu konstruieren braucht es mindestens 3 Seismometer Die Laufzeit wird in Kilometer umgerechnet. Laufzeit [Min] C 8600 km 5600 km S-Welle B 10 8 Min 1500 km Epizentrum P-Welle 3 Min 5 C Epizentrum B 11 Min A A 0 1500 5600 8600 Entfernung [km] Herd 1c) Erklären Sie „Intensität“ Die Intensität beschreibt die Auswirkung eines Erdbebens (subjektiv) bzw. das Ausmass der Sekundäreffekte. - z.B. modifizierte Mercalli-Skala (MMS): 1 – 12 I – IV: leichtes bis mässiges Beben nur vom Seismometer erfasst bis Geschirr und Fenster klirren - V – VIII: mässiges bis starkes Beben hängende Gegenstände pendeln / Schlafende erwachen bis grosse Spalten im Mauerwerk, Dächerteile stürzen ein - IX – XII: starkes bis vernichtendes Beben an einigen Bauten stürzen Wände und Dächer ein bis starke Veränderungen an der Erdoberfläche / grosse Katastrophen Magnitude = Mass für die freiwerdende Energie. - Wird von der maximalen Amplitude der auf einem Seismogramm aufgenommenen Oberflächenwelle bestimmt. - Die Magnituden-Skala ist nach oben und unten offen Beben schwächer als – 2 (Ziegel fällt auf den Boden) können kaum aufgezeichnet werden bis jetzt wurde kein Beben mit einer Magnitude > 9 (34 Megatonnen Bombe) aufgezeichnet - logarithmische Skala nimmt die Magnitude um den Faktor 1 zu, steigt die freigegebene Energie 1.5 um 10 (31.6) - Richter-Skala gut für kleine Beben seismische Moment besser für die Beschreibung grosser Beben Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 1d) Zeichnen Sie auf einem Querschnitt der Erde den Verlauf folgender seismischer Strahlen: PPP, PcP, PKIKP 2 / 50 PcP PKIKP Herd innerer Kern (fest) äusserer Kern (flüssig) PPP P PP Kleinbuchstaben = Reflexion c: Reflexion am äusseren Kern Grossbuchstaben = Durchdringung KI: durchdringt den inneren Kern PPP wurde 2x an der Erdoberfläche reflektiert 2a) Was ist Paläomagnetismus? Das Messen remanenter Magnetisierung (Deklination, Inklination) der ferromagnetischen Mineralien im Gestein. 2b) Erklären Sie die Bedeutung der „Hypothese des axialen Dipols“ für den Paläomagnetismus Die Hypothese besagt, dass obwohl das Dipolfeld und das Nichtdipolfeld mit der Zeit wandern, über lange Zeiträume der magnetische Pol auf den Pol der Drehachse gemittelt werden kann. Erst mit dieser Hypothese lässt sich ein grossteil der Paläomagnetik, wie z.B. die scheinbare Polwanderungskurve und damit die Kontinentaldrift erklären. 2c) Beschreiben Sie wie TRM im Gestein erworben wird Wird ein Gestein über die so genannte Curie-Temperatur erwärmt, können sich die ferromagnetischen Mineralien nach dem zu diesem Zeitpunkt vorherrschenden Magnetfeld ausrichten. Kühlt das Gestein wieder unter die Curie-Temperatur ab, „frieren“ die Mineralien ein. D.h. ihre Ausrichtung bleibt bis zu einem erneuten Erwärmen über die Curie-Temperatur erhalten. Nimmt man an, dass sich die Kontinente nicht bewegt haben, stehen die ermittelten Pollagen aus unterschiedlichen Zeiten auf einem oder mehreren Kontinenten im Widerspruch zur Hypothese des axialen Dipols: Verbindet man die Pollagen miteinander erhält man ein Linienmuster und es sieht so aus, als ob die Pole über die ganze Erde gewandert wären, ja sogar als ob es mehrere gleichzeitig gegeben hätte. Nimmt man nun aber an, dass die Kontinente und nicht die Pole gewandert sind lässt sich dieser scheinbare Widerspruch elegant lösen. 2d) Was ist die scheinbare Polwanderungskurve? Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 3a) Definieren Sie Wärmefluss 3b) Beschreiben Sie, wie die Änderung des ozeanischen Wärmeflusses mit Abstand von einem MOR im Rahmen der Plattentektonik interpretiert wird Wärmefluss = Wärmeenergie pro Sekunde und Flächeneinheit Watt Einheit mW / m oder HFU (Heat Flow Unit) 3 / 50 2 wird berechnet aus Wärmeeintrag, Wärmeleitfähigkeit des Gesteins und lokalem Temperaturgradienten Ø Erde: 82 mW/m ; Ø kontinentale Kruste: 57 mW/m ; 2 Ø ozeanische Kruste: 100 mW/m (noch jung und deshalb noch warm) Der Wärmefluss ist direkt am MOR am grössten, weil dort ständig neues Magma nachfliesst und damit Kruste gebildet wird ( jüngstes Gestein hier). Je weiter man sich von einem MOR wegbewegt, desto geringer wird der Wärmefluss, weil das Gestein mit der zunehmenden Entfernung zur nachfliessenden Magma immer mehr abkühlt (älter werdendes Gestein). Dadurch, dass immer neues Krustenmaterial gebildet wird verdrängt das neue altes Material Plattentektonik divergenter / konstruktiver Plattenrand. 2 2 Magma 3c) Was ist die Hauptquelle des kontinentalen bzw. ozeanischen Wärmeflusses? keine direkte Messung Ableitung aus dem Fourier-Gesetz und aus Bohrlochmessungen. kontinentaler Wärmefluss: Wärme aus radioaktivem Zerfall (v.a. in der Kruste) + aus dem Mantel ozeanischer Wärmefluss: Wärme aus der abkühlenden Lithosphäre + aus dem Mantel Die radioaktiven Elemente kristallisieren nur ungern gelangen eher in oberflächennahe Bereiche Anreicherung in der kontinentalen Kruste Einfluss der Sonne auf die Erdwärme gering, weil: geringe Eindringtiefe der Sonnenstrahlen - Absorption eines grossen Teils der solaren Einstrahlung in der Atmosphäre - 3d) Diskutieren Sie die thermischen Prozesse, die im Erdinnern und in der Erdkruste ablaufen. Welcher Prozess ist jeweils am wichtigsten im jeweiligen Tiefenbereich? 4) Plattengrenzen erklären und spezifizieren. im Erdinnern (flüssiger Kern/plastische Asthenosphäre): v.a. Konvektion in der Erdkruste (oberster Bereich der Lithosphäre): v.a. Wärmeleitung externe Wärme: Sonne Klima Erosion internen Wärme: Konvektion Kontinentaldrift Gebirgshebung Konstruktiver Plattenrand: MOR, flache Beben, hoher Wärmefluss, positive Schwereanomalie Konservativer Plattenrand: - Transform Fault MOR (= Rift): transformierende Verschiebung versetzen konstruktive u. destruktive Plattenränder Erdbeben (x) nur zw. den verschobenen Rücken (am Rücken u. zw. Rückensegmenten) Entfernung zwischen A und B konstant x x A x x B x - Transfer Fault (Blattverschiebung) San Andreas Graben: Horizontalverschiebung Seismizität (x) der ganzen Bruchzone entlang Entfernung zwischen A und B bleibt nimmt zu Destruktiver Plattenrand: Subduktionszone, tiefer Wärmefluss, Tiefherdbeben, negative Schwereanomalie. z.B. Anden x x A x B x x Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 4 / 50 5) Eindringtiefe der Sonnenenergie erklären. Wie wird sie bei Wärmeflussmessungen berücksichtigt? geringe Eindringtiefe (dm – m) Boden/Gestein sind schlechte Wärmeleiter Der Wärmefluss wird berechnet aus dem Wärmeeintrag, der Wärmeleitfähigkeit des Gesteins und dem lokalen Temperaturgradienten. 6a) Wie sieht die Teilchenbewegung bei einer RayleighWelle aus? P-Welle (Longitudinalwelle) - Primärwelle schnellste Welle 1. Welle auf einem Seismogramm - Fortbewegung durch Kompression und Dillatation parallel zur Ausbreitungsrichtung (Wurm) S-Welle (Transversalwelle) - Sekundärwelle langsamer als P-Welle - Fortbewegung durch Scherbewegung orthogonal zur Ausbreitungsrichtung (Schlange) - aufteilbar in Vertikal- und Horizontalwelle (SV, SH) - kann sich nicht in Flüssigkeiten ausbreiten Kernschatten! Oberflächenwellen (wie Wellen auf dem Meer) Rayleigh-Welle - Teilchenbewegung auf vertikal elliptischen Bahnen, parallel zur Ausbreitungsrichtung Teilchen bewegen sich rückwärts - Kombination aus P- und SV-Welle - langsamste Welle Love-Welle - horizontal polarisierte S-Welle (SH) - gleiche Geschwindigkeit wie S-Welle - nur in geschichteter Erdoberfläche Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 6b) Erklären Sie das magnetischen Streifenmuster auf dem Ozeanboden. 5 / 50 Krustenalter (Mio.J) MOR + positive Anomalie - negative Anomalie nachfliessende Magma bildet neue ozeanische Kruste symmetrisches Streifenmuster magnet. Anomalien: Lücken = negative Anomalien (inverse Magnetisierung) farbige Streifen = positive Anomalien (normale, d.h. nach der heutigen Feldrichtung Magnetisierung) Zeitskala der magnet. Umpolung: Kombination der Polaritäten und Alter von Lavadecken der gesamten Erde, da die ganze Abfolge nirgends zusammen erschlossen ist. Events = kurzzeitige Schwankungen innerhalb der Epochen bestimmter Polaritäten Polaritätsumkehrungen Die Polumkehrung findet in unregelmässigen Zeitabständen mit einer Frequenz von 1 – 5x pro Mio.J statt (also max. alle 200'000 Jahre) Bis die Umkehrung vollständig abgeschlossen ist, vergehen in der Regel 4000 bis 5000 Jahre (geologisch kurze Zeit!) Entstehung des ozeanischen Streifenmusters 1. Sea Floor Spreading und TRM An den konstruktiven Plattenrändern der MOR wird neue ozeanische Lithosphäre gebildet Auseinanderbewegung des Ozeanbodens. Heisses Magma steigt empor u. fliesst als basaltische Lava auf dem Ozeanboden aus. Im kühlen Wasser erkalten die Laven rasch und erwrben dabei eine TRM parallel zum herrschenden Erdmagnetfeld. 2. Polaritätsumkehrungen Während der Ozeanboden-Ausbreitung finden geomagnetische Polaritätsumkehrungen statt. Dadurch entsteht eine alternierende Polarität der Lava-Schicht, entsprechend der Feldpolarität bei der Gesteinsbildung Streifen konstanter Magnetisierungspolarität parallel zum MOR 3. negative und positive magnetische Anomalien Über Krustenstreifen, die während einer Periode normaler Polarität (wie heute) entstanden sind, wird das gegenwärtige Erdmagnetfeld verstärkt positive magnetische Anomalie Gegenteil bei umgekhert magnetisierten Krustenstreifen negative magnetische Anomalien 4. Streifenmuster Resultat: spiegelsymmetrisches Streifenmuster magnetischer Anomalien beidseits des MOR zeigt die Polaritätsgeschichte des Erdmagnetfeldes der letzten 180 Mio.J Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 7a) Normalschwereformel aufschreiben und Parameter erklären. Wozu wird die Formel benutzt? 7b) Erkläre und beschreibe die topographische Korrektur 2 6 / 50 2 Formel: gN = gE (1 + β1 sin λ + β2 sin 2λ) Parameter: gE = Schwere am Äquator, λ = Breite, β1 bzw. β2 = Konstanten Mit der Normalschwereformel wird die Schwere auf dem Referenzellipsoid (= Normalschwere gN) berechnet. Man erhält also die theoretische Schwere, die benötigt wird um Schwereanomalien zu berechnen. Schwereanomalie = gemessene und korrigierte Schwere – theoretische Schwere Schwereanomalie = Unterschied zw. beobachtetem u. erwartetem Schwerewert Warum werden gemessene Schweredaten korrigiert und reduziert? Die Schwere wird am Messpunkt P auf einer bestimmten Höhe (h) im Gelände gemessen. Die theoretische Schwere (gN) wird aber im Punkt E auf dem Ellipsoid berechnet. Damit die am Messpunkt bestimmte Schwere mit derjenigen eines anderen Messpunktes verglichen werden kann, muss die gemessene Schwere (gm) korrigiert und in 4 Stufen auf das Ellipsoid reduzier. Die topographische Korrektur ist nun der erste Schritt in dieser Korrektur. topographische Korrektur Gesamteffekt der umliegenden Berge und Täler am Messpunkt wird berechnet Berg neben dem Messpunkt bewirkt eine Anziehung nach oben, entgegen der Erdanziehung. Die so verursachte Verringerung der gemessenen Schwere muss korrigiert werden es ist, also ob man die Topographie ausebnen würde Berge werden abgetragen, Täler werden ausgefüllt immer positiv und muss zur gemessenen Schwere addiert werden Erdellipsoid = theoret. Äquipotentialfläche der Schwere (Abplattung an den Polen) 8a) Was versteht man unter dem Begriff „Geoidundulation“? Geoid = wirkliche Äquipotentialfläche der Schwere Geoidundulation Abweichungen des Geoids vom Referenzellipsoid (bis -110 m / + 80 m) Hügel und Täler Massendefizit im Untergrund bewirkt eine negative Geoidundulation, Massenüberschuss dagegen eine positive Geoidundulation 8b) Erklären Sie das Prinzip von Airy sostasie = zusätzliche Masse an der Erdoberfläche wird von fehlender Masse im Untergrund Kompensiert (analog Schiff) Achtung: Eustasie = Meeresspiegeslschwankungen Modell von Pratt „Topographische Höhen beruhen auf Dichteunterschiede der Gesteine und die Säulen unter den Bergen haben einen konstanten Tiefgang“ Gesteine haben unterschiedliche Dichten, aber gleichen Tiefgang grösste Dichte = kleinste Erhebung (Prinzip Hq-Bad) ρ1 ρ2 ρ3 ρ4 ρ5 isostatische Kompensationstiefe bei 70 – 100 km (Unterseite der Lithosphäre) Modell von Airy: “Das Gebirgsmaterial hat eine einheitliche Dichte, höheres Herausragen der Berge wird durch tieferes Eintauchen der Säulen kompensiert“ Gesteine haben verschiedene Dichten, aber unterschiedlichen Tiefgang höchste Erhebung = grösster Tiefgang (Eisberg) isostatische Kompensationstiefe wird mit der tiefsten Säule identifiziert ρ1 ρ1 ρ1 ρ1 ρ1 Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 8c) Welches sind die Folgen der isostatischen Überkompensation der Topographie? 