Sedi 7: fluviatile Systeme 1) Flusstypen 2) Fluss-Entwicklung und -Prozesse 3) Fluviatile Faziesassoziationen

Anastomosing Saskatchewan River, Canada (photo N. Smith,

www.geo.uu.nl)

• zum Ozean entwässernde vs. endorheische Becken • ephemere vs. perennierende Flüsse

TU-Dresden

Kontrollfaktoren fluviatiler Systeme:

- Relief (>> Tektonik, Vulkanismus)

- Klima

- Lithologie des Einzugsgebietes

- Vorfluter (‚base level‘): Fluss höherer Ordnung

See, Meer

- Fluviatile Piraterie

Rückschreitende Erosion Nach dem Beginn der Heraushebung des Erzgebirges, z.B. die Biela

Antezendentes Durchbruchstal und Paläomäander; Elbe existierte schon vor der Hebung des Erzgebirge-Lausitzblocks

Fluss-Terrassen des Rheins zwischen Bingen und Bonn (Bibus 1980)

3 km

Mosel mit Paläomäandern

Ablagerungsdynamik des Mississippi in den letzten 20 ka: - Anstieg des Vorfluters (Meer) um 130 m

Vergleich Hangneigung von alluvialen Fächern und Flüssen

Hangwinkel vs. Abflussmenge: Mäandrierend vs. verzweigt

Elemente eines mäandrierenden Flusssystems

Columbia River, Canada (photo: H.J.A. Berendsen, www.geo.uu.nl)

Crevasse splay

: Avulsion und Altarme: Elbe östlich von Dessau

2 km

Größenordnungen von Ablagerungseinheiten und Hierarchie von Grenzflächen in fluviatilen Systemen (Miall 2006)

Bounding surface hierarchy

Einsele 1991

Williams River in Alaska (photo N.D. Smith)

Allen 1982

Ripple-trails (s. LV Sedi-2, Folie 8)

Ottendorf-Okrilla, Paläo-Elbelauf

Irrawaddy River, Myanmar

Kanal- und Gleithang-Sedimentation in einem mäandrierenden Fluss

Allen 1982

Bodenbildung auf Überflutungsebenen

Slims River Canada (photo by H.J.A. Berendsen, www.geo.uu.nl)

Verflochtene Flusssysteme

Einsele 1991 Brahmaputra, NASA

Kies-Barre

Reading 1996

Sedi 7: fluviatile Systeme 1) Flusstypen 4) Sedimenttransport 2) Fluss-Entwicklung und -Prozesse 5) sedimentäre Gefüge 3) Fluviatile Faziesassoziationen 6) fluviatile Modelle

Anastomosing Saskatchewan River, Canada (photo N. Smith,

www.geo.uu.nl)

Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente

2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen

Was ist fluviatil ?

allgemeine Definition:

• von fluvius (lat.) – Fluß

• allgemein von Flüssen erodiertes, transportiertes, sedimentiertes und akkumuliertes Material

• nach C. Prevost (1838)

Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente

Einzelkorntransport - Massenkorntransport

0 % Sedimentfracht 100 %

40 % 80 %

Einzelkorntransport Übergang Massenkorntransport

Grundlage:

• Wasser = Newtonsche Flüssig • „Reibungsströme“ (Traction currents) – Bodenfracht (Bedload) • turbulentes Strömen – Suspensionsfracht (Suspended load)

2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen

Sedimenttransport: Was ist fluviatil?

Einzelkorntransport - Massenkorntransport

0 % Sedimentfracht 100 %

40 % 80 %

Einzelkorntransport Übergang Massenkorntransport

2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen

τ = η du dy

τ = η + τ0 du dy

τ = Scherspannung η = dynamische Viskosität

du = „Schergeschwindigkeit“ dy

τ 0 = Fließgrenze, „Mindestscherspannung“

Newtonsche Flüssigkeiten vs. Bingham Flüssigkeiten „normales“ Fließverhalten „sprunghaftes“ Fließverhalten

Sedimenttransport: Was ist fluviatil?

Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente Prothero & Schwab (1996)

• Bodenfracht (Bed load): „Reibungsströme“ (rollen, gleiten), Saltation (Absatzverzögerung, settling lag) hohe Reibung, niedrige Transportgeschwindigkeiten geringe Transportmengen

• Suspensionsfracht (Suspended load): turbulentes Strömen – Suspensionsfracht (Suspended load) geringe Reibung, hohe Transportgeschwindigkeit hohe Transportmengen

2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen Einzelkorntransport

Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente

Hjullström (1939)

Erosionsverzögerung (scour lag effect)

2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen

Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente

Ashley (1990)

Sedimentäre Gefüge Transportgeschwindigkeit - Korngröße

2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen

Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente

Reineck & Singh (1986)

2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen

Sedimentäre Gefüge Transportgeschwindigkeit - Korngröße

Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente

Rippelschichtung – ripple cross-bedding

2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen

Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente

Stuttgart-Formation (Keuper, Großmonra)

2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen

Rippelschichtung – ripple cross-bedding

Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente

2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen

Rippelschichtung – ripple cross-bedding

Stuttgart-Formation (Keuper, Großmonra)

Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente

Reineck & Singh (1986)

2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen

Sedimentäre Gefüge Transportgeschwindigkeit - Korngröße

Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente

planare Großrippel – two-dimensional dunes

Harms et al. (1982)

2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen

Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente

Solling-Formation (Buntsandstein, Nebra)

2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen

planare Großrippel – two-dimensional dunes

Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente

Harms et al. (1982)

trogförmige Großrippel – three-dimensional dunes

2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen

Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente

Stuttgart-Formation (Keuper, Großmonra)

2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen

trogförmige Großrippel – three-dimensional dunes

Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente

Reineck & Singh (1986)

2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen

Sedimentäre Gefüge – diagnostisch für fluviatile Systeme?

Fluviatile „Großmodelle“: Denudation vs. Aggradation

Denudation

• „klassische Faziesmodelle“ erosiver Flußtypen (MIALL 1985, 2005, BRIDGE 2006) Beispiele: Platte river, Saskatchewan, Donjek river (Kanada, Typusmodelle für verzweigte Flüsse), weitere in MIALL (2005)

Aggradation

• Fluvial Fans, Mega-Fans (Wells & Dorr 1987, GOHAIN & PARKASH 1990, Nemec & Postma 1993, SHUKLA et al. 2001) Beispiele: Kosi, Ganges (Indien) • (Terminal) Fluvial Fans (Friend 1978, Parkash et al. 1983, Kelly & Olsen 1993) Beispiele: Markanda (Indien), Gash (Sudan) • Fluvial Distributary Systems (NICHOLS 1987, NICHOLS & FISHER 2007) Beispiele: Ebro-Becken (Spanien), Rezent-Beispiele in WEISSMANN et al. (2010)

Faziesmodelle: Was ist fluviatil?

Donjek (Kanada)

„klassische Faziesmodelle“

Miall (2005)

„klassische Faziesmodelle“ (z. B. Miall 1985)

• Analogon: Donjek river (Kanada)

• Modell: tiefer, verzweigter Fluß (deep, braided river)

• Charakteristik: 1. eingeschnittene Rinnen (incised channels) 2.Kiesbarren (gravel bars), 3. Sandbarren (sandy bedforms), 4. bewachsene Überflutungsebene (floodplain fines)

Fluvial Fans, Mega-Fans

Shukla et al. (2001)

Fluvial Fans, Mega-Fans

Fluvial Fans, Mega-Fans

Shukla et al. (2001)

z. B. Kosi-Fan, Ganga-Fan (Indien) • hohe Niederschlagsmengen • ganzjährige (perennierende) Flüsse

Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente

Kelly & Olsen (1993)

(Terminal) Fluvial Fans

z. B. Gash-Fan (Sudan), Markanda-Fan (Indien) • rückläufige Niederschlagsmengen (underfit streams) • ephemere Flüsse

Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente

Nicols & Fisher (2007)

Fluvial Distributary Systems

Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente

Nicols & Fisher (2007)

z. B. Ebro-Becken (Spanien), Miozän • abflußlose (endorheische) Becken • trockene Klimate (Evaporation)

Fluvial Distributary Systems