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VL Geodynamik & Tektonik, WS 080919.11.2008
Rheologie der Rheologie der LithosphäreLithosphäre
Institut für Geowissenschaften Universität Potsdam
VL Geodynamik & Tektonik, WS 0809
Übersicht zur Vorlesung
VL Geodynamik & Tektonik, WS 0809
Rheologie der Lithosphäre
Abhängigkeitvon der
Zeitskala !
VerschiedeneProzesse bei der
Deformation
VL Geodynamik & Tektonik, WS 0809
Rheologie der Lithosphäre
VL Geodynamik & Tektonik, WS 0809
Rheologie der Lithosphäre
Byerlee (1978)Empirisches Gesetz
Sprödbruch(„brittle failure“)
bei zunehmendemUmschliessungsdruck
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Rheologie der Lithosphäre
Spannungstensor
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Rheologie der Lithosphäre
Deformationstensor
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Rheologie der Lithosphäre
Beispiel:Uniaxiale Kompression
(Sedimentbildung)
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Rheologie der Lithosphäre
VL Geodynamik & Tektonik, WS 0809
Der Mohrsche Spannungskreis
Rheologie der Lithosphäre
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Rheologie der Lithosphäre: Laborexperimente
Types of experiments:
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Rheologie der Lithosphäre: Laborexperimente
Verschiedene experimentelle Testanordnungen
Ein „typisches“ Ergebnis
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Rheologie der Lithosphäre: Laborexperimente
VL Geodynamik & Tektonik, WS 0809
Rheologie der Lithosphäre: Laborexperimente
Abhängigkeitvon der
Zeitskala !
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Rheologie der Lithosphäre
Theoretischmaximale Festigkeit
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Rheologie der Lithosphäre
Warum sind Gesteine
viel leichter deformierbar ?
Weil sie nicht„perfekt“ sind !
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Rheologie der Lithosphäre
GriffithSprödbruch
Theorie
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Mikroskopisch(homogenerFestkörper):
GriffithSprödbruch
Theorie
Makroskopisch(heterogenes
Gestein):Empirische
Gesetze
Rheologie der Lithosphäre
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Labordaten nachByerlee (1978)
Rheologie der Lithosphäre
VL Geodynamik & Tektonik, WS 0809
EmpirischeBegriffe
Rheologie der Lithosphäre
VL Geodynamik & Tektonik, WS 0809
EmpirischeBegriffe
Rheologie der Lithosphäre
VL Geodynamik & Tektonik, WS 0809
Rheologie der Lithosphäre
1990
VL Geodynamik & Tektonik, WS 0809
Yield stress envelope of the continental lithosphere defining the maximum stress for which the lithosphere behaves like an elastic solid.
The failure envelope of the crust and upper mantle forms a double layer, each consisting of a brittle upper part and ductile lower part. The heavy line shows an example of a bending stress profile.
The lithosphere exhibits brittle failure from the surface to depth Z1, linear elastic behaviour from Z1 to Z2 and ductile failure below depth Z2; Z0 corresponds to the depth of no elastic strain.
Rheologie der Lithosphäre
VL Geodynamik & Tektonik, WS 0809
Rheologie der Lithosphäre
D.L. Kohlstedt, B. Evans, S.J. MackwellJ. Geophys. Res. 100 (1995) 17,587-17,602
VL Geodynamik & Tektonik, WS 0809
Rheologie der Lithosphäre
D.L. Kohlstedt, B. Evans, S.J. MackwellJ. Geophys. Res. 100 (1995) 17,587-17,602
VL Geodynamik & Tektonik, WS 0809
VL Geodynamik & Tektonik, WS 0809
„Stick-slip“Instabilität
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Seismizität als„kooperatives Phänomen“
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Rheologie der Lithosphäre II:
Der lithosphärische Mantel
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Festkörper oder Flüssigkeit ?
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Eindimensionale Strömung
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Dynamische & kinematische Viskosität
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Rheologie der Lithosphäre II
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Rheologie der Lithosphäre II
Dislokations-Kriechen Diffusions-Kriechen
Dislokations-Gleiten
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Rheologie der Lithosphäre II
VL Geodynamik & Tektonik, WS 0809
Rheologie der Lithosphäre II
h - Korngrösse
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Rheologie der Lithosphäre II
VL Geodynamik & Tektonik, WS 0809
Rheologie der Lithosphäre II
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Rheologie der Lithosphäre II
VL Geodynamik & Tektonik, WS 0809
Rheologie der Lithosphäre II
VL Geodynamik & Tektonik, WS 0809
Rheologie der Lithosphäre II
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Rheologie der Lithosphäre II
VL Geodynamik & Tektonik, WS 0809
Rheologie der Lithosphäre II
VL Geodynamik & Tektonik, WS 0809
Rheologie der Lithosphäre II
Karato & Wu, Science 1993Kohlstedt et al., JGR 1995
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Rheologie der Lithosphäre II
VL Geodynamik & Tektonik, WS 0809
Rheologie der Lithosphäre II
Deformationskarte(„deformation map“)
für Silizium(nur als Vergleich)
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Rheologie der Lithosphäre II
Deformationskarte(„deformation map“)
für Olivin
bestimmt dasDeformationsverhalten
von Peridodit
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Rheologie der Lithosphäre III:
Lokalisierung von Deformation
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Rheologie der Lithosphäre III
Lokalisierung durchKorngrössenreduktion
VL Geodynamik & Tektonik, WS 080919.11.2008
ZusammenfassungZusammenfassungDie Rheologie der Lithosphäre wird durch Deformations-
Prozesse auf verschiedensten Zeitskalen (im Bereich von bis zu 15 Grössenordnungen) bestimmt.
Elastische Deformationen dominieren dabei in der Nähe der Erdoberfläche (Erdkruste), während mit zunehmender
Tiefe duktile Deformationsmechanismen (viskoses Kriechen) Bedeutung gewinnen.
Die Charakterisierung dieser Fliesseigenschaften von Krusten- bzw. Mantelgestein erfolgt experimentell auf einer
empirischen Basis durch Laboruntersuchungen unter erhöhten Druck- bzw. Temperaturbedingungen.