10a) Wie funktioniert ein Seismometer? 7 / 50 Aufhebung von früher tiefergedrückter Erdkruste (in Skandinavien Hebung des Untergrund seit ca. 3.5 km mächtige Eisschild abgeschmolzen ist) negative Bouger-Schwereanomalie, wegen „leichten“ Gebirgswurzelzonen (z.B. Alpen: Moho-Tiefe 55 km statt 33 km) Gebirge wachsen z.B. auch ohne Kompression zu grosse Gebirgswurzel isostatische Kompensation Seismometer = Seismograph Prinzip Eine Masse ist weitgehend entkoppelt vom Erdboden aufgehängt, so dass der Untergrund schwingen kann, ohne dass dadurch die Masse in Schwingung versetzt wird. Die Aufhängung geschieht entweder über eine weiche Feder (a) oder ein waagrecht schwingendes Scharnier (b). Das Gehäuse ist am Boden befestigt, damit es sich während dem Beben mit dem Untergrund bewegt. Seismometer mit Feder - Bewegen die Erdbebenwellen den Boden auf und ab, bleibt die Masse wegen der Massenträgheit weitgehend in Ruhe, während die Feder entsprechend den Abstandsschwankungen zwischen Masse und Untergrund gedehnt oder zusammengedrückt wird. - So wird die vertikale Bodenbewegung mittels einer Schreibspitze auf ein mit dem Erdboden fest verbundenes Papier aufgezeichnet. Seismometer mit Scharnier - zeichnet horizontale Bodenbewegungen auf - Masse ist an einem Scharnier befestigt wie Schwingtüre Feder Scharnier (a) 10c) Wo gibt es am MOR und im Besonderen an einer „Transform Fault“ Erdbeben? (b) konservativer Plattenrand Transform Fault x - Erdbeben (x) zwischen den Rückensegmenten, denn nur x B hier gibt es eine relative Bewegung zw. den Platten. x x A x - Links von A und rechts von B bewegen sich die Platten mit identischer Geschwindigkeit von den Rücken weg, so dass hier keine Reibung und somit keine Seismizität entsteht. Horizontalverschiebung (= Blattverschiebung) - Seismizität über die ganze Bruchzone verteil - Es bewegt sich der ganze Bereich auf derselben Seite einer sinistralen bzw. dextralen Horizontalverschiebung nach links bzw. rechts. x x A x B x x Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 11a) Wie entsteht das Erdmagnetaussenfeld? 11b) Wie verändert sich die Inklination vom Äquator zum Pol? Warum? 8 / 50 Erdmagnetfeld = Aussenfeld (1%) + Innenfeld (99%) Aussenfeld - entsteht in der Ionosphäre - auf der Sonnenseite durch Sonnenwind (Strom elektrisch geladener Teilchen aus der Sonne) komprimiert, auf der Gegenseite ausgedehnt. - Sonnenwindteilchen werden im Erdmagnetfeld gefangen „Van Allen Gürtel“, ionisieren die obere Atmosphäre (Ionosphäre) - elektrische Ströme in der Ionosphäre verursachen Magnetfelder an der Erdoberfläche, deren Stärke von der Intensität der Sonnenstrahlung abhängt. - tägliche Variation des Aussenfeldes wegen der Erdrotation - magnetische Stürme bei Sonnenfleckenaktivität Radioempfang gestört Innenfeld - Dipolfeld (94% des Erdmagnetfeldes, im äusseren Erdkern) und Nicht-Dipolfeld (5% des Erdmagnetfeldes, Kern-Mantel-Grenze) - Materialbewegungen im Kern (Rotation, Konvektion) führen nach dem Dynamo-Prinzip zur Entstehung des „selbsterregenden Dipolfeldes“ flüssiger innerer Kern (Fe, Nickel) gegen starrer äusserer Kern - geomagnetische Dipolachse um 11.4° gegenüber der Rotationsachse geneigt geographischer und magnetischer Nordpol verschieden Deklination: Abweichung der magnetischen Nordrichtung von der geograph. Nordrichtung Inklination: Neigung der Feldrichtungen gegen den Horizont - breitenabhängig nimmt vom Äquator zum Pol zu - Die Inklination I wird auf einer bestimmten magnetischen Breite β für ein geozentrisches Dipolfeld mit folgender Gleichung berechnet: tan I = 2 tanβ Dipolachse Horizont I DipolfeldLinie β Äquator Beziehung zwischen der Inklination und der magnetischen Breite: tan I = 2 tanβ x = geograph. Nord y = Ost Z = Erdtiefe 11c) Erklären Sie anhand der Polwanderungskurve die Rekonstruktion der Superkontinente. F = Feldstärke H = magnet. Nord I = Inklination D = Deklination Hypothese des axialen Dipols (HAD): Gemittelt über lange Zeitintervalle fällt die mittlere paläomagnetische Pollage mit dem Pol der Drehachse (geographischer Pol) zusammen. Rekonstruktion der Superkontinente Aus der gemessenen Magnetisierung der untersuchten Gesteine wird die scheinbare geomagnetische Pollage (SGP) während der Gesteinsbildung berechnet. Gemäss der HAD stimmt diese Pollage mit der ehemaligen Lage des geographischen Pols überein. Abgesehen von kleinen Streuungen liegen alle gleichaltrigen SGP’s für einen bestimmten Kontinent nahe zusammen. Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 12a) Erklären Sie anhand einer Skizze die Modellvorstellung der Entstehung eines tektonischen Erdbebens („elastic-rebound“-Modell) 9 / 50 Gesteine mit unterschiedlichem Alter liefern verschiedene Pollagen (z.B. TertiärPollage fast wie heute, Perm-Pollage nahe dem heutigen Äquator). Verbindet man alle Pollagen eines Kontinents, entsteht eine scheinbare Polwanderungskurve. Jeder Kontinent hat also seine eigene Polwanderungskurve und es scheint so, als ob sich der Pol des Erdmagnetfelds (= im Ø die Position der Drehachse) entlang dieser Kurve bewegt hat versch. Pole zur gleichen Zeit für versch. Kontinente Da die Erde aber nur eine einzige magnetische Achse (parallel zur Drehachse) bzw. nicht mehrere Nord- und Südpole gleichzeitig besitzen kann, werden die scheinbaren Polwanderungskurven durch Bewegungen der Kontinente relativ zur Drehachse und zueinander erklärt Plattentektonik Frühere Positionen der Kontinente relativ zu einander können durch geeignete Anpassungen ihrer Polwanderungskurven rekonstruiert werden Rekonstruktion der Superkontinente. stützt sich auf Beobachtungen an der San-Andreas-Verwerfung Ablauf 1) Spannung steigt wegen langsamer Bewegung (ca. 5 cm/J) beidseits einer Bruchzone bis sie die Bruchfestigkeit des Bodens überwindet (a und b). 2) Plötzlich setzt sich ein Stück der Bruchfläche in Bewegung (3.5 km/s) (c). 3) Nach dieser Verschiebung ist der Boden in weniger gespanntem Zustand (d) blockierte Störung Epizentrum Herd Versatzbetrag Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) Reflexion = an einer Schicht zurückgeworfen - Reflexionsgesetz: i = i’ d.h. Einfallswinkel = Ausfallswinkel - Reflexionsseismik: Erdöl-Suche, geologische Strukturen nahe Erdoberfläche Refraktion (Brechung) = an einer Schicht gebrochen Gesetz von Snellius: sin i * V1 = sin r * V2 - V2 < V1 r < i zum Lot hin gebrochen V2 > V1 r > i vom Lot weg gebrochen sin i V1 = sin r V2 - Brechungsgesetz: - Refraktionsseismik: Tiefenstruktur der Erde, Info über Laufzeit d. Mintropwelle reflektierte Welle Medium 1 V1 i i’ Grenzfläche r Medium 2 V2 > V1 refraktierte (gebrochene) Welle kritische Refraktion und Mintropwelle - kritischer Winkel (ik) Brechungswinkel 90°, wobei gilt: sin ik = V1 / V2 - Der unter dem kritischen Winkel gebrochene Strahl läuft im unteren Medium parallel zur Grenzfläche Mintrop- oder Kopfwelle - Mintropwelle = Welle, die in der unteren schnelleren Schicht läuft und ständig Energie gegen oben abgibt. Überhohlfrequenz (xu) xu = Punkt, an dem die 2x gebrochene Welle die direkte überholt, denn je tiefer in der Erde, desto schneller die Welle - Der 2x gebrochene Strahl breitet sich auf der Strecke CD mit höherer Geschwindigkeit (V2) aus. - Ab der Überhohlfrequenz wird der direkte Strahl ( AB) vom 2x gebrochenen Strahl (ACDB) überhohlt. - Laufzeiten der direkten (AB) bzw. 2x gebrochenen Welle (ACDB) Laufzeit 12b) Beschreiben Sie, wie seismische Wellen an der Grenzfläche zwischen zwei Medien mit unterschiedlichen seismischen Geschwindigkeiten gebrochen bzw. reflektiert werden. 10 / 50 direkt 2x gebrochen Entfernung xk A B xu ik Schicht 1 (V1) C D Schicht 2 (V2) Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 12c) Was ist die MohoroviçiçDiskontinuität? Was ist die seismische Evidenz dafür? 11 / 50 Dispersion - Phasengeschwindigkeit ≠ Gruppengeschwindigkeit - d.h. die Gruppengeschwindigkeit ist abhängig von der Wellenlänge der Oberflächenwelle - Bei den Oberflächenwellen unterscheidet man zwischen Phasengeschwindigkeit und Gruppengeschwindigkeit, die sich wegen der Dispersion unterscheiden. - Phasengeschwindigkeit = Geschwindigkeit, mit der sich eine konstante Phase (z.B. Amplitudenmaximum oder –minimum) fortpflanzt - Gruppengeschwindikgeit = Geschwindigkeit, mit der sich ein Wellenpaket fortpflanzt. Moho seismische Grenze zwischen Erdkruste und Erdmantel seismische Evidenz: P-Wellen-Geschwindigkeit, steigt an der Moho abrupt an (von 7 km/s in der unteren Erdkruste auf 8 km/s im oberen Mantel). Moho-Tiefe = Krustenmächtigkeit - durchschnittlich 33 km - schwankt stark: unter Ozeanen: 5 – 10 km, unter Kontinenten: 30 – 60 km - maximal unter Gebirgen Conrad-Diskontinuität trennt die granitische Oberkruste (P-Wellen-Geschwindigkeit 6 km/s) von der dichteren gabbroiden Unterkruste (P-Wellen-Geschwindigkeit 7 km/s) innerhalb der Kontinentalkruste in ca. 20 km Tiefe 13a) Wie ändert sich die Schwere vom Äquator zum Pol hin? Geben Sie zwei Gründe für diese Änderung an. Die Schwere muss auf dem rotierenden Erdellipsoid betrachtet werden: - Die Zentrifugalbeschleunigung ist maximal am Äquator und gegen die Gravitation gerichtet. Am Pol dagegen ist sie Null (auf der Rotationsachse). - Die Gravitationsbeschleunigung hingegen, ist am Äquator kleiner als am Pol, da der Äquatorradius grösser ist, als der Polradius. Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 12 / 50 Daher ist die Schwere breitenabhängig und nimmt vom Äquator zum Pol zu! Die Schwere auf dem Referenzellipsoid (= Normalschwere gN) wird mit der Normalschwereformel berechnet: - 2 2 gN = gE (1 + β1 sin λ + β2 sin 2λ) gE = Schwere am Äquator, λ = Breite, β1 und β2 = Konstanten 13b) Beschreiben Sie die Korrekturen zu Schweremessungen, die für die Berechnung der Bouger-Schwereanomalie gemacht werden müssen. Die Normalschwere zeigt nicht zum Erdmittelpunkt! Schwereanomalie = gemessene und korrigierte Schwere – theoretische Schwere bzw. Unterschied zw. beobachtetem und erwartetem Wert der Schwere Bouger-Schwereanomalie = gemessene Schwere + Topographische- ± Bouger-Platten± Freiluft-Korrektur - theoretische Schwere bzw. Restbetrag, nachdem alle Korrekturen gemacht wurden Hilfe für die Interpretation von geologischen Strukturen Null = Untergrund homogen negativ = Massendefizit im Untergrund, wegen lokal niedriger Dichte (Berge) positiv = Massenüberschuss, wegen lokal hoher Dichte (MOR) Warum werden gemessene Schweredaten korrigiert und reduziert? Die Schwere wird am Messpunkt P auf einer bestimmten Höhe (h) im Gelände gemessen. Die theoretische Schwere (gN) wird aber im Punkt E auf dem Ellipsoid berechnet. Damit die am Messpunkt bestimmte Schwere mit derjenigen eines anderen Messpunktes verglichen werden kann, muss die gemessene Schwere (gm) korrigiert und in 4 Stufen auf das Ellipsoid reduziert werden. Berechnungen für die Bouger-Schwereanomalie A) topographische Korrektur Erhebung oder Vertiefung neben Messpunkt ausglätten immer positiv, wird zur gemessenen Schwere addiert Gesamteffekt der umliegenden Berge und Täler am Messpunkt wird berechnet Berg neben dem Messpunkt bewirkt eine Anziehung nach oben (entgegen der Erdanziehung). Die so verursachte Verringerung der gemessenen Schwere muss kompensiert werden. Es ist, also ob man die Topographie ausebnen würde Berge werden abgetragen, Täler werden ausgefüllt B) Bouger-Platten-Korrekur Einfluss der Gesteinsschicht unter dem Messpunkt korrigieren negativ, wenn Messpunkt über dem Referenzellipsoid Zwischen Messhöhe und Ellipsoid liegt nun die sog. Bouger-Platte (Gesteinsschicht mit bestimmter Mächtigkeit und spezifischer Dichte) Anziehung der über dem Ellipsoid liegenden Platte erhöht die gem. Schwere C) Freiluft-Korrektur Messpunkt aus der Meereshöhe auf das Referenzellipsoid-Niveau bringen positiv, wenn Messpunkt über dem Referenzellipsoid Der Messpunkt „schwebt“ nun sozusagen in der Luft. Wegen der Abnahme der Schwere mit zunehmender Entfernung vom Erdmittelpunkt ist die Schwere in der Messhöhe geringer, als wenn sie auf dem Ellipsoid gemessen worden wäre. D) Breitenkorrektur theoretische Schwere mit Normalschwereformel für Messpunkt berechnen Breitenabhängigkeit der Schwere wird durch Normalschwere-Formel berechnet. Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 13 / 50 13c) Warum sieht man von der Erde aus immer die gleiche Seite des Mondes? Während einem Monat dreht sich der Mond genau einmal um die eigene Achse während er um die Erde kreist wir sehen immer die gleiche Mondseite 14a) Beschreiben Sie anhand von geeigneten Skizzen die Verteilung von Erdbeben an einem ozeanischen Rückensystem. vgl. (10c) 14b) Beschreiben Sie das Streifenmuster von ozeanischen magnetischen Anomalien und erklären Sie, wie es entstand. vgl. (6b) Quellen des kontinentalen Wärmeflusses 14c) Beschreiben Sie die Änderung des ozeanischen 55% Radioaktivität Wärmeflusses mit Abstand von - v.a. das weit verbreitete, weniger radiokative Kalium einem Rücken. Wie wird diese - eher in granitischen Gesteinen, als in Gabbros der Ozeankruste Änderung im Rahmen der 25% Matelwärmefluss Plattentektonik interpretiert? - Wärme aus der Asthenosphäre u.d. tieferen Erdmantel 20% Abkühlung der Lithosphäre Quelle des ozean. Wärmeflusses (ergibt 75% des globalen Wärmeflusses) 85% Abkühlung der Lithosphäre 10% Mantelwärmefluss 5% Radioaktivität Änderung des ozeanischen Wärmeflusses mit Abstand von einem MOR 2 hohe Wärmeflusswerte (400 mW/m ) an einem MOR, da dort Lithosphäre neu gebildet wird. Indem sich die Platte vom Rücken wegbewegt kühlt sie langsam ab 2 nur noch 60 mW/m in einem ozeanischen Becken 2 in einem Tiefseegraben an einer Subduktionszone sogar nur noch 35 mW/m hier taucht die Platte ab und wird zerstört (slab-pull = kaltes, dichtes Material wird nach unten gezogen und treibt die Subduktion an) weltweit zeigen Wärmeflusswerte gute Korrelation mit der Plattentektonik die jungen Ozeane haben höhere Wärmeflusswerte als die alten Kontinente Folgen der Lithosphärenabkühlung: Der Wärmefluss (q) der ozean. Kruste nimmt mit zunehmendem Alter (A) ab: q= 350 2 [mW/m ] A Die Lithosphärenmächtigkeit (M) nimmt mit zunehmendem Alter (A) zu: M = 10 A [km] Die ozeanische Tiefe (D) nimmt mit zunehmendem Alter (A) zu: D = 2.5 + 0.35 A [km] 14d) Warum kann man aus Wärmeflussmessungen am Ozeanboden das Alter der Kruste, die Lithosphärenmächtigkeit und die Ozeantiefe ableiten? Formeln siehe 14c Mit zunehmendem Abstand zum MOR Alter (A, in Mio.J), Mächtigkeit (M) und Tiefe (D) zu, der Wärmefluss (q) aber ab. D.h. je dicker eine Platte ist, desto älter und kühler ist sie! Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 15) Warum breiten sich S-Wellen nicht in flüssigen Medien aus? 14 / 50 Flüssigkeiten können jede beliebige Form annehmen, d.h. ihr Schermodul (µ) ist null Damit kann ein flüssiges Medium nicht scheren keine S-Wellen Vs = µ ρ µ = 0, ρ = Dichte des Mediums 15) Wie sind die Grenzen der Platte, auf der wir leben geographisch und geologisch definiert? Spezifiziere die Bewegungsraten entlang der Grenzen 16) Erklären Sie, weshalb der Nordpol des Erdmagnetfeldes nicht symmetrisch gegenüber dem Südpol liegt. E) Mineralogie und Petrographie 1a) Metamorpher P/T-Zyklus erklären. Begriffe a) Gesteinsmetamorphose Umwandlung des Phasenbestandes (Mineralien, Fluide, Schmelze) durch Veränderung der physikalischen Bedingungen in einem chemisch mehr oder weniger geschlossenen System. Änderung von Mineralbestand und Gefüge unter veränderten PT-Bedingungen keine Veränderung des Gesamtchemismus (ausser fluide Phasen, wie H2O, CO2) Beginn bei > 180 °C typische Bedingungen: 0.5 - 30 kbar = 2 -100 km Tiefe, 200 - 1000 °C b) Metasomatose chemische Veränderung des Gesamtchemismus und Mineralbestandes verursacht durch Infiltration von Fluide (hydrothemale Lösungen) oder Schmelzen c) Fluids hauptsächlich aus H2O aber auch aus CO2 (in Karbonaten und Marmoren) werden meist nahe der Oberfläche dem Gestein zugeführt Austreibung mit steigendem Druck und Temperatur d) Mineralparagenese gemeinsames Auftreten verschiedener Mineralien definieren metamorphe Fazies e) Metamorphe Fazies Mineralparagenese charakteristisch für einen bestimmten PT-Bereich historisch an Hand von Metabasica definiert hat in der modernen Petrologie an Bedeutung verloren trotzdem nach wie vor ein äusserst praktisches Konzept (Feldgeologen) f) Isograden und Indexmineralien Das erstmalige Auftreten eines für bestimmte PT-Bedingungen charakteristischen (Index-)Minerals definiert die Isograde ermöglicht Aussagen über die Metamorphosebedingungen Metamorphose-Arten a) Regionalmetamorphose grossräumige vertikale Verschiebungen an Kollisions- und Subduktionszonen Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 15 / 50 verursacht durch P- und/oder T-Änderungen 3 tektonische Prozesse: - Suduktion - Extension Kruste bewegt sich auseinander (konstruktiver Plattenrand = MOR) Mantelmaterial fliesst nach + aufsteigende Mantelkonvektion (up-welling) - Orogenese z.B. Disthen b) Kontaktmetamorphose kleinräumig Gestein wird nicht bewegt T-betont, verändert sich durch Eindringen einer Intrusion findet nur in 100 m bis max. 3 km Entfernung von der Intrusion statt z.B. Bergell (Granodiorit); typisches Mineral: Sillimanit Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 16 / 50 1b) Eine Faziesabfolge eines P/T-Zyklus skizzieren. 1) 2) Grünsteine 1c) Welcher geodynamische Prozess könnte die Ursache für Grünsteine sind ehemalige Basalte (Metabasika) Metamorphose an MOR obige Faziesabfolge sein? Hitze der basaltischen Magma verändert die bereits ausgeflossenen Basalte zu niedrigmetamorphen Gesteine der Grünschieferfazies Zirkulation hydrothermaler Lösungen durch den Basalt bei Umwandlung ebenfalls wichtig Glaukophanschiefer (= Blauschiefer) ehem. vulkanische/sedimentäre Gesteine (Metabasika: Andesite, Mergel usw.) Grünschieferfazies, blaues Amphibol Glaukophan namensgebend Gebildet unter Hoch-P-Niedrig-T-Bedingungen zwischen Tiefseerinne und vulkanischem Bogen (Forearc-Gebiet) Regionalmetamorphose Sedimente auf der kalten Lithosphärenplatte werden mit subduziert sehr schnelle Subduktion P steigt rasch Gesteine heizen sich wegen schlechter Wärmeleitfähigkeit nur langsam auf Grünschiefer ebenfalls Metabasika, Grünschieferfazies umgekehrte Bedingungen: Hoch-T-Tief-P-Verhältnisse an Subduktionszonen entlang der vulkanischen Inselbögen i.d. überschobenen Platte ebenfalls Regionalmetamorphose Magma (entstanden durch Aufschmelzen der subduzierten Platte) steigt auf Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 17 / 50 u. wandelt in geringe Tiefen versenkte Vulkanite/Sedimente in Grünschiefer um. Hochtemperatur-Tiefdruck- und Hochdruck-Niedrigtemperatur-Metamorphose zusammen an konvergierenden Plattengrenzen (Metamorphose-gürtelpaar): - Hoch-P-Tief-T-Metamorphose: ozeanische Seite, nahe der Tiefseerinne - Hoch-T-Tief-P-Metamorphose: landwärtige Seite, Seite des Vulkanbogens Fig. 1: P-T-t-Pfad der Blauschiefer-Metamorphose Zeit t1 - t2 rasche Subduktion der kalten Lithosphärenplatte nahe der Tiefseerinne schneller Druckanstieg, bei geringfügiger Erwärmung Bedingungen für die Blauschiefer-Metamorphose Zeit t3 Krustenmaterial stabilisiert seine Position in der Kruste T steigt, P bleibt konstant oder lässt etwas nach Zeit t4: Aufstieg des Materials an die Oberfläche P und T nehmen mit dem geothermischen Gradient (30 °C/km) ab evtl. sogar retograde Metamorphose (mit der P/T-Abnahme nimmt das Gestein H2O auf, wird weniger metamorph) Fig. 2: P-T-t-Pfad der Grünschieferfazies Zeit t1 – t2 auf der Landseite (Seite des Vulkanbogens) steigt Magma (nasse Partialschmelze der subduzierten Platte) steigt durch die überschobene Platte Erwärmung der Krustengesteine Regionalmetamorphose (viel Magma gebildet) + Kontaktmetamorphose Zeit t3 fortschreitende Kontinentkollision und Lithosphäre wird dicker P und T steigen für tiefer liegendes Gesten, aber mit geringerer Rate Zeit t4 spätere Hebung und Erosion legen kontinuierlich tiefer gelegene Gesteine frei P und T sinken evtl. retrograder Metamorphose 2) Welche drei grundlegenden Aufschmelzen durch: Prozesse sind für die Bildung Temperaturzunahme von Schmelzen verantwortlich? - Zufuhr von Wärme (Konvektion) - um Intrusionen Nebengestein wird geschmolzen In welchen globaltektonischen Situationen trifft man sie an? - bei Hot-Spots (Hawaii) Druckentlastung - isothermer Aufstieg - Rift Platz wird geschaffen Magma zieht nach weniger Druck: fest flüssig gasförmig - basisch bis ultrabasisch falls ozeanische Kruste dünnflüssig - ruhiger, effusiver Vulkanismus - MOR, Rheintalgraben, Ostafrikanischer Grabenbruch Wasserzufuhr - Wasser senkt als Flussmittel den Schmelzpunkt des Gesteins - sauer (Granit), intermediär dickflüssig - explosiver Vulkanismus - Subduktionszonen (z.B. Anden) wasserhaltige Sedimente werden in die Tiefe verlagert Wasser entweicht und dringt in die Nachbargesteine Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 3a) Was ist ein Mischkristall? 3b) Was ist gekoppelte Substitution? 3c) Welche Eigenschaften kennzeichnen Mischkristalle? 4a) Welche Mischkristalle kann Granat bilden? einfache Substitution 2+ 2+ genau ein Baustein wird ersetzt (Fe Mg ) gekoppelte Substitution ein „Bausteinpaar“ wird ausgetauscht + 4+ 2+ 3+ in Feldspäten wird z.B. Na Si durch Ca Al ersetzt Physikalischen Eigenschaften von Mischkristallen variieren kontinuierlich zwischen denen der Endglieder. zeigen Isomorphie haben gleiche (iso) Gestalt (morphie) und Struktur wie die Endglieder können unterschiedlichen Chemismus haben (Granate: Mg, Fe usw.) 4b) In welchen Gesteinen kann Granat vorkommen? Bausteine mit ähnlicher Grösse vertreten einander in der Kristallstruktur 2+ 2+ 3+ 3+ Fe kann weitgehend Mg ersetzen bzw. Fe kann Al ersetzen Mischkristalle treten zwischen „Endgliedern“ auf Olivin (Fe, Mg)2SiO4 zwischen den Endgliedern Forsterit (Mg2SiO4) und Fayalit (Fe2SiO4) Die physikalischen Eigenschaften von Mischkristallen variieren in Abhängigkeit ihrer Zusammensetzung kontinuierlich zwischen denen der Endglieder. Granat = Inselsilikat Mischreihe mit allgemeiner Zusammensetzung: [Ca, Mg, Fe, Mn]3 [Fe, Al, Cr, Ti]2 [SiO4]3 Grossular: Ca3Al2[SiO4]3 hell rotbraun oder weiss Alpe Arami (Verzasca) Pyrop: Mg3Al2[SiO4]3 blutrot Almandin: Fe3Al2[SiO4]3 dunkel rotbraun-schwarz in allen metamorphen Gesteinen, ausser in den Metakarbonaten seltener in magmatischen Gesteinen zur Kristallisation sind hohe Drucke notwendig typische Gefüge magmatischer Gesteine (megaskopischer Bereich) 5a) Was sagen Strukturen über die Entstehung von Magmatiten aus? Ergänze durch Zeichnungen 18 / 50 typische Gefüge magmatischer Gesteine (mikroskopischer Bereich) Mit Hilfe der relativen Korngrösse und der Kornform kann die Kristallisationsgeschichte eines Magmatiten rekonstruiert werden: - früh ausgeschiedene Gemengeteile zeigen bessere Kristallformen - völlig xenomorphe Körner sind im allgemeinen Letztauscheidungen Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 19 / 50 xenomorphe und mosaikartige Strukturen sind Hinweise auf gleichzeitig erfolgte Ausscheidung der Gemengeteile ( eutektisches Gefüge) Der Grad der Kristallinität hingegen, sagt etwas über die Erstarrungsgeschwindigkeit des Gesteins aus. - 5a) Geben Sie eine Übersicht über typische Strukturen magmatischer Gesteine Beschreibung magmatischer Gesteine: - Gefüge Platznahme im Gestein / Erstarrungsgeschwindigkeit - Mineralogie chemische Zusammensetzung des Magmas Struktur und Textur zusammen beschreiben das Gefüge eines Gesteins Gefüge magmatischer Gesteine Struktur Textur Grad der Kristallinität Räumliche Anordnung / Ausrichtung - holokristallin - massig Plutonite (Intrusivgesteine) normale Textur der Eruptivge langsame Abkühlung steine grosse, total kristall. Minerale - fluidal (auch gebändert) - hemikristallin Fliessgefüge Minerale in glasiger Grundmasse Magmabewegung erkennbar Vulkanite - schaumig - holohyalin unzählige Hohlräume Vulkanite (Effusivgesteine) praktisch vollständige Entgasung rasche Abkühlung sehr viskoser Schmelzfluss kleine Kristalle oder Glas z.B. Bimsstein (rhyolit. Magma) - blasig Korngrösse - absolut: grob, mittel, feinkörnig rundliche / längliche Hohlräume meist basische Vulkanite - relativ: schlackig, porös etc. gleichkörnig nur 1 Generation, gleiche Grösse - porphyrisch 2 Generationen, gross und klein Korngestalt (= Kornform) - idiomorph Kristall in seiner „liebsten“ Form Kristallform durch Kristallflächen begrenzt - hypidiomorph Zwischenstadium deutliche Tendenz zu Idiomorphie - xenomorph Kristall nicht in urspr. Form Kristallform nicht durch Kristallflächen begrenzt - Habitus Gesamtgestalt eines Kristalls isometrisch, planar, stengelig Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 20 / 50 6) Wie äussert sich räumlich die Metamorphose in den Zentralalpen? Zeichnen Sie ein schematisches Profil mit Isograden 7) Eine Schmelze mit der Zusammensetzung CaMgSi2O6 (20%) und CaAl2SiO8 (80%) kühlt langsam auf 25 °C ab. Was passiert und wie sieht das Gefüge aus? X Diopsid und Anorthit 58 : 42 Diopsid und Anorthit 80 : 20 Diopsid = Pyroxen Anorthit = Plagioklas = Feldspat Was passiert: Die Schmelze hat die Zusammensetzung X (80% Diopsid, 20% Anorthit) Bei 1370 °C scheidet sich Diopsid aus, also unterhalb der Schmelzpunkte von reinem Diopsid (1390 °C) und Anorthit (1550 °C) Restschmelze wird anorthitreicher Bei weiterer Abkühlung verschiebt sich die Zusammensetzung der Schmelze unter kontinuierlicher Diopsidausscheidung entlang der Liquiduskurve zu Anorthit hin, bis das Eutektikum (1270 °C) erreicht ist. An diesem Punkt kristallisieren Diopsid und Anorthit in inniger Verwachsung im Verhältnis 58 : 42 xenomorph oder Eutektstruktur Nach abgeschlossener Kristallisation sinkt die T weiter das entstehende Gestein hat die chem Zusammensetzung X (80% Di, 20% An) Schlussfolgerungen mischbare Schmelzen von unmischbaren Mineralien führen zu: - Kontinuierliche Variation der Schmelz-Zusammensetzung Richtung Eutektikum „Restschmelze“ fixer Zusammensetzung bei niedrigster T - diskontinuierliche Abfolge der Mineralausfällung je nach Ausgangszusammensetzung - Kristallarten kristallisieren nicht bei einzelnen Erstarrungstemperaturen, Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) - - 8) Wie kann man An- und Abwesenheit fluider Phasen während der Metamorphose in einem Gestein erkennen? 