Entwicklung des Systems Erde

Transkript

1 Entwicklung des Systems Erde Hintergrund und Geschichte der LV Präkambrium bis ins Neogen (Quartär nur Übersicht wegen Wahlpflicht Modul im 6. Semester, MA. Nr. 3223) LV Struktur: Wesentliche Prozesse und Methoden, die Zeitachse als roter Faden ; alle 14 Tage Übungen Klausur am LV Unterlagen im Netz: freiberg.de/dynamo/abbildungen_lehre.htm

2 Literaturempfehlungen Condie, K.C. (1994): Archean crustal evolution. Developments in Precambrian Geology II, Elsevier, Amsterdam, 528 S. Condie, K.C. (2000): Plate tectonics and crustal evolution. Butterworth & Heinemann, Oxford, 4. Auflage, 282 S. Condie, K.C. (2005): Earth as an evolving planetary system. Elsevier, 5. Auflage, 447 S. Geyh, M.A. (2005): Handbuch der physikalischen und chemischen Altersbestimmung. Wiss. Buchgesellsch., Darmstadt, 211 S. Krömmelbein, K. & Strauch, F. (1991): Historische Geologie, Erd und Lebensgeschichte. 14. Auflage, Enke Verlag, Stuttgart, 404 S. Lunine, J. (1999): Earth Evolution of a habitable world. Cambridge Univ. Press, 319 S. Rollinson, H. (2007): Early Earth systems a geochemical approach. Blackwell Publ., Malden, 285 S. Rothe, P. (2000): Erdgeschichte Spurensuche Gestein. Wissenschaftl. Buchgesellschaft Darmstadt, 240 S. Stanley, S.M. (2009): Earth System History. 3. Auflage, Freeman and Co., New York, 551. Stewart, W.N. & Rothwell, G.W. (2009): Paleobotany and the evolution of plants. 2. Auflage, Cambridge Univ. Press, 521 S. Tröger, K. A. (1984): Abriß der Historischen Geologie. Akademie Verlag, Berlin, 718 S. Walter, R. (2003): Erdgeschichte Die Entstehung der Kontinente und Ozeane. de Gruyter, Berlin, 5. Auflage, 325 S. Windley, B.F. (1995): The evolving continents. 3. Aufl., Wiley & Sons, New York, 526 S.

3

4 2,6 Neues Leben Sichtbares/offenbares Leben Mittelaltes Leben Altes Leben 1835: Adam Sedgwick & Roderic Murchison (Röm. für Wales) Frühes Leben S Afrika

5 Biostratigraphie und Geochronologie Biostratigraphie: Wesentlich seit dem 19. Jhdt.: Relative Stratigraphie Theorien zur Abschätzung des Alters der Erde (Stanley 2009): Salzgehalt des Ozeans >> 90 Ma (Joly 1899) Sedimentakkumulation >> 100 Ma Erdwärme >> Ma (Kelvin 1865) Geochronologie: seit der Mitte des 20. Jhdt.

6 Radiometrische Altersbestimmung Zerfallsgesetz: N = N o e t, = Zerfallskonstante Halbwertszeit: t halbe = ln2 Die Schließungszeit t eines Systems (z.b. Abkühlereignis einer Lava) kann mit t = ln(1 + D/M) ermittelt werden. D = Anzahl der heute vorhanden Tochterisotope, M = Anzahl der noch vorhandenen Mutterisotope (z.b. 40 K > 40 Ar).

7 Initiales Sr Verhältnis: Mantel/Kruste Indikator Rb ersetzt K im Kristallgitter

8 Das Alter der Erde Rb/Sr Alter aller Meteoriten*: 4.56 Ga *außer Meteoriten vom Mond & Mars Minster et al in Lunine 1999 NWA 3098 (R5 Chondrite) Meteorites Australia

9

10 Archaische Kruste Condie 1997

11 Itsaq Komplex in SW Grönland 3,8 Ga Nutman et al. 1996

12 Alter Zirkon aus dem Yilgarn Kraton (W Australia) mit SHRIMP U/Pb Altersdaten Ca. 20 µm Nelson et al. 1997

13 Älteste kontinentale Kruste: Grünsteingürtel und TTG* Granitoid Gneis Komplexe Beispiel: Pilbara Block in NW Australia (*Tonalit Trondhjemit Granodiorit) Van Kranendonk et al Ausschnitt aus Blatt Marble Bar, 1 :

14 Pilbara Block, 3,5 Ga SiO 2 reiche Laven Stromatolite Cherts

15 Pilbara Magmatismus über Mantelplume Vertikale Dynamik durch Dichte Inversion Van Kranendonk et al. 2001

16 Spekulatives Modell der frühen präkambrischen Kruste (nach Kröner 1991)

17 Plattentektonisches Modell der Bildung archaischer kruste

18 Wachstum kontinentaler Kruste flächentreue Darstellung Prozesse: Akkretion von ozeanischen Inselbögen und Intraplatten Vulkankomplexen kontinentales Rifting mit Mantel derivatem Magmatismus Magmatismus am aktiven Kontinentalrand Präkambrium: ca. 87% der heutigen kontinentalen lithosphäre Condie 1997

19 Maxima der magmatischen Aktivität beim Zusammenschieben von Superkontinenten Sclavia & Superia Nuna (oder Columbia) Rodinia Gondwana Flächen normalisierte Granit Alter Bradley 2011, ESR

20 Präkambrische Akkretion von Laurentia (aus Stanley 2009)

21 Die präkambrische Akkretion von Baltica

22 Die proterozoischen Superkontinente SWEAT = SW US, East Antarctica Welches ist jeweils der Kern Kontinent? Welche Kontinente fehlen bei Gondwana?

23 Große Gang Schwärme: Ein Werkzeug zur Paläokontinent Rekonstruktion

24 Kontinentales Rifting