Geodynamik 1 M.Geo.101 WS 2012/13 LV1 – … · •Subsidenz (→Tektonik)...

1

HvE / Sedimentologie und Beckenanalyse

10 km

0

4000

Rigi

Floodplain

AFCC

N S

UMM

E

S

Ro

10 km

30 Ma

27 Ma

28 Ma

Boswil-1 Hünenberg-1

fluvial

belt

25 Ma

1.5 °average angle of

unconformity 3.5°average angle of

unconformity

Schlunegger et al. (1997), Tectonics 16

meander

Pennin

ic &

Helveti

c nap

pes

Bajadas

R

m

USM Sedimentation Model (Chattian ~25Ma)

Geodynamik 1 M.Geo.101 WS 2012/13

LV1 – Sedimentologie und Beckenanalyse(2 SWS V – 600117)

H. v.EynattenG. MeinholdSedimentologie/Umweltgeologie


M.Geo.101 / LV2 (600101)

Übungen zur Sedimentologie und Beckenanalyse

(1 SWS Ü)

Mo, 11-13h, MN16 – Dr. Guido Meinhold

zweistündig, zweite Semesterhälfte; Beginn 3.12.

2


Lehrangebot (Master Geowissenschaften) im BereichExogene Geologie / Sedimentologie / Sedimentpetrologie

Sedimentpetrologie: Petrographie, Geochemie & Provenienzanalyse

(Bachelor: Praktikum Sedimentpetrographie/Sedimentologie)

Diagenese und Verwitterung (Modul Beckenanalyse 2)

Sedimentologie und Beckenanalyse (Modul Geodynamik 1)

Geländeübung zur Sedimentgeologie (Oberkreide – Subherzyn)

Economical Deposits in Sedimentary Environments (Modul Beckenanalyse 1)

Low-Temperature Geothermometry and Geochronology in Basin Analysis

Seminar zu Sedimentgeologie und SedimentpetrologieAngewandte Liefergebietsanalyse (Modul Beckenanalyse 3)

WiSe

SoSe


Aufgabengebiete der Sedimentologie/Sedimentpetrologie

Stratigraphische Aufnahme

Faziesmodell und Paläo-geographische Rekonstruktion

„Genetische“ Stratigraphie

Beckenanalyse

Petrographische Aufnahme(makroskopisch/mikroskopisch)

Phasenanalyse, Geochemie

Liefergebietsanalyse

Diagenesemodell

→ Geodynamische Modelle

Anwendungsgebiete in Erdöl-/Erdgasexploration und –förderung, sonst.Rohstoffexploration, Hydrogeologie, Umweltgeologie, Ingenieurgeologie, ...

3


Literatur

Allen, P.A.: Earth Surface Processes, 1997.

Allen, P.A. & Allen, J.R. (2005): Basin Analysis – principles and applications, 2nd edition.

Coe, A.L.: The Sedimentary Record of Sea-Level Change, 2003.

Einsele, G.: Sedimentary Basins, 2000.

Hsü, K.J.: Physics of Sedimentology, 2004, 2nd edition.

Leeder, M.: Sedimentology and Sedimentary Basins, 1999.

Miall, A.D.: The Geology of Fluvial Deposits, 1996.

Schäfer, A.: Klastische Sedimente: Fazies und Sequenzstratigr., 2005.

Reading, H.G.: Sedimentary environments, 1996, 2nd edition.

Ricci Lucchi, F.: Sedimentographica – A Photographic Atlas of Sedi-mentary Structures, 1995.

Skript: http://www.sediment.uni-goettingen.de/skript.html


Aufgabengebiete der Sedimentologie/Sedimentpetrologie

Stratigraphische Aufnahme

Faziesmodell und Paläo-geographische Rekonstruktion

„Genetische“ Stratigraphie

Beckenanalyse

Petrographische Aufnahme(makroskopisch/mikroskopisch)

Phasenanalyse, Geochemie

Liefergebietsanalyse

Diagenesemodell

→ Geodynamische Modelle

Anwendungsgebiete in Erdöl-/Erdgasexploration und –förderung, sonst.Rohstoffexploration, Hydrogeologie, Umweltgeologie, Ingenieurgeologie, ...

4


t0

t1t2

sedimentationsink

erosionsource

Sediments are precise recorders of processes at the earthsurface with a (potentially) high temporal resolution


Fazies – Faziesanalyse

Was ist Fazies ? Gesteinskörper mit spezifischen Merkmalen

Aufschluß/Bohrkerne: Farbe, Schichtung, Textur, ZusammensetzungFossilgehalt, Sedimentstrukturen, ...

→ Lithofazies → Biofazies

Log Fazies: basiert auf Bohrlochmessungen,→ akustische, elektrische, radioaktive Eigenschaften

Seismische Fazies: basiert auf Amplitude, Frequenz, Geschwindigkeit,...→ großräumige Geometrie !

(externe Form einer Ablagerungseinheit)beckenweite Charakterisierung im Gegensatz zurCharakterisierung im Aufschluß bzw. Bohrloch

Weitere Verwendung: Tektofazies, „Fluviatile Fazies“ (→ environment), ...

