SYSTEM ERDE III SYSTEM ERDE III Teil I - Kontinentale Ablagerungsbereiche Sitzung 01 Grundlagen, Methoden, Konzepte

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


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


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

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(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.


(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


Natürliche und anthropogene Aufschlüsse

Seismik, Bodenradar, Geoelektrik

Bohrkerne, Spülproben

Bohrlochgeophysik

Luft- und Satellitenbilder

Der Rhein zwischen Mannheim und Karlsruhe im Sat-Bild



Kombination Luftbild und Laseraltimetrie (5-fach überhöht)

5 m-Terrasse

8 m-Terrasse

Atlantik

2 m-Terrasse

100 m



Geoarchäologie an der Wiege der Menschheit: Aufnahme von Trenches (Schürfgräben)



Kongruenzanalyse 3D-Seismik Niger-Delta

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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

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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


Lindholm (1987)

unimodal

bimodal

polymodal



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


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)



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

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