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