5


Fazies – Faziesassoziation – Faziessequenz

A B C Dtime

A B C DA B C D

A B C DA B C D

A B C DA B C D

space

regres

sion

transgression

Walther´s Law (1894)

A single facies type

A, B, C, D→ facies association

ABC

faci

es s

eque

nce

ABC

ABC

discontinuity

cycl

icse

dim

enta

tion

HvE / Sedimentologie und Beckenanalyse Coe et al. 2003

6


Seismische Fazies

Geometrische Anordnungvon Fazies

Reading 1996


Reading 1996

Geometrie von Grenzflächen

7


Krit

erie

n zu

r Erk

ennu

ng v

on G

renz

fläch

en

van Wagoner et al. 1990


Reading 1986

Fazies - Interpretation

8


Kontrollfaktoren der Faziesentwicklung und -verteilung

• Sedimentäre Prozesse

• Sedimentzufuhr

• Subsidenz (→ Tektonik)

• Meeresspiegelschwankungen

• Klima

• Biologische Aktivität

• Wasserchemie

• Vulkanismus

Akkomodationsraum

unterschiedliche Bedeutung in unterschiedlichen Ablagerungsmilieus!

→ Konservierungspotential


Leeder 1999

Drainage-Becken und Sediment-Becken

9

HvE / Sedimentologie und Beckenanalyse Allen 1997

Beispiel: Indus Sediment Routing System


Drainage-Becken

Hierarchie der Flussarme in einem Drainage-Becken

1

5

Der Übergang Drainage-Becken zu Sediment-Becken hängt vom Betrachtungsmaßstab ab und kann zeitlich-räumlich variieren

10


Sediment-Becken

Sediment-Becken gehören zu den grundlegenden Elementen der oberen Erdkruste

Subsidenz

Gebirge Meeresspiegel

Sedimenteintrag

Sediment-BeckenAkkomo-dationsraum


Sediment-Becken

Kontrollfaktoren der Beckenentwicklung und Grundlagen der Becken-Klassifikation nach Ingersoll (1988, GSA Bulletin 100: 1704-1719):

(a) type of substratum (Art der Kruste):

ozeanisch (O) – transitional (T) – kontinental (C)

(c) type of nearest plate boundary (Typ der nächsten Plattengrenze/n):

divergent – konvergent – transform

(b) proximity to plate boundary (Nähe zu Plattengrenzen):

plattenrandlich (e) – plattenintern (i)

11


Klassifikation von Sediment-Becken

(1) plate interior C i divergent a: slow subsidenceb: rapid subsidence

(2) passive continent. T i divergent mod.-low subsidencemargins ± shear asymmetric

(3) oceanic basins O i,e large, slow subsidence

(4) active continental O e convergent, deep see trenchmargin O,T i,e divergent, forearc & backarc basins

(5) collision C e,i(s) conv./flex./transf., foreland basinO e convergent, remnant ocean basin

(6) transform margin C,T,O e,i transpressive/transtensive, small,rapid subsidence


(1) plate interior basins (C / i / divergent)

Einsele 2000

‘epicontinental basin‘

Reading 1986

1a

1b

1b

12


(2) basins on passive continentinental margins (T / i / divergent)

Einsele 2000


(2) basins on passivecontinentinentalmargins

Ingersoll 1988

13

HvE / Sedimentologie und Beckenanalyse nach Bouma et al. (1982)

Pass

ive

mar

gin

cros

s se

ctio

nof

fsho

reBa

ltim

ore,

USA


(3) oceanic basins (O / i + e / ...)

Einsele 2000

14


(4) basins related to subduction (active continental margin)(O(T) / i(e) / conv.(div.))

see (5)


(4) basins related to subduction (active continental margin)

Einsele 2000

15


(5) basins relatedto collision

(C(O) / e / convergent)

Ingersoll 1988

C


(5) basins related to collision

Leeder 1999

16


(6) strike-slip basins

Reading 1986

HvE / Sedimentologie und Beckenanalyse Einsele 2000

(6) strike-slip basins

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Klassifikation von Sediment-Becken

(1) plate interior C i divergent a: slow subsidenceb: rapid subsidence

(2) passive continent. T i divergent mod.-low subsidencemargins ± shear asymmetric

(3) oceanic basins O i,e large, slow subsidence

(4) active continental O e convergent, deep see trenchmargin O,T i,e divergent, forearc & backarc basins

(5) collision C e,i(s) conv./flex./transf., foreland basinO e convergent, remnant ocean basin

(6) transform margin C,T,O e,i transpressive/transtensive, small,rapid subsidence


Inge

rsol

l198

8

18


Leeder 1999

Drainage-Becken vs Sediment-Becken


Lakes

Valley fill

Reservoirs

Earth surfacemodelling

Former landsurfaces

River load

Experimentalplot

Delta growth

Sediment volumein basin

3

3

2

33

DENUDATION RATE

From sediment volume:

From river load:

SEDIMENTARYBASIN

dA

b

b

s

ss

me

me

d

d

me

d

A

A

SVDR = mechanical denudation rate

RL

ARL

DR = SV * [L / T]

[L / T]

= drainage area [L ]

= sediment volume [L ]= river load [L ]

= bulk density of sediment [M / L ]

= density of solid rock [M / L ]DR =

Relief Lithology/soils

Sedimentsupply

Climate Biosphere

Subsidence

Timet1

t2

bA

Hinderer et al. 2002

19


Allen 1997

Geodynamik 1 M.Geo.101 WS 2012/13 LV1 – … · •Subsidenz (→Tektonik)...

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