21 / 50 sondern bei tieferen eutektischen Temperaturen (wie Salz auf Eis) Einsprenglinge können als Früh- oder Erstausscheidungen interpretiert werden. Sie können in der Schmelze ungestört wachsen grosse, idiomorphe Einsprenglinge Kristallisation am eutektischen Punkt erfolgt meist unter Platzmangel xenomorphe Kristalle als Grundmasse resultierendes Gefüge: - Diopsid-Einsprenglinge (frühe Kristallisation, idiomorph) - kleine Anorthite in Grundmasse (späte Kristallisation, xenomorph) Fluide beschleunigen bei der Metamorphose die Umkristallisations- und Schmelzprozesse. PT-Änderungen führen zum Aufbrechen der Kristallstrukturen und es kommt zwischen dem Gestein und der Lösung zum Ionen- sowie Atomaustausch. Die Ionen und Atome durchströmen im gelösten Zustand das Gestein wesentlich schneller und reagieren mit dem Festkörper Mineralneubildung Bei fortschreitender Metamorphose reagiert das Wasser auch direkt mit dem Gestein, indem sich chemische Bindungen zwischen Wassermolekülen und Mineralien bilden oder aber aufbrechen. - z.B. nehmen Mineralien der basischen Vulkanite (wasserfreie Kristallstruktur), während frühen Metamorphosestadien aus der Porenflüssigkeit Wasser auf und gehen in wasserhaltige Mineralien über: Plagioklas/ Pyroxen (im Basalt) oder Olivin/Pyroxen (im Pikrit) Glimmer, Chlorite, Serpentin - Hydratation von Olivin (Umwandlung ultrabasischer Gesteine in Serpentinit) Olivin + Wasser Serpentin (Schichtsilikat) + Brucit 2 Mg2SiO4 + 3 H2O --> Mg3Si2O5[OH] + Mg[OH]2 Tonmineralien der Sedimentgesteine dagegen, enthalten ursprünglich viel chemisch gebundenes Wasser und zusätzliches Wasser in den Poren. - Beides geht während der Metamorphose verloren und zwar je mehr, desto höher der Metamorphosegrad ist. - Kaolinit gibt Wasser bei T < 400°C und kleinem P ab Kaolinit Andalusit + Quarz + Wasser Al2Si2O5[OH]4 --> Al2SiO5 + SiO2 + 2 H2O Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 9a) Amorph – kristallin, erklären Sie die makroskopischen Unterschiede und Eigenschaften. Geben Sie je ein Beispiel. 9b) Nenne typische Eigenschaften von drei kristallinen Mineralien. Kristall - zeigt Anisotropie (richtungsabhängige Eigenschaften) - periodische Anordnung der Bausteine (Atome, Ionen, Moleküle) in 3 Raumesdimensionen - makroskopisch: zeigen meist die Kristall-Eigenform (Würfel etc.) amorphe Substanz (z.B. Gläser) - zeigt Isotropie (richtungsunabhängige Eigenschaften) - keine periodische Anordnung der Bausteine - makroskopisch: meist glasig oder extrem feinkörnig allgemein: Anisotropie - unterschiedliche phys. Eigenschaften in unterschiedliche Richtungen - gleiche Eigenschaften in gleicher Richtung - z.B. Lichtbrechung, Wärmeleitfähigkeit, elektr. Leitfähigkeit, Härte, Farbe speziell: Disthen (Al2Si05): untersch. Härte, senkrecht u. parallel zur Längserstreckung - Cordierit: verschiedene Farben (blau, braun) in untersch. Richtungen - Calcit: Spaltbarkeit, Doppelbrechung - Gips: thermische Leitfähigkeit - Quarz: Piezoelektrizität - geätzter Si-Kristall: chemische Löslichkeit - 10) Was ist aus den Röntgenmustern alles herauszulesen? Kreuzen Sie an: Grösse der Einheitszelle Symmetrie d. Kristallgitters Koordinationszahl der Gitterpunkte Lage von Atomen in der Kristallstruktur Habitus 22 / 50 Grösse der Einheitszelle (= Elementarzelle) in Ångstrom Symmetrie des Kristallgitters Koordinationszahl der Gitterpunkte (?) Lage von Atomen in der Kristallstruktur Habitus Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 11a) Was ist ein Translationsgitter? 23 / 50 Raumgitter, dreidimensionales Gitter regelmässige räumliche Anordnung von Punkten erzeugt durch gesetzmässige Wiederholung der Elementarzelle mikroskopische Definition“ des Koordinatensystems eines Kristalls: periodische Parallelverschiebung (Translation) der EZ in alle 3 Raumrichtungen mathematisches Modell, aufgebaut aus den Eckpunkten der EZ bringt geometrische Gesetzmässigkeiten der Struktur zum Ausdruck Der Ausgangspunkt (Ursprung des Gitters) kann beliebig gewählt werden, die Konstruktion des Gitters wird jedoch erleichtert, durch die Wahl eines Ortes „hoher Symmetrie“ oder eines Atoms in der Struktur. räumliches Translationsgitter, gebildet aus der Translationsgruppe a, b, c (nichtkomplanare Basisvektoren) 11b) Was ist eine Kristallstruktur? 11c) Was sind Netzebenen? räumliche (meist dreidimensional periodische) Anordnung der Kristallbausteine (Atome, Ionen, Moleküle) unter Berücksichtigung ihrer relativen Grösse tatsächliche Lage der Bausteine oft verschiedene Bausteine in einer Struktur: Halit Na und Cl als Bausteine zweidimensionales Gitter treten als unendlich wiederholte Ebenenscharen auf durch mindestens 3 Gitterpunkte bestimmt charakterisiert durch Millersche Indizes können im Gitter nur bestimmte, durch die Gitterpunktlage definierte Orientierungen haben bilden nur bestimmte Winkel untereinander Aufbau eines zweidimensionalen Gitters aus Elementarzellen (Netzebene): Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 11d) Erläutern Sie das Rationalitätsgesetz 24 / 50 ??? 12) Vergleichen Sie Olivin und Olivin Feldspat bezüglich: Erkennungsmerkmale gelblich bis olivgrün, glasig - makroskopische Erkennungs körnig, leicht öliger Glanz merkmale - chem. Zusammensetzung - Kristallstruktur - Auftreten/Vorkommen Chemismus Fe/Mg als Hauptelemente Feldspat Alkalifeldspäte (Mikroklin, Sanidin, Albit): farblos, weisslich, rötlich Plagioklas: glasig, gräulich, weiss Härte: 6 Na, Ca, K, Al als Hauptelemente Forsterit (Mg2SiO4) und Fayalit (Fe2SiO4) sind Endglieder einer isomorphen Mischungsreihe Kristallstruktur Vorkommen orthorombisch monoklin und triklin Inselsilikat Gerüstsilikate magmatisch in primitiven Basalten und Gabbros metamorph v.a. in Ultrabasika (ab unterer Amphibolit-Fazies) Alkalifeldspäte magmatisch: in Graniten/Syeniten, kaum in dunklen Gesteinen metamorph: als magmat. Relikt Plagioklas metamorph und magmatisch Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 25 / 50 C) Sedimentologie 1a) Nennen Sie die Ausscheidungsfolge der Evaporitmineralien in marinen Evaporitabfolgen. 1b) Wie entsteht ein Gipsgestein? Schreiben Sie die chemische Gleichung auf. 1c) Wie beeinflussen Temperatur und Salinität (Konzentration der Lösung) die Umwandlung von Gips in Anhydrit? Ist diese Reaktion umkehrbar? Calcit Dolomit Gips Anhydrit Steinsalz andere Salze (Magnesium- und Kaliumchloride bzw. -sulfate) Verdunstet Meerwasser, bilden sich Evaporite in folgender Reihenfolge: - Zuerst entsteht Calcit, danach Dolomit durch diagenetische Reaktion mit dem Magnesium-Überschuss der Lösung. - Weitere Eindunstung führt zu Ausfällung von Gips (zu diesem Zeitpunkt sind praktisch keine Carbonationen mehr in Lösung) dann fällt Steinsalz aus. - Im Endstadium der Evaporation werden sog. Bittersalze (Magnesium- und Kaliumchloride bzw. -sulfate) ausgefällt. Usiglio’s Experiment: - Theoretisches Experiment, das die Ausscheidungsreihe und die prozentualen Anteile der Evaporitmineralien beschreibt, welche aus einem definierten Volumen von Meerwasser mit bekannter Ionenaktivität durch Eindunsten hervorgehen würden. - Jedoch ohne Berücksichtigung der Bildung von sekundären Mineralien und biologischen Prozessen, die ebenfalls von Bedeutung sein dürften. Gips entsteht, wenn Ca und [SO4] , zwei im Meerwasser häufige Ionen, sich bei der Verdunstung des Meerwassers verbinden und als Sediment ausgefällt werden. Ca chemische Ausfällung! Anhydrit = wasserloser Gips Das Phasendiagramm von Gips und Anhydrit zeigt, dass Anhydrit die stabilere Phase ist sobald Temperatur und Salinität der Lösung zunehmen. schwer wasserlöslich kann sich direkt aus überhitztem Meerwasser (wärmer als 42 °C, darunter kristallisiert Gips aus) ablagern oder aber zusammen mit Gips und Steinsalz bei Verdampfung entstehen. Anhydrit kann durch Wasseraufnahme in Gips umgewandelt werden (enorme Volumenzunahme) die Reaktion ist also umkehrbar. 2a) Nach welchen Methoden werden das relative und das absolute Alter geologischer Körper (z.B. Schichten, Intrusionen) und Ereignisse bestimmt? 2+ 2+ 2- 2- + [SO4] + 2 H2O CaSO4(2H2O) relatives Alter geometrische Methoden - Lithostratigraphie (Abfolgen, Überlagerungen, Diskordanzen) - Sequenzstratigraphie relative Methoden mit Referenzprofilen - Biostratigraphie (Fossilien) - Magnetostratigraphie (Umpolung des Erdmagnetfeldes c.a. alle 500'000 J) - Isotopenstratigraphie - Ereignisstratigraphie absolute Alter radiometrische Datierung - Uran-238 Blei-206 Halbwertszeit: 4.5 Mia.J; datierbarer Zeitraum: 10 Mio.J bis 4.5 Mia.J datierbare Mineralien: Zirkon, Pechblende - Rubidium-87 Strontium-87 Halbwertszeit: 47 Mia.J; datierbarer Zeitraum: 10 Mio.J bis 4.5 Mia.J datierbare Mineralien: Muskovit, Biotit, Kfsp., Metamorphite / Magmatite 14 14 C N Halbwertszeit: 5700 J; datierbarer Zeitraum: 100 – 70'000 J datierbare Substanzen: org. Material, Schalenmaterial u. anderer Calcit, Meerwasser/Gletschereis, das gelöstes CO2 enthält Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 2b) Mit welcher Methode lässt sich Gleichzeitigkeit von Schichten oder Ereignissen bestimmen? 3a) Welches sind die Voraussetzungen zur Entstehung von Erdöl und Erdgas? 26 / 50 Bio- und Ereignisstratigraphie grundsätzlich mit allen relativen Methoden Stratigraphie Prinzip der ursprünglich horizontalen Ablagerung Sedimente werden in horizontalen Schichten abgelagert gefaltete / schräggestellte Sedimentfolgen wurden erst nach der Ablagerung durch tektonische Beanspruchung deformiert. Prinzip der Lagerungsfolge In einer tektonisch ungestörten Abfolge ist jede Sedimentschicht jünger als die darunterliegende und älter als die darüberliegende. Sedimentfolge kann als Zeitlinie betrachtet werden Mächtigkeit der Schichten kann nicht für exakte Zeitangaben herangezogen werden sehr unterschiedliche Sedimentationsraten. Kohle: pflanzliche Überreste, Erdöl/Erdgas: tierische u. pflanzliche Überreste Voraussetzungen mehr organisches Material produziert, als zersetzt wenig Sauerstoff Material wird nicht durch Oxidation zersetz Entstehung In küstennahen Sedimentationsräumen auf den Schelfgebieten (und in geringerem Masse in Flussdeltas/Binnenseen) ist die Produktion von biogenem Material hoch genug, dass mehr organisches Material erzeugt wird, als durch Aasfresser und natürlichen Zerfall abgebaut wird. Zudem ist die Sauerstoffversorgung in den bodennahen Wasserschichten und den Sedimenten nicht ausreichend für eine Oxidation des gesamten Materials. In solchen Bereichen wird das organische Material rasch eingebettet und damit dem Abbau entzogen. Wird es über Millionen Jahre eingeschlossen kommt es infolge der in der Tiefe herrschenden erhöhten Temperaturen zu chem. Reaktionen. Dadurch wird ein Teil des organischen Materials in flüssige/gasförmige Verbindungen aus Wasser- und Kohlenstoff (= Kohlenwasserstoffe) umgewandelt. 