SYSTEM ERDE III Teil I - Kontinentale Ablagerungsbereiche

1. SYSTEM ERDE IIITeil I - Kontinentale Ablagerungsbereiche Sitzung 01 Grundlagen, Methoden, Konzepte

2. Termine • Vorlesung/Übung Di, 09:15-10:45 Uhr Mi, 09:15-10:45 Uhr Hörsaal Geologie • Geländeübung Kontinentale Ablagerungsbereiche 05.06. - 06.06.2009 (Sa/So) 19.06. - 20.06.2010 (Sa/So) oder Marine Ablagerungsbereiche 12.06. - 13.06.2009 (Sa/So) 26.06. - 27.06.2010 (Sa/So) Bericht = Leistungsnachweis

3. Arbeitsmaterialien • Taschenrechner • Buntstifte • Geodreieck • Transparentpapier • Millimeterpapier • Reißnagel

4. Inhalte • 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

5. Literatur • 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

6. Fazies als Begriff Sedimentäre 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

7. Fazies als Begriff Faziescharakteristika werden durch das sedimentäre Milieu kontrolliert, setzen aber voraus, daß dieses ein akkumulierendes Milieu (Ablagerungsmilieu) ist. Erosive, nicht- akkumulierende und akkumulierende sedimentäre Milieus. Deflation Akkumulation

8. Fazies als Begriff Faziesassoziationen und Faziesabfolgen können durch statistische Verfahren ermittelt werden; oft sind sie charakteristisch für ein bestimmtes sedimentäres Ablagerungsmilieu. Sedimentäres Milieu(sedimentary environment) bezeichnet einen bestimmten Teil der Erdoberfläche, der sich durch die herrschenden physikalischen, chemischen und/oder biologischen Bedingungen von seiner Umgebung unterscheidet.

9. Faziesmodelle

10. Verwendung des Faziesbegriffs I. Farbe  "Red Bed Facies" II. Lithologie  Sandstein-Fazies III. Fossilinhalt  Korallenriff-Fazies  Skolithos-Ichnofazies IV. Geophysik  "Blue pattern facies" Nur rezente Sedimente kann man dem sedimentären Milieu unmittelbar zuordnen; bei der Ansprache fossiler Ablagerungen 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.

11. Die Walther'sche Faziesregel 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. aus LINDHOLM (1986)

12. Unter-Kreide Twyfelfontein-Formation Transversaldünen-Ablagerungen Diskordanz (c. 120-130 Ma) Paläoboden Spätes Unter-PermGai-As-Formation Seen-Ablagerungen Die Walther'sche Faziesregel

13. Kontrollmechanismen (A) Autozyklische Mechanismen: Durch das Sedimentationsmilieu selbst gesteuert. Beispiel: Rinnenmigration, Barrenmigration

14. Kontrollmechanismen (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

15. Kontrollmechanismen (B) Allozyklische Mechanismen: Durch "externe" Einflüsse, wie Klimavariationen, Heraus-hebung der Liefergebiete, Subsidenz des Beckens oder eustatische Schwankungen gesteuert. Chris Kendall (2004)

16. Känozoische Küstenentwicklung Incised valleys "Uniab-Delta" und Uniab-Küstenkliff (Blick nach Süden). Eine der drei aktiven Rinnen imMündungsbereich des Uniab Rivers (Blick nach Westen). Incised valley fill, Uniab/Namibia

17. Der Rhein zwischen Mannheim und Karlsruhe im Sat-Bild UntersuchungsmethodenDatenquellen • Natürliche und anthropogene Aufschlüsse • Seismik, Bodenradar, Geoelektrik • Bohrkerne, Spülproben • Bohrlochgeophysik • Luft- und Satellitenbilder

18. 8 m-Terrasse 2 m-Terrasse 5 m-Terrasse UntersuchungsmethodenDatenquellen Atlantik 100 m Kombination Luftbild und Laseraltimetrie (5-fach überhöht)

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

20. UntersuchungsmethodenDatenquellen Kongruenzanalyse 3D-Seismik Niger-Delta

21. UntersuchungsmethodenGeometrie/Stapelungsmuster Schematische, nicht maßstäbliche Skizzen verschiedener Fazies-architekturen

