Der Einschlag – Impakt

Rieskratermuseum
Nördlingen
MPZ
MuseumsPädagogisches
Zentrum
München
Geografie, Gymnasium – Jgst. 11
Der Einschlag – Impakt
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Begeben Sie sich in Raum C im Dachgeschoss.
Wichtige Informationen zu Meteoritenkratern kann man durch Laborexperimente mit
Kugeln und Sandschichten bekommen.
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1. Betrachten Sie das Video (5 Min.) „Künstliche Meteoritenkrater im Labor“ (Start durch
Knopfdruck) bei 11 und lesen Sie dann die dazugehörigen Texte bei 11.1.
Welche Parallelen lassen sich zwischen einem künstlichen und einem natürlichen
ziehen? Lesen Sie dazu auch bei 13.1 bis 13.5.
! a)Meteoriteneinschlag
ist die entscheidende Voraussetzung, um einem natürlichen Einschlagskrater
recht nahe zu kommen?
! b)beimWasExperiment
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c) Wo hinkt der Vergleich des Experiments mit einem realen Einschlag?
© MPZ 2003 Joachim Stoller
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2. Ergänzen Sie die Definition des Begriffes Stoßwelle auf dem Lexikonblatt.
Informationen dazu finden Sie bei 13.1.
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3. Betrachten Sie die Bilder bei 13.1 bis 13.5.
Der Vorgang der Kraterbildung ist hier anhand des Barringer-Kraters in Arizona erklärt.
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Übertragen Sie die Entstehung des Barringer-Kraters auf die Phasen der
Rieskraterbildung.
Ordnen Sie den Abbildungen auf dem Blatt passende Stadien zu und beschreiben Sie
sie jeweils kurz mit eigenen Worten.
Hinweis: Die Abbildungen bei 13.3 und 13.4 sollen zu einem Stadium
zusammengefasst werden.
Als mögliche Phasen stehen zur Auswahl: Exkavationsstadium – Abschluss der
Kraterbildung – Kontaktstadium – Kompressionsstadium.
Hilfen finden Sie in Raum D bei 20.
Beachten Sie, dass der Riesmeteorit kein Eisenmeteorit, sondern ein Steinmeteorit war.
Phasen der Rieskraterbildung
Beschreibung
© MPZ 2003 Joachim Stoller
Bildquelle: Schieber M. und Pösges, G.: Das Rieskrater-Museum Nördlingen, Museumsführer, München 2000
Somit ergibt sich ein ungefähre Gesamtdauer des Vorgangs von ........... Minuten.
© MPZ 2003 Joachim Stoller
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4. Betrachten Sie das Klötzchenmodell zur Stoßwelle bei 13.3.4 und lesen Sie bei
13.1.
Beobachten Sie beim Zusammenschieben die relative Lage Ihrer schiebenden Hand
der Stelle, an der sich gerade die Lücke zwischen den Klötzchen schließt.
! a)zuBeschreiben
Sie mit eigenen Worten, was mit diesem Modell veranschaulicht werden
soll.
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Jedes Modell hat seine Grenzen.
b) Was kann mit diesem Modell nicht dargestellt werden?
5. Bei 14.1 und 14.2 wird die „Impaktmetamorphose“ der Gesteine beschrieben.
! a) Fassen Sie stichpunktartig zusammen.
b) Geben Sie nun mit eigenen Worten eine Definition auf dem Lexikonblatt für
! „Impaktmetamorphose“.
© MPZ 2003 Joachim Stoller
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Der Einschlag – Impakt
Lösung
1.a)
" Es kommt zur Materialverdichtung aufgrund der entstehenden Stoßwelle.
" Es entsteht ein Krater mit einem wesentlich größeren Durchmesser als das
Projektil.
" Der Krater besitzt einen aufgewölbten Rand.
" Die bisherige Gesteinsschichtung wird umgekehrt („auf den Kopf gestellt“).
" Je nach Gesteinstiefe wird Material unterschiedlich weit ausgeworfen.
" Ein geringer Teil des getroffenen Gesteins wird aufgeschmolzen und
schlackenartig verbacken (→ Suevit, Breccie).
" Nachweis von sehr hoher Temperatur und sehr hohem Druck im
Kraterzentrum.
b)
Man benötigt eine sehr hohe Geschwindigkeit des Projektils: z.B. bei einem 1 g
schweren Projektil 23 000 km/h.
c)
Im Versuch wird Sand als Material verwendet; es gibt somit keine festen
Gesteinsschichten.
2.
Stoßwelle: Kompressionsfront durch den Aufschlag des Projektils, die sich mit
sehr hoher Geschwindigkeit (16 – 23 km/s) im Gestein nach unten bewegt. Sie
führt zur starken Erhitzung des Gesteins und hat Verdampfung und Verflüssigung
zur Folge.
3.
Kontaktstadium:
Aufschlag und Eindringen des Projektils in den Untergrund. Der Auswurf beginnt:
„Jetphase“ (Auswurf mit 20 km/s). Meteorit (= Projektil) und Gestein werden
extrem komprimiert. Eine Stoßwelle breitet sich im Gestein mit hoher
Geschwindigkeit (23 000 km/s) aus.
© MPZ 2003 Joachim Stoller
Kompressionsstadium:
Abbremsen des Projektils und Beginn der Gasexplosion
Der Auswurf des geschmolzenen oder zertrümmerten Gesteins ist in vollem
Gange. Der Auswurfkegel erweitert sich mit dem wachsenden Krater anfangs
extrem schnell. Meteorit und Gesteine werden extrem komprimiert. Durch die
Abbremsung des Meteoriten erfolgt eine starke Erhitzung. Entstehender
Gesteinsdampf expandiert explosionsartig.
Exkavationsstadium:
Ballistischer Gesteinsauswurf und Kraterwachstum
Ausgeworfenes Gestein bewegt sich auf Flugbahnen und beginnt sich am
Kraterrand abzulagern. Im Zentralbereich des Kraters schießt pilzartig eine heiße
Glutwolke aus verdampftem Gestein, Schmelze und Gesteinstrümmern senkrecht
in eine Höhe von über 10 km. Das Zurückfallen der Auswurfmassen beginnt.
Abschluss der Kraterbildung:
Ende der Massenbewegung
An den steilen Kraterwänden sind bergsturzartige Rutschungen von
Gesteinsmassen im Gange. Sie bewirken eine Verflachung der schüsselförmigen
Hohlform und eine Vergrößerung des Kraterdurchmessers.
Somit ergibt sich eine ungefähre Gesamtdauer des Vorgangs von 5 Minuten.
4.a)
Die Stoßwellenfront hat eine höhere Geschwindigkeit als das nachströmende
Gestein. Die Geschwindigkeit der Hand entspricht der Nachströmgeschwindigkeit
des Gesteins. Geschwindigkeit der Stelle, an der sich die Lücken schließen =
Stoßwellengeschwindigkeit.
Das Ausgangsgestein wird auf einen Bruchteil des Ausgangsvolumens
zusammengeschoben.
b)
Starke Erhitzung des Gesteins beim Zusammenpressen
5.a)
Eine Druckwelle (Stoßwelle) breitet sich halbkugelschalenartig in den
Gesteinsuntergrund aus.
Druck und Temperatur nehmen vom Zentrum des Einschlags rasch nach außen
hin ab (im Zentrum sind es 4 – 8 Millionen atm und einige 10 000 °C).
Kurz vor dem Auswurf lässt sich das Gestein in folgende Zonen unterteilen:
Zone 5:
Verdampfung
Zone 4:
Aufschmelzen
Zone 3:
Teilaufschmelzen
Zone 2:
Mineralumwandlung
Zone 1:
Mechanische Deformation
Zone 0:
Zerbrechen
b)
Impaktmetamorphose:
Veränderung von Gesteinen durch den Einschlag eines Himmelskörpers mittels
sehr hohen Drucks (100 000 bis 600 000 atm)
© MPZ 2003 Joachim Stoller