3b) In welchen Gesteinen treten Erdölmuttergestein fossile Kohlenwasserstoffe auf? feinklastisches Sediment mit hohem Gehalt an organischer Substanz Kompaktion dieses Gesteins zwingt die gasförmigen/flüssigen Kohlenwasserstoffe zur Abwanderung in angrenzende Schichten (Speichergesteine) Speichergesteine permeable (durchlässige) Gesteine wie z.B. Sandsteine oder poröse Kalke Wo wird Erdöl gespeichert? Wegen der geringen Dichte steigen Erdöl/Erdgas an die höchste erreichbare Stelle auf, wo sie auf dem Grundwasser schwimmen, das in fast allen Poren der Speichergesteine vorkommt. Geologische Voraussetzung für Erdölanreicherung ist eine Kombination aus Tektonik und Gesteinstyp, die eine undurchlässige Barriere für die Kohlenwasserstoffe bildet Ölfalle Ölfallen Sattel- oder Antiklinalstrukturen (a) bekanntester Typ, tektonische oder strukturelle Falle durchlässige Sandsteinschicht von undurchlässigem Schieferton überlagert Öl/Gas sammelt sich im Kern der Sattelstruktur Gas am weitesten oben; Öl unten (schwimmt auf Grundwasser) Verwerfung (b) durch Versatz von Schichten an Störungen entstanden geneigte permeable Kalkschicht stösst auf undurchlässigen Schieferton tektonische Falle Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 27 / 50 stratigraphische Falle (c) ergibt sich aus der ursprünglichen Sedimentverteilung im Ablagerungsraum geneigte Sandsteinschicht dünnt langsam aus und geht in Tonschiefer über Salzstock (d) Öl wird von undurchlässigen Salzgesteinen (z.B. Salzdom) eingeschlossen klastische/detritische Sedimente 4a) Nennen Sie die Kriterien zur Trennung der klastisch/ Klassifikation nach Gefüge bzw. Korngrösse detritischen von den biogenen/ aufgebaut aus festen Gesteinsbruchstücken (= klastische/detritische chemischen Sedimenten Komponenten), die durch physikalische Verwitterung entstanden sind zusammengehalten durch chem. ausgefallene Bestandteile abgelagertes Sediment grob Korngrösse Blöcke > 200 mm Steine ≥ 60 mm Kies ≥ 2 mm Sand ≥ 0.060 mm Sandstein ≥ 0.002 mm Siltstein Silt Konglomerat Tonstein (bricht unregelmässig) Schlamm Ton fein Festgestein ≤ 0.002 mm Schieferton (bricht entlang von Schieferflächen) Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 28 / 50 chemische und biogene Sedimente Klassifikation nach chemischer Zusammensetzung bzw. vorherrschender Mineralogie, d.h. nach den gelösten Verwitterungsprodukten (Ionen/Moleküle) aufgebaut aus Ausfällungsprodukten, die durch chemische und biochemische Reaktionen aus dem Wasser ausgefällt wurden Konglomerat 4b) Nennen Sie die Eigenschaften und AblagerungsEigenschaften: räume folgender Gesteine: Grobkörniges klastisches Sedimentgestein aus diagenetisch verfestigten Kalkstein, Dolomit, Schieferton, klastischen Komponenten in der Kies-Fraktionsgrösse, die deutlich gerundet Quarz-Sandstein, Arkose, sind. Hornstein, Gips, Konglomerat, je nach Korngrössenverteilung komponentengestützt (matrixarm) oder Breccie und Bauxit. matrixgestützt Ablagerungsraum: Rundung der Komponenten in fliessenden Gewässern (hohe Fliessgeschwindigkeit) oder durch starke Wellentätigkeit Gebirgsfluss, Schmelzwasser der Gletscher, felsige Steilküste Breccie Eigenschaften: Grobkörniges klastisches Sedimentgestein aus verfestigten Trümmern (eckige, scharfkantige Bruchstücke). Ablagerungsraum: Nahe des Liefergebietes, wo die Sedimente abgelagert wurden, noch ehe sie weit transportiert werden konnten. Schutthalden an Bergflanken oder Bergsturzablagerungen an Abhängen von Rifträndern, die durch die Wellenerosion zerstört wurden Wüsten, trockene Gebiete mit starker physikalischer Verwitterung Nicht-sedimentäre Breccien können im Zusammenhang mit Vulkanausbrüchen oder durch Gesteinszertrümmerung an tektonischen Störzonen (spröde Verformung) entstehen. Quarz-Sandstein Eigenschaften: klastisches Sedimentgestein mit einer Sand-Komponente aus min. 95% Quarz normalerweise gut sortierte und gerundete Komponenten (mechanisch reif weiter Transportweg) Quarzsande entstehen bei intensiver Verwitterung vor und während mehrfachen Sedimentaufarbeitungsvorgängen, bei denen alle Mineralien ausser Quarz (sehr verwitterungsresistent) zerstört und die verbleibenden Komponenten gerundet sowie sortiert werden. Ablagerungsraum: Flachküsten, flachmarine Schelfbereiche Wüsten Arkose Eigenschaften: klastisches Sedimentgestein, Sandstein, mit Sand-Komponente aus >25% Feldspat meist schlecht gerundete und sortierte Körner kürzerer Transportweg, weniger intensive chem. Verwitterung Ablagerungsraum: feldspatreiche Sandsteine stammen aus rasch erodierten granitischen und metamorphen Gebieten Ablagerung v.a. in semiariden und glazialen Klimabereichen chem. Verwitterung der Feldspäte langsamer (physikalische Verwitterung wichtiger) fluviale Ablagerungsräume oder gebirgsnahen Ozeantrögen Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 29 / 50 Schieferton Eigenschaften: Sehr feinkörniges klastisches Sediment aus stark verfestigten Komponenten der Tonfraktion. Schiefercharakter erhält das Gestein durch eingeregelte Tonmineralien und auseinanderbrechende Schichtflächen. Ablagerungsraum: feinkörnige Partikel werden am weitesten transportiert und durch schwächste Strömung abgelagert, die ein langsames Absinken der Teilchen ermöglicht. tiefmariner Bereich unterhalb der CCD Hornstein (Silex, Feuerstein) Eigenschaften chemisch/biogenes Sediment feinkörniges, kiesliges (SiO2) Gestein, sehr hart Ablagerungsraum überwiegend aus kiesligem Schalenmaterial von planktonisch lebenden Mikroorganismen (Diatomen, Radiolarien) v.a. im tiefmarinen Bereich unterhalb der CCD abgelagert (up-welling Gebiete) Kalkstein Eigenschaften biogenes Sedimentgestein überwiegend aus Calciumcarbonat (CaCO3) in der Form des Minerals Calcit Ablagerungsraum aus calciumcarbonathaltigem Schalenmaterial (mehrere cm grosse bis mikroskopisch kleine Partikel) entsteht in Seen auch durch anorganische Fällungen (jedoch biologisch induziert) überall im marinen Milieu oberhalb der CCD Dolomit Eigenschaften biogenes Sedimentgestein v.a. aus dem Mineral Dolomit (CaMgCO3) Ablagerungsraum kann diagenetisch aus der Umwandlung von Calciumkarbonat entstehen gleiche Ablagerungsräume wie bei Kalkstein möglich oder durch sulfatreduzierende Bakterien oder durch Evaporation in Sabbka-Umgebung (Salzpfanne, aride Klimazone, z.B. Sahara) Gipsgestein Eigenschaften Evaporit, chemisches Sedimentgestein aus Gipskristallen (CaSO4*2 H2O) Ablagerungsraum entsteht durch Auskristallisierung einer übersättigten Lösung Eindunstung von Meerwasser in Evaporitbecken/Gezeiten-Ebenen in einer Sabbka-Umgebung (Wüstengebiete) Bauxit Eigenschaften chemisches Sediment rostrotes, tonähnliches Material aus Aluminiumhydroxiden Ablagerungsraum entsteht wenn Tonminerale (aus verwitterten Silikaten) weiter verwittern und dabei ihr gesamtes Silizium und sämtliche Ionen ausser Al abgeben. bildet sich in trop. Gebieten mit intensiven NL starke chem. Verwitterung Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 30 / 50 Kohle Eigenschaften biogenes Sedimentgestein fast ausschliesslich aus organischem Kohlenstoff Ablagerungsraum durch diagenetische Umwandlungen von Sumpfvegetation entstanden üppige Vegetation muss vorhanden sein (humid-tropische Bedingungen) 4c) Beschreiben Sie die Calcitbildung mit einer chemischen Gleichung. 2+ Ca Calciumion + Hydrogencarbonation Calcit + Wasser + Kohlendioxid (entweicht) 4d) Erklären Sie den Begriff „CCD“ – + 2 HCO3 CaCO3 + H2O + CO2 Gleichgewicht der Lösungsreaktion durch biologische und nicht-biologische Mechanismen aufrechterhalten. Die Karbonatproduktion steht in engem Zusammenhang mit biologischer Aktivität (z.B. Photosynthese) in den obersten Wasserschichten. Photosynthese beeinflusst die Gleichgewichtsreaktion, denn bei der Bildung von organischem Material wird CO2 verbraucht Wird dem System CO2 entzogen, verschiebt sich das Calcitgleichgewicht nach rechts zugunsten der Ausfällung Carbonat-Bildungsräume: 2+ Zahlreiche marine Organismen binden die Calciumionen (Ca ) an die – ebenfalls im Meerwasser vorhandenen Hydrogencarbonationen (HCO3 ) um daraus CaCO3-Gehäuse zu bauen. Sterben diese Organismen, werden die Schalen am Meeresboden sedimentiert und durch Diagenese zu Kalkstein. In warmem Wasser ist weniger CO2 als im kalten gelöst. CCD = Calcite Compensation Depth = Calciumcarbonat-Kompensations-Tiefe Tiefe (3.5 bis 5.5 km) im Ozean, in der mehr Calciumcarbonat aufgelöst wird als von oben herab nachkommt keine Karbonatsedimente unterhalb d. CCD Grund: je höher der hydrostatische Druck und je tiefer die Wassertemperatur, desto mehr CO2 kann im Wasser gelöst werden Calcit bleibt in Lösung und steht der Ablagerung nicht mehr zur Verfügung 4e) Am MOR wird unterhalb der aufgefundene Abfolge (Reihenfolge nach zunehmender Tiefe): heutigen CCD ein Bohrkern - roter Tiefseeton (Gebiete mit geringer Primärproduktion) bzw. entnommen. Wie ist die Radiolarienschlamm (Gebiete mit hoher Primärproduktion) Sedimentabfolge anhand der - Tiefseekalkschlamm Sea-floor-Spreading zu - ozeanische Kruste erklären? Entstehung Damit diese Abfolge überhaupt entstehen kann, muss dieser Teil der ozeanischen Kruste zur Zeit der Ablagerung der Kalkschlämme oberhalb der CCD gelegen haben, d.h. in einer Wassertiefe von weniger als 3.5 km Tiefe also z.B. an einem MOR (3 km Tiefe). Mit zunehmendem Alter (Abkühlung Zunahme des Gewichts) und immer dicker werdender Kalkschlammsedimentschicht beginnt der Meeresboden unter die CCD abzusinken Kalkablagerung nicht mehr möglich. Theoretisch müsste sich nun der abgelagerte Kalkschlamm auflösen, doch ist er teilweise schon kompaktiert und erste diagenetische Reaktionen haben stattgefunden, die einer Auflösung entgegenwirken. Zudem lagern sich nun darüber Sedimente ab, die nicht aufgelöst werden (Tonpartikel, kieslige Radiolarien-Skelette) und somit den Kalk schützen. Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 5a) Welche Prozesse liegen der Altersbestimmung mit der Radiokarbonmethode zugrunde? 5b) Welche Materialien sind geeignet, welche Alter sind bestimmbar? 6a) Beschreiben Sie kurz den exogenen Teil des Gesteinkreislaufes. 31 / 50 14 C ist ein kurzlebiges instabiles Isotop (Halbwertszeit: 5730 J), das in der 14 oberen Atmosphäre entsteht und zerfällt in einem β-Zerfall in N. 14 Kohlenstoff (und damit auch das C-Isotop) ist ein wesentlicher Zellbestandteil aller lebenden Organismen. Stirbt z.B. eine Pflanze, so endet auch die Kohlendioxidaufnahme und von nun an kommt auch kein neuer Kohlenstoff in irgendeiner Form mehr hinzu. 14 Zu diesem Zeitpunkt entspricht der C-Anteil im Verhältnis zu den stabilen Kohlenstoffisotopen dem natürlichen Isotopenverhältnis in der Atmosphäre. 14 14 Da die Tochterisotope ( N = Stickstoff) von C gasförmig sind und aus dem Sediment entweichen, lässt sich die Menge der Tochterisotope nicht exakt bestimmen. 14 Deshalb wird der C-Anteil im Pflanzenmaterial mit dem ursprünglichen Isotopenverhältnis in der Atmosphäre verglichen. 14 Dabei wird angenommen, dass die Produktionsrate von C über die Untersuchungsperiode konstant war. 14 Heute weiss man, dass die C-Konzentration z.T. stark schwankte und 14 versucht deshalb den C-Anteil mit anderen Methoden (z.B. Dendrochronologie) zu eichen. Die Isotopenanzahl wird in Massenspektrometern gemessen. Für die Altersbestimmung werden folgende physikalische Formeln verwendet: -λt N = N0 * e (N= Anzahl Mutterisotope heute, N0 = Anzahl Mutterisotope zur Zeit t, λ = Zerfallskonstante) 14 14 t = 1/λ * ln(1+ N/ C) datierbare Materialien: - organisches Material (Holz, Torf, Holzkohle, Gewebe) - Knochen, Schalenmaterial und anderer Calcit - Meerwasser oder Gletschereis, das gelöstes CO2 enthält datierbarer Zeitraum - 100 – 70'000 J (Halbwertszeit: 5730 J) an der Erdoberfläche stattfindender Teil des Gesteinkreislaufs Verwitterung/Erosion Transport Ablagerung/Ausfällung (Lockergestein = Sediment) Versenkung und Verfestigung (Diagenese) der Sedimente zu Sedimentgestein Hebung Verwitterung … Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 6b) Was sind die Produkte der chemischen Verwitterung von Kalifeldspat und Kalk? Kalkgleichung aufschreiben 32 / 50 Feldspat-Verwitterung + – 2 KAlSi3O8 + 2 H2CO3 + H2O Al2Si2O5(OH)4 + 4 SiO2 + 2 K + 2 HCO3 Kalifeldspat + Kohlensäure + Wasser Kaolinit (Tonmineral) + Kieselsäure (gelöst) + Kalium (gelöst) + Hydrogencarbonation Verwitterungsprodukte des Feldspats: - Kaolinit - Lösung aus gelöster Kieselsäure und Kalium- sowie Hydrogencarbonationen Die gelösten Substanzen werden vom Regen und Flusswasser abtransportiert. Die festen Verwitterungsprodukte (Tonminerale) werden zu Bodenbestandteilen, oder als Sediment weggeführt. Das bei der Reaktion verbrauchte Wasser wird in die Kristallstruktur des Kaolinits eingebaut (Hydratation). Kohlensäure (schwache Säure) beschleunigt die Verwitterung. Feldspat ist nur in extrem aridem Klima relativ verwitterungsbeständig Kaolinit - cremefarbener Ton - Aluminiumsilikat, das in seiner Struktur Wasser enthält - Rohstoff für die Porzellanindustrie Kalk 2+ – CaCO3 + H2CO3 Ca + 2 HCO3 Calcit + Kohlensäure Calciumion + Hydrogencarbonation 6c) Erklären Sie die Entstehung von Tiefseekalkschlamm. 