22. UntersuchungsmethodenKorngröße & Schichtung Maximale Korngröße und Schichtung als Ausdruck des Energie-niveaus Bahlburg & Breitkreuz (1998)

23. UntersuchungsmethodenKorngrößentrends Darstellung der für verschiedene sedimentäre Milieus typischen, i.w. autozyklischen Korngrößenprofile; nicht maßstäblich (aus Selley, 1985)

24. Darstellung von Sedimentprofilen mittels AppleCore Software

25. UntersuchungsmethodenOberflächentexturen V-Marken infolge vonKorn-Korn-Kollissionen. Beachte! Texturen eher prozeß- als milieubezogen! Press & Siever (1994)

26. UntersuchungsmethodenPetrographie • Detritische Minerale indizieren Liefergebiete und Art der Verwitterung • Spezielle Milieuindikatoren (Glaukonit, Bor, Salze, Kohlen) • Authigene Minerale indizieren das postsedimentäre Milieu

27. UntersuchungsmethodenFossilinhalt (Makro-/Mikro-/Spurenfossilien)

28. Kissenstrukturen (ball & pillow structures) UntersuchungsmethodenSedimentstrukturen • Eher prozess- als milieubezogen • Präsedimentär, erosiv: Rinnen, Strömungs-, Schlag-/Stechmarken • Synsedimentär, akkumulierend: Schrägschichtung, Lamination • Postsedimentär, deformierend: Belastungsmarken, Rutschungen

29. Sedimentstrukturenals Informationsquellen • Ein paar Beispiele.... • Belastungsmarken (load casts) • Flammenstrukturen (flame structures)  Hohe Sedimentationsraten • Kalkkrusten und -konkretionen • Wurzelspuren Geringe Sedimentationsraten (Hiatus?) • Trockenrisse (desiccation cracks) • Regentropfeneindrücke (raindrop imprints) • Trittsiegel (animal tracks) Subaerische Exposition

30. Lithofazies-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 supported Sh Sand, horizontal bedded St Sand, trough crossbeds Fl Fines (mud), lamination

31. UntersuchungsmethodenPaläotransportindikatoren unimodal bimodal polymodal Lindholm (1987)

32. UntersuchungsmethodenPaläotransportindikatoren 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

33. UntersuchungsmethodenHierarchie a) Vektormittel für jeden Aufschluß b) Vektormittel für jeden Teilbereich des Arbeitsgebietes c) Interpretation der Paläodrainage Lindholm (1987)

34. Vektormittel & -amplitudeWie geht das? a) Trigonometrische Methode b) Graphische Methode zur Bestimmung von Vektormittel und Vektoramplitude Lindholm (1987)

35. VektoramplitudeGraphische Methode Vergleich von Datensätzen mita) hoher undb) niedriger Vektoramplitude Lindholm (1987)

36. Korrektur tektonischer Effekteab 15° empfohlen, ab 30° zwingend Lindholm (1987)

37. Süden Norden Kohlebildung Flöz Zollverein 8vor während nach Tuffablagerung Stratigraphische Konzepte Biostratigraphie (biostratigraphy) Lithostratigraphie (lithostratigraphy) Chrono-Stratigraphie (chronostratigraphy)

38. Stratigraphische Konzepte Gesucht: Ein weltweit +/- zeitgleiches "Signal", das die Ein-ordnung von Sedimentprofilen in ein Zeitgerüst ermöglicht. Kendall et al. (2001)

39. Stratigraphische Konzepte Sequenz-Stratigraphie (sequencestratigraphy) 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)

40. Unconformities & incised valleys Achten Sie insbesondere darauf, was zur Zeit des Niedrig-wasserstandes (Lowstand) passiert !!

41. Sequenz-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.

42. Stratigraphische Konzepte Walker & James (1992)

43. Systems 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

44. Übungen zu Sitzung 01 A) Übung zur Paläotransportanalyse: Korrektur tektonischer Verkippung B) Übung zur Paläotransportanalyse: Vektormittel und Vektoramplitude