ungezippt

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