Einführung in die Geologie Übersicht
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Einführung in die Geologie Teil 1: Das Universum und die Entstehung von Planeten Prof. Dr. Rolf Bracke Internationales Geothermie Zentrum Lennershofstraße 140 44801 Bochum Übersicht • • • • • Das Universum Entstehung des Sonnensystems Die Sonne Die Planeten Der Mond Das Universum • Alter: etwa 12 bis 13,5 Milliarden Jahre • Beobachtbarer Bereich: z.Z. ca. 13-15 Milliarden Lichtjahre Quelle: Atlas of the universe Strukturen innerhalb des Universums • • • • • • Filamente und Voids Superhaufen Galaxiehaufen Galaxien Sternhaufen Planentensysteme • • • • • Sterne Planeten Monde Asteroiden und Kometen Meteoride Quelle: Die Erde Verlag: DK Quelle: Atlas of the universe Quelle: Atlas of the universe Entstehung des Sonnensystems Ungeordnete Wolke: Rotierende Scheibe: Emporjagendes Gas: - Gas- und Staubpartikel, Reste explodierter Sonnen treffen zufällig aufeinander - Wolkenkern zog weitere Materie an - Gasfontänen reduzieren Drehimpuls - um den Kern rotierende Scheibe ÆGravitationszentrum - Erste Atomkerne verschmelzen - Zunehmende Schwerkraft zieht zusätzliche Masse an ÆProtosonne Quelle: GEOkompakt Nr.1 Entstehung des Sonnensystems Klebriger Staub: Entfesselte Sonne: -Wolkenmasse fast ganz in den Kern gezogen -Planetesimale ziehen Materie an -Staubpartikel prallen gegeneinander ÆPlanetesimale ÆPlaneten entstehen Quelle: GEOkompakt Nr.1 Einteilung des Sonnensystems Innere Planeten Aufbau der Sonne Äußere Planeten Die Sonne Alter: ca. 4,5 Milliarden Jahre Größe: Durchmesser ca. 1,4 Millionen km Hauptbestandteile: Plasma – Heißes Gas aus Wasserstoff und Helium Quelle: GEOkompakt Nr.6 Planetenbahnen der inneren Planeten Quelle: Die Erde Verlag: DK Planetenbahnen der äußeren Planeten Quelle: Die Erde Verlag: DK Innere Planeten Quelle: GEOkompakt Nr.6 Äußere Planeten Quelle: GEOkompakt Nr.6 Entstehung des Mondes Phase 1: Bildung der Proto-Erde vor 4,6 Milliarden Jahren 70 Millionen Jahre danach rast ein Himmelskörper auf die Proto-Erde zu Phase 4: Verdampfte Überreste des Einschlags sammeln sich in einer Wolke Bestandteile kreisen rund um den Planeten gehalten von der Erdanziehung Phase 2: Himmelskörper trifft die Proto-Erde Phase 5: Wolke kühlt ab Materie kondensiert zu Partikeln Kreisende Partikel stoßen gegeneinander und verklumpen Phase 3: Großer Teil des glühend heißen Mantelgesteins wird herausgeschlagen Frei werdende Energie lässt Material verdampfen Phase 6: Ein Klumpen wächst zu einer Größe heran, die ihn in einer dauerhaften Umlaufbahn hält. Quelle: GEOkompakt Nr.1 Der Mond • Mittlere Entfernung zur Erde: 384 403 km • Umfang: 10 920 Kilometer • Oberfläche: 3,796 × 107 km² • mittlere Dichte: 3,341 g/cm³ • Schwerebeschleunigung: 161,93 cm/s² • Oberflächentemperaturen (keine schützende Atmosphäre !): – bei Vollmond: + 120°C – bei Neumond: - 130°C Quelle: esa Aufbau des Mondes Einführung in die Geologie Teil 2: Erdgeschichte Prof. Dr. Rolf Bracke International Geothermal Center Lennershofstraße 140 44801 Bochum Übersicht • Entstehung der Erde • Erdzeitalter Entstehung des Sonnensystems und der Planeten Quelle: GEOkompakt Nr.6 Aufbau und Struktur der Erde Beginn der Differenziation Erdgeschichte (Zeitskala) Quelle: Die Erde; Verlag: DK Erdgeschichte (Zeitskala) Quelle: Die Erde; Verlag: DK Quelle: Die Erde; Verlag: DK Quelle: Die Erde; Verlag: DK Quelle: Die Erde; Verlag: DK Quelle: Die Erde; Verlag: DK Quelle: Die Erde; Verlag: DK Quelle: Die Erde; Verlag: DK Quelle: Die Erde; Verlag: DK Quelle: Die Erde; Verlag: DK Quelle: Die Erde; Verlag: DK Quelle: Die Erde; Verlag: DK Quelle: Die Erde; Verlag: DK Quelle: GEOkompakt Nr.1 Quelle: GEOkompakt Nr.1 Quelle: Die Erde; Verlag: DK Quelle: GEOkompakt Nr.1 Quelle: Die Erde; Verlag: DK Relative geologische Altersbestimmung Fossilien Ordnung der geologischen Abfolge Einführung in die Geologie Teil 3: Aufbau und Struktur der Erde Prof. Dr. Rolf Bracke International Geothermal Center Lennershofstraße 140 44801 Bochum Übersicht • Struktur der Erde • Seismische Wellen – Raumwellen – Oberflächenwellen • Geschwindigkeiten von P- und S-Wellen Differenziation Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Quelle: GEOkompakt Nr.1 Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Raumwellen (Körperwellen) • Primärwellen oder P-Wellen – Ausbreitung analog zu Schallwellen in der Luft – Kompressions- oder Longitudinalwellen • S-Wellen – Scher- oder Transversalwellen Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Oberflächenwellen • Ausbreitung entlang der Erdoberfläche und in den äußeren Schichten (Wellen im Meer) • Geschwindigkeit etwas geringer als S-Wellen • Unterteilung in: – Rayleigh-Wellen – Love-Wellen Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Geschwindigkeiten von P- und S-Wellen vp 4 K P 3 vs U P U P-Wellen Geschwindigkeit S-Wellen Geschwindigkeit mit: mit: K: Kompressionsmodul m: Schermodul m: Schermodul r: Dichte r: Dichte Quelle: The Solid Earth; Verlag: Cambridge (a) 0.2 GPa entspricht einer Tiefe von ca. 6 km (b) 0.6 GPa entspricht einer Tiefe von ca. 18 km (c) 1.0 GPa entspricht einer Tiefe von ca. 30 km Quelle: The Solid Earth; Verlag: Cambridge Quelle: The Solid Earth; Verlag: Cambridge Richtung der P- und S-Wellen sin i1 v1 sin j1 v2 sin i 2 sin j 2 v2 v2 Quelle: The Solid Earth; Verlag: Cambridge • Schattenzone der P-Wellen zwischen 105° und 142° • Schattenzone der S-Wellen zwischen 105° und 180° Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum • Geschwindigkeitsänderungen der P- und SWellen in Abhängigkeit von der Tiefe spiegeln die Abfolge der Schichten des Erdinnern wider Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Quelle: BGR Quelle: BGR Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum
