SYSTEM ERDE IIISYSTEM ERDE IIITeil I - Kontinentale Ablagerungsbereiche
SYSTEM ERDE IIISYSTEM ERDE IIITeil I - Kontinentale Ablagerungsbereiche
Sitzung 01
Grundlagen, Methoden, Konzepte
TermineTermine TermineTermine
Vorlesung/ÜbungVorlesung/Übung Di, 09:15-10:45 UhrDi, 09:15-10:45 Uhr
Mi, 09:15-10:45 UhrMi, 09:15-10:45 UhrHörsaal GeologieHörsaal Geologie
Geländeübung Geländeübung Kontinentale AblagerungsbereicheKontinentale Ablagerungsbereiche
05.06. - 06.06.2009 (Sa/So)05.06. - 06.06.2009 (Sa/So)19.06. - 20.06.2010 (Sa/So)19.06. - 20.06.2010 (Sa/So)
oderoder Marine AblagerungsbereicheMarine Ablagerungsbereiche12.06. - 13.06.2009 (Sa/So)12.06. - 13.06.2009 (Sa/So)26.06. - 27.06.2010 (Sa/So)26.06. - 27.06.2010 (Sa/So)
Bericht = Leistungsnachweis
Arbeitsmaterialien Arbeitsmaterialien Arbeitsmaterialien Arbeitsmaterialien
TaschenrechnerTaschenrechner BuntstifteBuntstifte GeodreieckGeodreieck TransparentpapierTransparentpapier MillimeterpapierMillimeterpapier ReißnagelReißnagel
InhalteInhalte InhalteInhalte
Grundlagen, Methoden, Konzepte Kontrollmechanismen Geophysikalische Methoden Sedimentgefüge Schutt-/Schwemmfächer Fluviatile Systeme Äolische Systeme Deltaische und lakustrine Systeme Glazigene Ablagerungssysteme Lineare klastische Küsten Klastische Schelfbereiche Vulkaniklastika
LiteraturLiteratur LiteraturLiteratur
• READING, H.G. (1996): Sedimentary environments. Processes, facies and stratigraphy, 3. Auflage. Oxford: Blackwell.
• REINECK, H.-E. & SINGH, I.B. (1980): Depositional sedimentary environments.- Berlin: Springer.
• SELLEY, R.C. (1985): Ancient Sedimentary Environments.- London: Chapman & Hall.
• STOW, D. A. V. (2008): Sedimentgesteine im Gelände.- Ein illustrierter Leitfaden.- Heidelberg: Spektrum-Verlag.
• WALKER, R.G. & JAMES, N.P. (1992): Facies models: response to sea-level change.- St. John´s: Geol. Assoc. of Canada.
• SHELL-Legende
Fazies als BegriffFazies als BegriffFazies als BegriffFazies als Begriff
Sedimentäre FaziesSedimentäre Fazies (sedimentary facies) ist ein Typ von Sedimenten & Sedimentgesteinen, die sich durch ihre Geometrie, Lithologie, Sediment-strukturen, Transportarten & -richtungen sowie Fossilinhalte definieren und von anderen unter-scheiden lassen.
"Dropstones", eingebettet in deutlich geschichteten glaziomarinen Sedimenten
Fazies als BegriffFazies als BegriffFazies als BegriffFazies als Begriff
FaziescharakteristikaFaziescharakteristika werden durch das
sedimentäre Milieu kontrolliert, setzen aber
voraus, daß dieses ein akkumulierendes Milieu
(Ablagerungsmilieu) ist.
EErosive, nicht- akkumulierende und
akkumulierende sedimentäre Milieus.
DeflationDeflation AkkumulationAkkumulation
Fazies als BegriffFazies als BegriffFazies als BegriffFazies als Begriff
Faziesassoziationen und Faziesabfolgen Faziesassoziationen und Faziesabfolgen können können durch statistische Verfahren ermittelt werden; oft durch statistische Verfahren ermittelt werden; oft sind sie charakteristisch für ein bestimmtes sind sie charakteristisch für ein bestimmtes sedimentäres Ablagerungsmilieu. sedimentäres Ablagerungsmilieu.
Sedimentäres MilieuSedimentäres Milieu (sedimentary environment) bezeichnet einen bestimmten Teil der Erdoberfläche, der sich durch die herrschenden physikalischen, chemischen und/oder biologischen Bedingungen von seiner Umgebung unterscheidet.
FaziesmodelleFaziesmodelleFaziesmodelleFaziesmodelle
Verwendung des FaziesbegriffsVerwendung des FaziesbegriffsVerwendung des FaziesbegriffsVerwendung des Faziesbegriffs
I. Farbe "Red Bed Facies"II. Lithologie Sandstein-FaziesIII. Fossilinhalt Korallenriff-Fazies
Skolithos-IchnofaziesIV. Geophysik "Blue pattern facies"
Nur rezente Sedimente kann man dem sedimentären Milieu unmittelbar zuordnen; bei der Ansprache fossiler Ansprache fossiler AblagerungenAblagerungen sollte man eine Sedimentfazies auf rein deskriptiver Basis definieren und begründen (z.B. linsenförmige, trogförmig schräggeschichtete Grobsandsteine mit erosiver Basis) und möglichst auf milieubezogene Bezeichnungen (z.B. Fluviatile oder Turbidit-Fazies) verzichten.
Die Walther'sche FaziesregelDie Walther'sche FaziesregelDie Walther'sche FaziesregelDie Walther'sche Faziesregel
aus LINDHOLM (1986)
Walthers Law (1894):Walthers Law (1894): Eine vertikale Faziesabfolge repräsen-tiert sedimentäre Milieus, die auch lateral aneinandergrenzen.
Test von Konformität der Sedimentabfolge; Schichtlücken können unauffällig sein (Konkretionen, Böden) und sehr viel Zeit beinhalten.
Die Walther'sche FaziesregelDie Walther'sche FaziesregelDie Walther'sche FaziesregelDie Walther'sche Faziesregel
Spätes Unter-PermGai-As-Formation
Seen-Ablagerungen
Unter-KreideTwyfelfontein-Formation
Transversaldünen-Ablagerungen
Paläoboden
Diskordanz (c. 120-130 Ma)
KontrollmechanismenKontrollmechanismenKontrollmechanismenKontrollmechanismen
(A) Autozyklische Mechanismen:Durch das Sedimentationsmilieu selbst gesteuert. Beispiel: Rinnenmigration, Barrenmigration
Zur Anzeige wird der QuickTime™ Dekompressor „Sorenson Video“
benötigt.
KontrollmechanismenKontrollmechanismenKontrollmechanismenKontrollmechanismen
(B) Allozyklische Mechanismen:Durch "externe" Einflüsse, wie Klimavariationen, Heraus-hebung der Liefergebiete, Subsidenz des Beckens oder eustatische Schwankungen gesteuert.
DiBiase et al. (2000): Geoscience in Action
Zur Anzeige wird der QuickTime™ Dekompressor „Motion JPEG B“
benötigt.
KontrollmechanismenKontrollmechanismenKontrollmechanismenKontrollmechanismen
(B) Allozyklische Mechanismen:Durch "externe" Einflüsse, wie Klimavariationen, Heraus-hebung der Liefergebiete, Subsidenz des Beckens oder eustatische Schwankungen gesteuert.
Chris Kendall (2004)
Känozoische KüstenentwicklungKänozoische KüstenentwicklungIncised valleysIncised valleys
Känozoische KüstenentwicklungKänozoische KüstenentwicklungIncised valleysIncised valleys
Eine der drei aktiven Rinnen imMündungsbereich des Uniab
Rivers (Blick nach Westen).
"Uniab-Delta" und Uniab-Küstenkliff (Blick nach Süden).
Incised valley fill, Uniab/Namibia
UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethodenDatenquellenDatenquellen
UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethodenDatenquellenDatenquellen
Natürliche und anthropogene Aufschlüsse
Seismik, Bodenradar, Geoelektrik
Bohrkerne, Spülproben
Bohrlochgeophysik
Luft- und Satellitenbilder
Der Rhein zwischen Mannheim und Karlsruhe im Sat-Bild
UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethodenDatenquellenDatenquellen
UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethodenDatenquellenDatenquellen
Kombination Luftbild und Laseraltimetrie (5-fach überhöht)
5 m-Terrasse
8 m-Terrasse
Atlantik
2 m-Terrasse
100 m
UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethodenDatenquellenDatenquellen
UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethodenDatenquellenDatenquellen
Geoarchäologie an der Wiege der Menschheit: Aufnahme von Trenches (Schürfgräben)
UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethodenDatenquellenDatenquellen
UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethodenDatenquellenDatenquellen
Kongruenzanalyse 3D-Seismik Niger-Delta
Zur Anzeige wird der QuickTime™ Dekompressor „Microsoft Video 1“
benötigt.
UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethodenGeometrie/StapelungsmusterGeometrie/Stapelungsmuster
UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethodenGeometrie/StapelungsmusterGeometrie/Stapelungsmuster
Schematische, nicht maßstäbliche Skizzen verschiedener Fazies-architekturen
UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethodenKorngröße & SchichtungKorngröße & Schichtung
UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethodenKorngröße & SchichtungKorngröße & Schichtung
Maximale Korngröße und Schichtung als Ausdruck des Energie-niveaus
Bahlburg & Breitkreuz (1998)
UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethodenKorngrößentrendsKorngrößentrends
UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethodenKorngrößentrendsKorngrößentrends
Darstellung der für verschiedene sedimentäre Milieus typischen, i.w. autozyklischen Korngrößenprofile; nicht maßstäblich
(aus Selley, 1985)
TPPL Christina EV
7-26-76-12w4
Ground: 669.95 m KB: 673.00 m
Remarks: Tar Sands Well
461
462
463
464
465
466
467
468
469
0 50 1000 250
clay
silt
vfmcv
sand
granule
pebble
cobble
GRAIN SIZE
B1
A2
A3
A1
A6
A5
B2
B2
A4
A3
A2
B3
Darstellung von Sedimentprofilen mittels AppleCoreSoftware
UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethodenOberflächentexturenOberflächentexturen
UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethodenOberflächentexturenOberflächentexturen
Beachte!Texturen eher prozeß- als milieubezogen!
V-Marken infolge vonKorn-Korn-Kollissionen.
Press & Siever (1994)
UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethodenPetrographiePetrographie
UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethodenPetrographiePetrographie
Detritische Minerale indizieren Liefergebiete und Art der Verwitterung
Spezielle Milieuindikatoren (Glaukonit, Bor, Salze, Kohlen)
Authigene Minerale indizieren das postsedimentäre Milieu
UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethodenFossilinhalt (Makro-/Mikro-/Spurenfossilien)Fossilinhalt (Makro-/Mikro-/Spurenfossilien)UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethoden
Fossilinhalt (Makro-/Mikro-/Spurenfossilien)Fossilinhalt (Makro-/Mikro-/Spurenfossilien)
UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethodenSedimentstrukturenSedimentstrukturen
UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethodenSedimentstrukturenSedimentstrukturen
Eher prozess- als milieubezogen
Präsedimentär, erosiv: Rinnen, Strömungs-, Schlag-/Stechmarken
Synsedimentär, akkumulierend: Schrägschichtung, Lamination
Postsedimentär, deformierend: Belastungsmarken, Rutschungen
Kissenstrukturen(ball & pillow structures)
SedimentstrukturenSedimentstrukturenals Informationsquellenals Informationsquellen
SedimentstrukturenSedimentstrukturenals Informationsquellenals Informationsquellen
Ein paar Beispiele....
Belastungsmarken (load casts)Flammenstrukturen (flame structures)
Hohe Sedimentationsraten
Kalkkrusten und -konkretionenWurzelspuren
Geringe Sedimentationsraten (Hiatus?)
Trockenrisse (desiccation cracks)Regentropfeneindrücke (raindrop imprints)Trittsiegel (animal tracks)
Subaerische Exposition
Lithofazies-KlassifikationLithofazies-KlassifikationLithofazies-KlassifikationLithofazies-Klassifikation
Das durch Miall (1978) eingeführte Schema der Lithofaziescodes wurde ursprünglich für Ab-lagerungen verflochtener Flußsysteme eingeführt, kann aber auch für beliebige andere Ablagerungs-systeme angepaßt werden:
Der erste Großbuchstabe steht für die dominante Korngröße (z.B. G = gravel), der zweite bis dritte Kleinbuchstabe richtet sich nach dem dominanten Gefügemerkmal (z.B. ms = Matrix supported; m = massive)
Beispiele:Gms Gravel, matrix supportedSh Sand, horizontal beddedSt Sand, trough crossbedsFl Fines (mud), lamination
UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethodenPaläotransportindikatorenPaläotransportindikatoren
UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethodenPaläotransportindikatorenPaläotransportindikatoren
Lindholm (1987)
unimodal
bimodal
polymodal
UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethodenPaläotransportindikatorenPaläotransportindikatoren
UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethodenPaläotransportindikatorenPaläotransportindikatoren
Sed. milieu lokales Muster regionales
Verflochtener Fluß Unimodal, geringe Varianz Oft fanförmig
Mäandrierender Fluß Polymodal, hohe Varianz Gradienten kontrolliert
Estuare Bimodal
Transversaldünen Unimodal, geringe Varianz
Barchanoide Dünen Unimodal, hohe Varianz
Deltas Unimodal Radialstrahlig
Gezeitenbetonte Bimodal Generell einheitlichStrände
Turbidite Unimodal Oft fanförmig
UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethodenHierarchieHierarchie
UntersuchungsmethodenUntersuchungsmethodenHierarchieHierarchie
a) Vektormittel für jeden Aufschluß
b) Vektormittel für jeden Teilbereich des Arbeitsgebietes
c) Interpretation der Paläodrainage
Lindholm (1987)
Vektormittel & -amplitudeVektormittel & -amplitudeWie geht das?Wie geht das?
Vektormittel & -amplitudeVektormittel & -amplitudeWie geht das?Wie geht das?
a) Trigonometrische Methode
b) Graphische Methode
zur Bestimmung von Vektormittel und Vektoramplitude
Lindholm (1987)
VektoramplitudeVektoramplitudeGraphische MethodeGraphische Methode
VektoramplitudeVektoramplitudeGraphische MethodeGraphische Methode
Lindholm (1987)
Vergleich von Datensätzen mita) hoher undb) niedriger Vektoramplitude
Korrektur tektonischer EffekteKorrektur tektonischer Effekteab 15° empfohlen, ab 30° zwingendab 15° empfohlen, ab 30° zwingend
Korrektur tektonischer EffekteKorrektur tektonischer Effekteab 15° empfohlen, ab 30° zwingendab 15° empfohlen, ab 30° zwingend
Lindholm (1987)
Stratigraphische KonzepteStratigraphische KonzepteStratigraphische KonzepteStratigraphische Konzepte
Biostratigraphie (biostratigraphy)
Lithostratigraphie (lithostratigraphy)
Chrono-Stratigraphie (chronostratigraphy)
Süden Norden
Kohlebildung Flöz Zollverein 8vor während nach Tuffablagerung
Stratigraphische Stratigraphische KonzepteKonzepte
Stratigraphische Stratigraphische KonzepteKonzepte
Gesucht: Ein weltweit +/- zeitgleiches "Signal", das die Ein-ordnung von Sedimentprofilen in ein Zeitgerüst ermöglicht.
Ken
dal
l et
al.
(20
01)
Ken
dal
l et
al.
(20
01)
Stratigraphische Stratigraphische KonzepteKonzepte
Stratigraphische Stratigraphische KonzepteKonzepte
Sequenz-Stratigraphie (sequence stratigraphy)
Vail et al. 1977: Mem. Am. Assoc. Petrol. Geol. 26: 63-81. i.w. Exxon-Gruppe Diskordanzen und konkordante Korrelativa (unconformities and correlative conformities)
Genetische Stratigraphie (genetic stratigraphy)
Galloway, 1989: Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol. 73: 125-142. Kondensierte Profile (condensed sections CS), Maximale Überflutungsflächen/-zonen (maximum flooding surfaces MFS, maximum flooding zones MFZ)
Unconformities & incised valleysUnconformities & incised valleysUnconformities & incised valleysUnconformities & incised valleys
Achten Sie insbesondere darauf, was zur Zeit des Niedrig-wasserstandes (Lowstand) passiert !!
Sequenz-StratigraphieSequenz-StratigraphieSequenz-StratigraphieSequenz-Stratigraphie
Systems tracts (Systemzüge)beinhalten teils unterschiedliche, aber zeitgleich aktive Ablagerungssysteme dreier Szenarien:I) transgressive (transgressiv)II) highstand (Hochstand) undIII) lowstand (Tiefstand)
Zeitgerüst bilden Diskordanzen, die auf Meeresspiegel-schwankungen zurückgehen und daher als chrono-stratigraphisch verwendbare Horizonte bewertet werden.
Vorteil: Teilablagerungsbereiche können, basierend auf gängigen Faziesmodellen, prognostiziert werden.
Stratigraphische KonzepteStratigraphische KonzepteStratigraphische KonzepteStratigraphische Konzepte
Walker & James (1992)
Systems tractsSystems tractsSystems tractsSystems tracts
HST: Highstand systems tract
progradierend
akkumulierend
MFS: Maximum flooding surface (zone)
TST: Transgressive systems tract
IFS: Initial flooding surfaceLST: Lowstand systems tract
type 1/type 2 unconformity
Übungen zu Sitzung 01Übungen zu Sitzung 01Übungen zu Sitzung 01Übungen zu Sitzung 01
A) Übung zur Paläotransportanalyse: Korrektur tektonischer Verkippung
B) Übung zur Paläotransportanalyse: Vektormittel und Vektoramplitude