6d) Was spielt die Verwitterung im globalen CO2-Kreislauf für eine Rolle? Ist sie eine CO2Senke oder CO2-Quelle? Wird Kalkstein gelöst, bilden sich keine Tonmineralien ( Gestein ganz gelöst) die Bestandteile werden in wässriger Lösung weggeführt. Kohlensäure fördert wiederum die Verwitterung. Da Carbonatmineralien schneller und in grösseren Mengen in Lösung gehen als Silikate (Olivin, das am schnellsten verwitternde Silikat, löst sich vergleichsweise langsam), trägt die Kalkverwitterung pro Jahr mehr zur gesamten chemischen Verwitterung auf dem Festland bei, obwohl die Silikatgesteine weiter verbreitet sind. Tiefseekalkschlamm = pelagischer (offenes Meer) Karbonatschlamm feinstkörnige auf offener See biochemisch ausgefällte und langsam absinkende Karbonatpartikel meist Gehäuse von Foraminiferen und Coccolithoforiden, kleine planktonische Einzeller, die in den oberflächennahen Wasserschichten der Meere leben nach dem Tod sinken die Kalkgehäuse und -skelette auf den Meeresboden, wo sie als Tiefseekalkschlamm akkumulieren Sowohl bei der Feldspat- als auch bei der Kalkverwitterung wird Kohlensäure benötigt. Die Kohlensäure entsteht durch Lösung von geringen Mengen von atmosphärischem CO2 in Regenwasser. Daraus wird klar ersichtlich, dass die Verwitterung eine CO2-Senke ist. 6e) Ist die Orogenese eine CO2-Senke oder CO2-Quelle? Sofern nicht vulkanisch, ist die Gebirgsbildung eine CO2-Senke, da durch die Erhöhung des Geländes die Verwitterung gefördert wird u. diese benötigt CO2. 7a) Welches sind die Hauptfaktoren, die die Bodenbildung kontrollieren? Boden = Verwitterungsrückstand bzw. belebtes Mehrphasensystem Fest- (Gestein usw.), Flüssig- (Wasser) und Gasphase(CO2, Methan usw.) Faktoren: Klima, Ausgangsgestein, Zeit, Vegetation Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 7b) Beschreiben Sie ein typisches Bodenprofil. 33 / 50 A-Horizont (Oberboden) hoher Humusgehalt (organisches Material) und verarmter Boden (Quarz, Tonmineralien bleiben zurück) B-Horizont (Unterboden) geringer Humus-Gehalt im A-Horizont gelöste Mineralien werden hier ausgefällt (Eisen- und Aluminiumhydroxidhydrate) lösliche Substanzen, wie Calciumcarbonat werden weggeführt C-Horizont (Ausgangsgestein) anstehendes Gestein (= Muttergestein) aufgelockert und verwittert 7c) Welche Mineralien sind für humid-tropische Böden charakteristisch und wie entstehen sie? 7d) Wie heissen fossile tropische Böden und für welchen mineralischen Rohstoff sind sie wichtig? Aluminium- und Eisenoxide bzw. –hydroxide (Kaolinit, Goethit, Hämatit, Gibbsit und Quarz) entstehen, wenn Tonmineralien, die aus verwitterten Silikaten stammen weiter verwittern und dabei ihr gesamtes Silizium und sämtlich anderen Ionen mit Ausnahme von Al und Fe abgeben. Die Zwischenphasen dieser Verwitterung werden im A-Horizont gelöst und im B-Horizont wieder als Oxide und Hydroxide ausgefällt. fossile tropische Böden = Laterite oder Bauxite (überwiegend Al-Hydroxide) Bauxit ist wichtiger Rohstoff für die Al-Gewinnung Residualsedimente, der tropisch-humiden Verwitterung Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 34 / 50 F) Klimatologie 1a) Wählen Sie je ein Beispiel eines äusseren und inneren Klimafaktors und erklären Sie deren Auswirkung auf das Klimasystem äussere Klimafaktoren: nicht durch die Erde beeinflusst, vom Klima unabhängig Solarkonstante Ekliptikschiefe Neigung der Erdrotationsachse gegenüber d. Umlaufbahn, momentan 23.5° Exzentrizität der Erdbahn wie nahe die Erdumlaufbahn der Sonne ist Präzession Kreiselbewegung der Erdachse (benötigt für eine „Umdrehung“ 25'800 Jahre) Erdrotation kosmische Materie innere Klimafaktoren: verändern sich gegenseitig Rückkopplung Masse der Atmosphäre Treibhausgase (H2O, CO2, O3, N2O, CH4, FCKW’s) Aerosole abkühlende Wirkung Vulkanausbrüche Aerosol- und CO2-Ausstoss Wolken halten langwellige Wärmestrahlung zurück (Meer)Eis, Schneedecken, Gletscher Erhöhung der Albedo abkühlend Vegetation Ekliptikschiefe (Erdachsenneigung) Präzession (Kreiselbewegung der Erdachse) Exzentrität der Erdbahn Klimaelemente: werden alle statistisch erfasst 1b) Bei inneren Klimafaktoren handelt es sich um Rück Strahlung kopplungen zwischen Klima Lufttemperatur faktoren und Klimaelementen. Luftfeuchtigkeit Erklären Sie, ob der von Ihnen gewählte innere Klimafaktor mit Niederschlag den Klimaelementen positiv Wind oder negativ gekoppelt ist. Luftdruck Begründen Sie ihre Antwort Bsp: Der innere Klimafaktor „Wolken“ ist mit dem Klimaelement „Lufttemperatur“ negativ rückgekoppelt, denn mit zunehmender Temperatur steigt die Luftfeuchtigkeit und der Wassergehalt in der Atmosphäre nimmt zu, was zu stärkerer Bewölkung führt. Diese reduziert die Einstrahlung auf der Erde und führt folglich zu einer Temperaturabnahme (negative Rückkopplung, da der Prozess der Temperaturerhöhung abgeschwächt wird). 2a) Beschreiben Sie 4 Treibhausgase in der Atmosphäre. Welches sind die 2 wichtigsten? H2O, CO2, O3, N2O, CH4, FCKW’s, Freone (in abnehmender Bedeutung) Wasserdampf und Kohlendioxid sind die zwei wichtigsten Treibhausgase Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) Die Treibhausgase spielen eine wichtige Rolle im Strahlungshaushalt der Erde. Indem sie einen Teil der kurzwelligen Sonnenstrahlung durchlassen, die langwellige terrestrische Ausstrahlung aber absorbieren bzw. davon wiederum einen Teil zum Erdboden zurückstrahlen und den anderen Teil in den Weltraum abgeben erzeugen sie einen Treibhauseffekt. 2b) Beschreiben Sie die Rolle der Treibhausgase in der Strahlungsbilanz an der Erdoberfläche. 2c) Beschreiben sie zwei mögliche Folgen eines verstärkten Treibhauseffektes. Folgen Anstieg der Temperatur Meeresspiegelerhöhung durch Abschmelzen der polaren Eiskappen Zusammenfallen der Tiefenwasserzirkulation Gletscherschmelze niedrigeres Albedo wegen fehlendem Schnee/Eis stärkere Erwärmung Schmelzen des Permafrostes erhöhter Methanausstoss erneute Verstärkung des Treibhauseffektes 3a) Nennen Sie zwei Gründe, warum eine Schneedecke das Klima stark beeinflusst. 35 / 50 Erhöhtes Albedo verhindert Erwärmung durch Rückstrahlung Isolierung des Bodens Vegetation vor Kälte geschützt 3a) Wie wirken Ozeane auf das (i) wirken ausgleichend auf die Jahresmitteltemperatur, mehr Niederschlag Klima? Nennen Sie je eine gemässigtes, niederschlagreiches Klima wichtige Wirkung auf: (ii) Wärmetransport an die Polen durch die Meeresströmung (i) das lokale Klima küsten Golfstrom, Conveyor-Belt naher Gebiete Ausgleichung des Wärme-Defizits an den Polen durch Wärme-Überschuss (ii) das globale Klima am Äquator 4a) Innere/äussere Klimafaktoren. Erklärung und Bsp. 4b) Positive/negative Rückkopplung. Erklärung und je ein Beispiel. Positive Rückkopplung Prozess wird verstärkt T steigt Abnahme der Schneedecke stärkere Absorption der Sonneneinstrahlungen T steigt … vgl. (1a) Negative Rückkopplung Prozess wird geschwächt T steigt stärkere Verdunstung mehr Wasser in der Atmosphäre mehr Bewölkung weniger Sonneneinstrahlung auf der Erde T sinkt 4c) Erklären Sie den Treibhauseffekt. Kurzwellige Strahlung dringt durch die Atmosphäre auf die Erde und wird dort in langwellige Wärmestrahlung umgewandelt Diese langwellige Strahlung wird von Treibhausgasen nicht durchgelassen sondern reflektiert wärmer Temperatur auf der Erde ohne natürlichen Treibhauseffekt: -18 °C, mit 15 °C Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 36 / 50 Uratmosphäre 5) Beschreiben Sie den Vorgang von der Uratmosphäre durch vulkanische Entgasung entstanden bis Heute, was geschah mit bestand möglicherweise aus denselben Gasen, die auch heute von Vulkanen dem vielen CO2? freigesetzt werden: CO2 (98%) N2 (1.9%) Wasserdampf, H, und andere Gase. (Tipp: C-Kreislauf) Es gab damals kein freies O2 in der Atmosphäre! heutige Atmosphäre v.a. N2 (78%) und O2 (21%) sowie geringe Mengen CO2 (0.086%) und Edelgase Prozesse, die zur heutigen Zusammensetzung führten Das freie O2 hat sich erst in der Atmosphäre angereichert, nachdem sich erstes Leben entwickelt hatte. Die photosynthetisch aktiven Organismen setzen mit Hilfe von Sonnenlicht Wasser und CO2 in organische Substanz um wobei O2 frei wurde. CO2 wurde so allmählich dem System entzogen und die Atmosphäre mit O2 angereichert. Der Wechsel von einer sauerstofffreien zu einer sauerstoffreichen Atmosphäre fand vor ca. 2 Mia.J statt. Orogenese (sofern nicht vulkanisch) und damit Verwitterung wirken zudem als CO2-Senken. Der absolute Stichstoff-Betrag war vermutlich relativ konstant. exogene Reservoire in denen der Kohlenstoff verschwunden ist Ein Teil des Kohlenstoffes, welcher durch Photosynthese in organisches Material eingebaut wurde, kann heute in Sedimenten (Schwarz-Schiefer, Kohle, Erdöl, Erdgas) gefunden werden. Ein grösserer Teil wird als HCO3 im Wasser gelöst (durch Gleichgewichtsreaktionen bei biologischen Abbauprozessen oder bei chem. Verwitterung). Dieses Hydrogencarbonat-Ion kann zusammen mit dem Ca-Ion als Karbonmineralien ausgefällt werden. Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 6) Erklären Sie das globale Windsystem. 37 / 50 Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 38 / 50 7) Erklären Sie den Wasserkreislauf. 7a) Erklären Sie die Eiszeiten. Der Verdunstungsüberschuss über dem Meer wird durch den Niedrschlagsüberschuss über dem Land wieder ausgeglichen. Eiszeiten: Zeitabschnitt, in welchem weltweit niedrige Temperaturen auftraten, die zu Gletschervorstössen und Inlandeisbildungen führten. Grund: Milankovic-Hypothese: zyklische Veränderungen in den Orbitalparametern Kontinentalverschiebung Änderung der Meeresströmung Treibhausgas-Emission usw. 7b) Wann war d. max. Ausdehnung d. jüngsten Vereisung? vor ca. 18'000 Jahren (Würm-Maximum 7c) Mit welchen radiometrischen Datierungsmethoden wurde dieses Alter bestimmt? Radiokarbon-Methode (C14-Methode) Funktionsweise der Methode vgl. 5a) Sedimentologie Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 7d) Wann erwarten wir den Anfang der nächsten Eiszeit? In 100 Jahren, zwischen 1000 und 10'000 Jahren oder nie? 7e) Was werden die Konsequenzen einer neuen Eiszeit für die Erdoberfläche sein? 8a) Im Roten Meer haben Taucher vor der Ägyptischen Küste in 100 m Wassertiefe ein Korallenriff gefunden. Die Datierung der Korallen ergab ein Alter von 18'000 Jahren. Welche Datierung wurde dabei angewendet? 8b) Erklären Sie das Prinzip dieser Methode. 8c) Von Korallen weiss man, dass sie knapp unterhalb der Wasseroberfläche leben. Wie kann man erklären, dass das Riff heute in 100 m Tiefe liegt? 39 / 50 In den ca. letzten 800'000 Jahren gab es 4 grosse Vereisungsperioden (Günz, Mindel, Riss und Würm) mit mehreren kleinen Schwankungen dazwischen. Hypothesen wie z.B. die Milankovic-These vermuten zyklische Veränderungen in den Orbitalparametern als Ursache für die Klimaschwankungen. Von diesem Standpunkt aus gesehen, sollten wir von der heutigen Warmphase direkt in eine neue Eiszeit (in 1000 bis 10'000 Jahren) laufen. Die heutige Diskussion über Klimaerwärmung usw. lassen aber auch die Möglichkeit zu, dass das seit ca. 2.5 Mio.J (Quartär) kältere Klima in einen neueren wärmeren Gleichgewichtszustand übergehen könnte, wie er z.B. aus dem Mesozoikum (vor c.a. 250 Mio.J) bekannt ist. Somit käme für eine längere Zeit keine Eiszeit mehr zustande. Vergrösserung der kontinentalen Gebiete und Verlandung der Schelfe wegen Meeresspiegelabsenkungen von ca. 100 m. Grosse Gebiete im Norden (und Süden) sowie topographisch höher gelegene Gebiete würden unter grossen Eismassen verschwinden. Erhöhung des Erosionspotentials in Bergregionen, Gletscher werden z.B. Alpenlandschaften neu formen. Anpassung der Vegetation an das kältere Klima bzw. Abwanderung in südlichere Gebiete. Landwirtschaft in den gemässigten Breiten würde schwierig bis unmöglich usw. Isotopenstratigraphie weitere Methoden: - Sequenzstratigraphie - evtl. Biostratigraphie, wobei vermutlich die geologisch kurze Zeit von 18'000 Jahren für dies Methode nicht ausreicht 16 18 Das Verhältnis von O-Isotopen zu O-Isotopen im Meerwasser ist abhängig von der auf dem Kontinent akkumulierten Eismasse, da bei der Verdunstung 16 bevorzugt das leichtere O-Isotop aus dem Wasser in die Gasphase übergeht und von dort durch Niederschlag (Schnee) auf den Kontinent fällt und im Eis akkumuliert wird. Da während glazialen Zeiten mehr Eis auf dem Kontinent liegt, als während Interglazialzeiten und somit mehr leichtere Sauerstoffisotope im Eis gebunden 16 18 sind, steigt das Verhältnis von O-Isotopen zu O-Isotopen im Meerwasser. Karbonatmineralien, die während einer kühlen Phase im Meer biogen auskristallisiert wurden, widerspiegeln dieses Verhältnis. Durch genaues Studium von Interglazial- und Glazialzeiten, die mit der C14Methode datiert wurden, und deren Vergleich mit pelagischen (offenmeer) Karbonatablagerungen konnte so eine Isotopenstratigrapie-Meisterkurve erstellt werden. Das Alter des Riffs kann nun durch Vergleich der gemessenen Isotopenwerte im Korallenkalk mit der kalibrierten Referenzstratigrapie bestimmt werden. Die radiometrische Datierung mit Cäsium funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie die C14-Methode. Entweder durch Meeresspiegelanstieg oder tektonische Subsidenz 100 m in nur 18'000 Jahren sind für eine tektonische Subsidenz unrealistisch kurz Meeresspiegelanstieg. Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 9) In der Region Zürich sind zahlreiche Moränen mit einem Alter von 18'000 Jahren bekannt. Benutzen Sie Ihr Wissen über das Erdsystem, um eine Verbindung zwischen dem versunkenen Korallenriff im Roten Meer und den Moränenablagerungen im Raum Zürich herzustellen. 40 / 50 Während den Eiszeiten akkumulierte sich sehr viel Wasser in Form von Eis auf den Kontinenten und an den Polen Meeresspiegel sinkt. Zudem hat das Wasser bei kühleren Temperaturen eine geringere thermische Ausdehnung wiederum tieferer Meeresspiegel. Die Moränen wurden durch Gletscher gebildet, die auf früher vom Meer bedeckten Gebieten entstanden. Das Korallenriff entstand im Flachwasser, das durch die starke Eisbildung verursacht wurde. Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 41 / 50 e) Geologie der CH Der Raum – die Zeit: Eine Entdeckungsgeschichte 1) Welches sind die wichtigsten wichtigste Bauelemente: tektonischen Bauelemente der Decken Alpen = Deckengebirge Alpen (1 Punkt) - Helvetikum Nordrand der Tethys - Penninikum zentrale Tethys tektonisch höher - Ostalpin südliche Tethys höchster Deckenkomplex kristallines Grundgebirge variszische Unterlage der Decken z.T. mitverfaltet Südalpin als separates Bauelement abgetrennt südlich der Insubrischen Linie (tektonische Grenze zw. der afrikanischen und eurasischen Platte) alpin-unmetamorph Europa N Afrika / Apulien S Briançonnais („Iberien“) Piemontesischer Trog (tief) Wallisertrog (mittel tief) Helvetikum Nord- Mittel- Süd- Ostalpin / Südalpin Penninikum 2a) Wie definieren Sie eine Decke? (1p) Decke (= Überschiebung) Durch tektonische Vorgänge von ihrem Standort wegbewegte/überschobene Gesteinsmasse. entsteht bei starkem Zusammenschub aus überkippten, abgescherten Falten entspricht einem ursprünglichen Ablagerungsraum der Tethys (300 km breit) Unterscheidung aufgrund der Lage in der Tethys und Stratigraphie In die Deckenbildung können nicht nur die auf dem Grundgebirge aufliegenden Sedimente mit einbezogen werden, sondern auch Teile des durch tektonische Brüche zerschuppten Grundgebirges. 1. Falte schwacher Schub + + + + + + ++ + 2b) Weshalb hat die Erkenntnis, dass die Alpen ein Deckengebirge sind, so lange keine Anerkennung gefunden? (1p) 2. liegende Falte starker Schub ++ + + ++ + 3. Decke sehr starker Schub + + ++ ++ + Deckengebirge durch enorme Krustenverkürzung entstanden (Tethys-Meer war ca. 300 km breit). Entstehung der Decken nur mit Theorie der Plattentektonik erklärbar setzte sich erst in den 1960er durch (Seafloor-Spreading, magnetisches Streifenmuster erst da messbar) Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 3a) Definieren Sie die Begriffe „Fazies“ und „Formation“ (1p) 42 / 50 Fazies bei Sedimenten - Beobachtbare physikalische, chemische und biologische Eigenschaften eines Gesteins, die insgesamt eine möglichst objektive Beschreibung ermöglichen. - widerspiegelt Ablagerungsbedingungen und Ablagerungsraum des Gesteins - erstmals von A. Gressly definiert: „Der gesamte sedimentologische, paläontologische und mineralogische Charakter eines Gesteins.“ bei metamorphen Gesteinen - Umfasst alle Gesteine verschiedener Zusammensetzung und Herkunft, die während der Metamorphose in einem bestimmten P-T-Bereich geprägt worden sind. Formation Erkennbare Einheit in einer sedimentologischen Abfolge (bestimmter Faziestyp) Basiseinheit für die Benennung der Sedimente in der Stratigraphie. 3b) Wie konnte man erkennen, dass das Grundgebirge nicht in die alpine Sedimente eingedrungen ist, sondern dass es als Unterlage der alpinen Sedimente diente? (2p) Das Grundgebirge ist die Unterlage der alpinen Sedimente, weil: Man findet Gerölle in den Sedimenten, die direkt aus dem kristallinen Untergrund stammen Kristallin keine Intrusion Die kristallinen Gesteine sind oft älter als die Sedimente und mit ihnen mitverfaltet Kristallin kann nicht Intrusionen sein (Sequenzstratigraphie) So werden z.B. Juragesteine mit Porphyrgeröllen von Kreide- und Tertiärgesteinen überlagert, die mit ihnen mitverfaltet sind tertiäre Verfaltung Das Altkristallin ist meist variszisch. +++++++++++++++++ + + + + + + + + + +jünger +++++++ +++++++++++++++++ +++ + + + + + + ++ + + + + ++ älter Plattentektonik: Von der Tethys zu den Alpen 1. Übergang Paläozoikum/Mesozoikum 4) Beschreiben Sie kurz die Pangaea beginnt im zukünftigen Alpenraum zu zerfallen wichtigsten plattentektonischen erste kontinentale Grabenstrukturen (ähnlich O’Afrikanischer Grabenbruch) Episoden in der Entwicklung der Alpen (von Pangaea bis zu 2. Trias den heutigen Alpen) (1p) neuer Raum wird geschaffen verstärkte Anzeichen eines Auseinanderbrechens von Pangaea Indiz: mächtige Sedimentabfolgen in der südlichen Trias, dünne im Norden 3. Jurazeit beginnende Entstehung der Tethys 2 Kontinentalränder bilden sich als Folge des Zerbrechens der Pangaea (nördlicher Kontinentalrand: Jura-Helvetikum, Nord- und Mittelpenninikum südlicher Kontinentalrand: am Rande des südlichen Kontinents) 4. Spät-Jura kontinuierliche Auseinanderbewegung von Afrika/Apulien und Europa neuer Ozean entsteht, charakterisiert durch ozean. Kruste u. Mantelgestein (Serpentin, Gabbro, Basalt) wenig früher bildete sich der Atlantik zwischen Europa/Afrika und Amerika 5. Spät-Jura und frühe Kreide Öffnung der Tethys begleitet von Bew. entlang ozean. Transform-Brüchen komplizierte kleine Ozeanbecken (wie Golf von Kalifornien) entstehen am Tethys-Nordrand (Wallisertrog, Briançonnais) 6. Mittlere Kreide Öffnung des Süd-Atlantiks und Schliessung der Tethys (Drehbewegung der afrikanischen Platte) Beginn der Subduktion des Piemonttrogs Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 43 / 50 7. Früh-Tertiär Kollision eurasische mit afrikanischer Platte europäische Platte wird unter die apulische geschoben Beginn der Alpenfaltung alpiner Deckenstapel mit Apulien als höchstes Bauelement (Ostalpen) subduzierte ozeanische Kruste ist an die Ostalpen angeschweisst (Süd-Penninikum, Piemonttrog) 8. Zusammenfassung Beginn: ein Grosskontinent Anzeichen eines Auseinanderbrechens: neuer Raum wird geschaffen Ausbildung von Kontinentalrändern kontinuierliche Auseinanderbewegung von Afrika/Apulien und Europa neuer Ozean und Transformbrüche Beginn der Subduktion beide Kontinente kollidieren (europäische unter apulische Platte) Alpenfaltung beginnt 5) In welchen Baueinheiten ist nördlich der nördliche bzw. der südliche Helvetikum nördlicher Kontinentalrand Kontinentalrand in den unterste Decke, am weitesten nach norden geschoben Schweizer Alpen erhalten? (2p) nördlich der Linie Chur-Vorderrheintal-Wallis Sedimente: Perm-Tertiär südlich Ostalpin südlicher Kontinentalrand oberstes Bauelement der Alpenfaltung bauen Gebirge östlich der Linie Bivio-Tiefenchastel-Lenzerheide auf nicht mehr viel vorhanden ganzes Engadin, fast das ganze Graubünden, Dent-Blanche-Klippen bestehen aus folgender Gesteinsabfolge: Kristallines Grundgebirge, permische Sedimente und Vulkanite, Trias-Kalke und Dolomite sowie marine Kalke, Mergel und Sandsteine aus der Jura-/Kreidezeit Der Beginn: Pangaea, variszische Gebirgsbildung und Kristallingesteine 6) Welche grossen, präalpinen Gebirgsbildungsphasen sind im Altkristallin aufgezeichnet? (1p) kaledonische (vor ca. 500 – 400 Mio.J) und variszische (vor ca. 360 Mio.J) Gebirgsbildung Kaledonische und variszische Gebirgsbildung Vor ca. 460 Mio.J befand sich auf der Südhemisphäre der grosser Kontinent „Gondwana“. In äquatorialer Breite lagen 3 weitere Nordkontinente (Laurentia, Sibiria und Baltica), die durch einen Ozean von Gondwana getrennt waren. Durch Gondwanas Nordwärtsbewegung kam es zu einer Kontinentalkollision und ozeanische Kruste wurde subduziert. Durch die Kollision vereinigten sich die 3 Nordkontinente und der kaledonische Gebirgszug entstand (heute: Norwegen, Irland, Schottland). Im späteren Paläozoikum wurde ein weiterer Ozean subduziert und Gondwana und Laurasia kollidierten, was zur Bildung des variszischen Gebirges (Schwarzwald/Vogesen getrennt durch den Rheingraben, Spanien ohne die alpinen Pyrenäen, Aarmassiv und Gotthardmassiv), führte. Am Ende des Paläozoikums vereinigten sich die Kontinente zu einem Superkontinenten (Pangaea) Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 44 / 50 Zusammenfassung vor 500 – 400 Mio.J - erster grosse Ozean (Iapetus-Ozean) verschwindet - es kommt zur Subduktion und Kontinentalkollision kaledonisches Gebirge entstand 7a) Weshalb musste die NAGRA ihr Projekt „Kristallin“ (Atommüll ins Grundgebirge) aufgeben? (1p) vor 360 – 260 Mio.J - Reihscher Ozean verschwindet variszisches Gebirge entstand Pangaea entsteht (225 Mio.J) Trias- (und Perm-) Sedimente lagern auf dem kristallinen Grundgebirge Fälschlicherweise nahmen die NAGRA-Geologen ein kontinuierliches Abfallen des kristallinen Grundgebirges südlich des Schwarzwaldes an (tektonisch ruhiger als die Zentralalpen). Somit wäre die Sedimentschicht nur relativ dünn gewesen. Stattdessen fanden sie einen Sediment-Trog (Perm-Karbon-Trog?) vor. Das NAGRA-Projekt wurde nicht eingestellt, weil sie zu tief bohren mussten (eher ein Vorteil, denn je tiefer umso sicherer und technisch durchaus machbar) Das Problem ist, dass in den Permokarbon-Trögen die wichtigsten Grundwasserflüsse des Mittellandes liegen zu grossen Risiko der Grundwasserverschmutzung bei einem Leck/Unfall 7b) Beschreiben Sie die Beziehung Grundgebirge – Sediment im Untergrund der Nordschweiz (1p) Nord-Schweiz subalpine bzw. Süss- und Meerwasser Molasse überdecken das Grundgebirge In der Molasse sind verschiedene mit Sedimenten gefüllte Tröge zu finden. subalpine Molasse besteht aus Gesteinen der UMM und USM von ihrer ursprünglichen Unterlage abgeschert vermutlich im frühen Miozän (Mittel-Tertiär) von helvetischer Decke überfahren Decke drückte auf Molasse Schrägstellung (Crèmeschnitten-Effekt) Höhepunkt der Verfaltung und Kompression während der Jurafaltung leicht metamorphisiert (kristallinisierte Konglomerate?) Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 45 / 50 Trias, der Beginn eines Ozeans (Salz: Rifting und erste marine Ablagerungen in der Trias) 8) Wie charakterisieren Sie die germanische Trias? (1p) weit verbreitete Gesteinsformation (-abfolge) feinere Unterteilung der typischen Trias-Abfolge Bundsandstein-MuschelkalkKeuper (älteste zuerst) folgende Gesteinsformation ist typisch: - Keuper (rote Sandsteine / Tonsteine) - Oberer Muschelkalk - Anhydrit-Gruppe - Unterer Muschelkalk - Bundsandsteine alle Ablagerungen stammen aus flachen, kontinentalen Becken Helvetikum Nord- und Mittel-Penninikum reine Kalke selten in der Trias Ablagerungsraum der germanischen Trias stark von Flüssen beeinflusst schütten Sand und Ton in das flache Küstenmeer oft Strömungssignaturen (erkennbar an Schrägschichtung) in den Gesteinen Fossilien aus küstennahen Gebieten ebenfalls häufig typisch für die Trias sind Salzablagerungen (v.a. Steinsalze) alpine Trias 9) Wie unterscheiden sich alpine und germanische Trias? viel mächtigere Gesteinsabfolgen, da Ablagerung mit Subsidenz Schritt hielt stärkere Ablagerung wegen tektonischen Bewegungen im Ost- und Südalpin (2p) kein Steinsalz, wenig Evaporite Meer zu tief zuwenig starke Verdunstung um Steinsalz bilden zu können (Calcit Dolomit Gips/Anhydrit Steinsalz andere Salze) für die Salzausfällung braucht es starke Verdunstung Ausfällung nur bis und mit Gips germanische Trias keine Subsidenz geringmächtige Abfolgen flacherer Ablagerungsraum höhere Verdunstung viele Evaporite grosse Salzlager 10) Weshalb zeichnet man zwischen Jura und Helvetikum eine Insel ein, die bis in den Lias hinein existiert haben sollte? Was für Indizien findet man in den Gesteinen? (3p) 11) Mit welchen heutigen Ablagerungsmilieus lassen sich die Triassedimente, die man am Mte San Giorgio findet vergleichen? (4p) Verteilung der Triassedimente gibt Hinweise auf Wechselwirkung zwischen Ablagerung und Erosion Rückschlüsse über damalige Küstenlinie möglich Erkennungsmerkmal von Inseln: lückenhafte Gesteinsabfolge Sind Flachwassersedimente nur schwach vorhanden oder fehlen sie, ist das ein Indiz dafür, dass zu dieser Zeit kein Meer vorhanden war, sondern eine Insel bzw. Festland Dies ist im Schwarzwald zu beobachten, wo Buntsandsteinablagerungen fehlen Region war zu Beginn der Trias ein Insel/Hochzone Später wurde die Schwarzwaldschwelle episodisch überflutet und Muschelkalke wurden abgelagert. Kohle- und Seeablagerungen sind immer wieder in Sedimentabfolgen des Oberen Muschelkalkes und des Keupers zu finden geringer Meereseinfluss kontinentales Randgebiet Jura-Deutschland wurde immer wieder vom grossen Meeresgebiet im Süden abgeschnitten mächtige Dolomit- und Kalkablagerungen mit Sedimentstrukturen und Fossilienindikatoren, die auf warmes Flachmeer als Ablagerungsmilieu hinweisen (z.B. Mittel-Trias Saurierfundstelle) ähnliche Bedingungen wie z.B. heute in der Karibik Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 12) Was ist typisch am Klima der Trias? (5p) 46 / 50 Evaporit- (v.a. Salz), Flachwasserkalk- und Dolomitablagerunen weisen auf trockenes, warmes Klima hin. Trias ist in äquatorialen Gebieten durch trockenes und trocken/nasses Monsunklima geprägt. Zonale Windmuster werden durch Nord-Süd-Muster auf dem PangaeaGrosskontinent ersetzt, wegen extremen Druckunterschieden zwischen Nordund Südpangaea. Jurazeit (210 – 145 Mio.J): Ein Kontinent bricht auseinander 13) Wie charakterisieren Sie die tektonischen Prozesse des Jura? (1p) Ozean öffnet sich Die Gesteinsabfolge im Jura ist vorwiegend in einem flachen Schelfmeer abgelagert worden Evaporite und Sandsteine fehlen Ein Wechsel von kalkigen und mergligen/tonigen Abfolgen deutet auf variierende Ablagerungsbedingungen im Juraflachmeer hin. In der Jurazeit gab es im alpinen Tethysraum grosse tektonische Veränderungen. Der nördliche europäische (Ablagerunsräume des Juragebirges, helvetischer Faziesgürtel, Walliser-Trog, Briançonnais) und der südliche apulische (küstennahes Gebiet von Apulien, Ostende der Südalpen) Kontinentalrand entwickelten sich. am nördlichen Tethys-Kontinentalrand - Fazies der Juragebirge-Sedimentgesteine (Flachmeer): Gleichgewicht zwischen Sedimentation und Subsidenz - Helvetischer Ablagerungsraum: grosse Mächtigkeitsunterschiede zwischen Nord und Süd Zunahme der Mächtigkeit nach Süden zunehmende Subsidenz des distalen (=weit entfernten) Teils - Penninikum mächtige, aber schlecht datierte Sedimente Breccienablagerungen verbreitet (Falknis- und Schamserdecke) am südlichen Tethys-Kontinentalrand - weniger Detrituszufuhr von Kontinenten - Flachwasserkalke, offenmarine (= pelagische Kalke) - Mergel und Tiefseesedimente als Signatur gelten: Breccien: am Berghang von Hochzonen z.B. Briançonnais) in Becken als Spaltfüllung steile Flanken Felsstürze in maritimen Milieu Wo findet man solche Sedimente in der Schweiz? (2p) Turbiditätsströme Turbidite pelagische Sedimente und Tiefseesedimente (Südpenninikum) 14) Wie manifestiert sich das Zerbrechen eines Kontinentalrandes in den Sedimenten des südlichen Kontinentalrandes? Entstehung der Breccien Im Tessin kann beobachtet werden, wie der Kontinent entlang von listrischen (= schaufelförmigen) Bruchzonen gestreckt und zerbrochen wurde. In den sich entwickelnden Becken (z.B. Piemonttrog) lagerten sich mächtige Sedimentserien ab. Breccien entstanden als Spaltfüllung entlang der Bruchzonen (Risse/Spalten), die als Resultat der tektonischen Aktivität die bereits verfestigten TriasAblagerungen durchzogen. Bsp: Arzo-Breccie am Mte San Giorgio Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 15) Beschreiben Sie wie der Deckenbau des Helvetikums strukturiert ist und wie die Decken des Helvetikums paläogeographisch einzuordnen sind. Sie müssen die Deckennamen nicht kennen, sollen aber zwischen den versch. Stockwerken unterscheiden. (3p) 47 / 50 nördliche Einheit dünner, weil die Subsidenz im Süden grösser ist und damit der Ablagerungsraum ebenfalls vergrössert wird mächtigere Schichten südliche Schichten werden über die nördlichen geschoben fast die gleichen Sedimente wie im Jura (v.a. Kreide/Kalke) geringere Mächtigkeit der Kreidezeit-Ablagerungen, als von denjenigen aus der Jurazeit. Tektonik und Sedimentation: Vom Flysch zur Molasse 16a) Was für Sedimente bauen Sedimente der OSM die Obere Süsswassermolasse fluviale Grobbkies-Ablagerungen (Hörnli- und Napfschttfächer) auf (Bsp. Querschnitt Tösstal – typisch: Konglomerate und Breccien Zürich, oder Napf – Solothurn)? auch Sandsteine, Mergel und limnische Kalke (0.5 p) keine Flachwasserablagerungen (Evaporite typisch für Meeresmolasse) 16b) Wie muss man sich den Vorlandbecken-Ablagerungsraum während der Bildung der Oberen Süsswassermolasse vorstellen? (0.5 p) Vorlandbecken-Ablagerungsraum wieder trockengelegte Vorlandsenke kein Meerwasser 2 grosse Schuttfächer (fluviale Grobkiesablagerungen, Hörnli- und Napfschuttfächer) erstrecken sich weit in die wieder trockengelegte Senke Am alpennahen Rand der Fächer brachten keisführende Flüsse viel Sedimente (Kies, bis 1500 m mächtig) in die Vorlandsenke. 17) Was verstehen Sie unter dem Begriff „Subalpine Molasse“? (2p) alpennah: grössere Parktikel Nagelfluh im Tösstal und Napf weiter weg: feineres Material Sandstein bei Zürich/Küsnacht und Solothurn nördlicher Rand der Molasse: vulkanische Aktivität OSM, OMM, USM, UMM keine tektonische Einheit, sondern stratigraphische Abpfolge Diese Sedimente sind heute zu Konglomeraten (= Nagelfluh), Sandsteinen, Mergel und wenig dazwischen liegenden Seekreidekalken verfestigt. Vor und zwischen den Schuttfächern transportierten mäandrierende Flüsse auf einer Schwemmebene Sande und Sedimente der Silt- und Tonfraktion. Darin findet man Seeablagerungen (grosse Fossilvergesellschaftungen) von Oensingen (Bodensee). überfahrene, abgescherte, durch Überschiebung gekennzeichnete Molasse schräg gestellt, da von alpiner Front überfahren (Mittelland-Molasse hingegen, kaum von Alpen-Faltung beeinträchtigt) besteht aus UMM und USM durch Kompression leicht metamorphisiert (Kristallin-Konglomerat?) Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 48 / 50 Juragebirge und Rheingraben 18a) Charakterisieren Sie den Faltenbau des Juragebirges (Typ der Falten, Bezug zur Unterlage). (0.5p) von Faltenschar aufgebaut vorwiegend aus mesozoischen (Trias/Jura/Kreide) Kalken und Mergeln, die am Tethys-Nordrand abgelagert wurden junges Gebirge (ca. 6 Mio.J) von Genf bis Baden (Lägeren) Faltenstil - zerbrochene Fazies - manchmal von kleineren Überschiebungen durchsetzt - keine Schieferung - Falten im Querschnitt meist fast eckig - steilen, fast vertikale Flanken (Schenkel) und nahezu horizontale Schichtlage im Scheitel (Kofferfalten) - Faltenschar oft durch nord-süd gerichtete Störungen unterbrochen - Klus: tiefe Quertäler, durch Flüsse entstanden (Antezedenz) Juragebirge wurde unter geringer Gesteinsbelastung deformiert keine plastische Verformung/Verfaltung der Gesteine Juratypen A) Tafeljura ältester (37 – 23 Mio.J), hat mit den anderen nichts zu tun „Bruchschollenmosaik“ ungefaltete mesozoische Sedimente Sedimentschicht nicht abgeschert vom Untergrund („Schwarzwaldkristallin) Aargau und Baselland, Norden des Juras B) Faltenjura Ketten- und Plateaujura: Kofferfalten Erosion Plateaujura Breite nimmt von Westen nach Osten ab abgeschert Kettenjura Alter 2 – 7 Mio.J - verfaltete mesozoisch/tertiäre Schichtpakete auf ebener Abscherfläche (Triassediment: Evaporite) - untere Trias und Grundgebirge nicht mitverfaltet - Kofferfalten: steile Flanken, flache Hochflächen, entstehen bei spröder Verformung - Plateaujura - Alter wie Kettenjura - Hochfläche auf ca. 1000 m - wie eine ausgeprägte Kofferfalte, in die Mulden „eingegraben“ sind - Westgrenze des Juras - in der Schweiz nur Freiberge (NW-JU) Plateaujura, Rest in Frankreich 18b) Wie unterscheidet sich der Der östlicher Jura unterscheidet sich im Faltenbau vom westlichen Jura: Faltenbau im westlichen Jura Faltenamplituden im Westen grösser als im Osten von jenem im Osten? Weshalb? mehr Überschiebungen im Osten (0.5p) (Grund: Mächtigkeitsunterschiede der mesozoischen Sedimente) Mächtigkeit im Westen grösser (2000 m) als im Osten (700 m) Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 19) Wie können wir das Alter des Juragebirges bestimmen? (2p) Datierung nach geologischen Abfolgen: - Lageregel / Fossilüberlieferung relatives Alter - Korrelation der tektonischen Ereignisse mit der stratigraphischen Abfolge aufgrund der Deformation von Schichtabfolgen und Winkeldiskordanz - Verbandsverhältnisse Jura auch Teil der Alpenfaltung Molasse auch über Jura Faltung jüngste Molassesedimente auf Jura gleiches Alter, spätere Sedimente nicht mehr auf Jura abgelagert Die jüngsten Sedimente (Konglomerate der Vogesen-Schotter), die im Jura mitverfaltet wurden, sedimentierten im späten Miozän (ca. 5 – 7 Mio.J). Als älteste nicht verfaltete Sedimente, findet man Ablagerungen, die im späten Pliozän (2 – 3 Mio.J) gebildet wurden. Das Juragebirge ist ein sehr junges, spätmiozänes und pliozänes Gebirge ungefähres Alter: 6 Mio.J 20) Das Wort Jura hat in der Geologie zwei Bedeutungen: Erklären Sie die beiden Bedeutungen. (3p) 21) Wie erklärt man die Entstehung des Juragebirges im Zusammenhang mit der Alpenbildung. (4p) 49 / 50 1. Name eines Gebirges - zwischen Mittelland und Rheingraben - angrenzende Grundgebirgsmassive: Schwarzwald und Vogesen 2. Zeitabschnitt - 135 – 205 Mio.J vor heute - nach dem Juragebirge benannt - mittlerer Abschnitt des Mesozoikums, unterteilt in Lias, Dogger, Malm. Das Juragebirge entstand dort, wo im Untergrund Trias-Evaporite einen Abscherhorizont für die darüber liegenden mesozoischen Kalke/Mergel bildeten. Im SW und NE verschwindet das Gebirge, wo die Evaporitmächtigkeit abnimmt. Das kristalline Massiv des Schwarzwaldes und der Vogesen bilden das Widerlager, durch das die Auffaltung des Juragebirges erst verursacht. Mit dem Ende der alpinen Faltung wurden die Massive exhumiert (Aarmassiv, Mt. Blanc-Massiv) Sie wirkten wie ein Bulldozer: Horizontalverschiebung der dickeren südlichen Molasse Faltung (nicht Molasse) der dünneren nördlichen Sedimente Entstehung des Juragebirges im Zusammenhang mit der Alpenbildung Im Mittel-Oligozän beginnt die Molasseablagerung im alpinen Vorlandbecken. Die Helvetischen Decken entstehen am Südrand des Aar-Aiguilles-RougesMassives. Im Spät-Oligozän werden die Helvetischen Decken über die älteste Molasse (UMM) überschoben. Mit der der weiteren Verkürzung des Raumes entstehen im Miozän Überschiebungen im kristallinen Untergrund des Aarmassives. Die Verkürzung (ca. 25 km) wird in den Sedimenten durch die Auffaltung des Juragebirges kompensiert. In der Ostschweiz, wo das Juragebirge fehlt, wurde die Raumverkürzung durch grössere Überschiebungen in der subalpinen Molasse kompensiert. Geologie-Prüfungsfragen + Lösungen (Geophysik, Mineralogie und Petrographie, Sedimentologie, Klimatologie, Geologie der CH) 50 / 50 Das Eiszeitalter / Alpen als geologischer Raum 22a) Aus was für Gesteinen besteht der untiefe geologische Untergrund von Zürich? (0.5p) 22b) Wie und wann entstand die Anhöhe des Lindenhofs in Zürich (0.5p) 23) Wer war der Begründer der Eiszeittheorie? Was waren seine wichtigsten Argumente für die Eiszeittheorie und gegen das Sintflut-Bild? (2p) fluviale Schotter glaziale und postglaziale Sedimente aus dem periglazial Bereich Endmoränenmaterial Endmoränen-Wall (Linthgletscher) vor 18'000 bis 20'000 Jahren maximale Würm-Vergletscherung Zürcher-Stadium etwas später (Rückzugstadium) Louis Agassiz erkannte, dass die Erratiker zu gross sind, dass sie von Wasser transportiert werden können.
