Überblick (Di ) Teil 2 Tafeljura (Do )

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1 Jura Tektonik Überblick (Di ) Teil 1 Faltenjura Teil 2 Tafeljura (Do ) Übungen (Fr ) Schnur oder Faden mitnehmen Prof. Dr. Applied and Environmental Sciences

2 Tafeljura Inhalt / Ziele Unterschiede Falten-, Tafeljura Geologischer Aufbau Tafeljura Permo-Karbon Tröge Übergang Tafeljura/Rheingraben Wann? Alter der wichtigsten Strukturen Angewandte Projekte Tafeljura Geologie der Schweiz 2011

3 Geologie Schweiz, HS2015 Weissert und Stössel 2009

4 Profil durch Falten und Tafeljura Überregionales Profil E-E C. Butscher, Projekt Astra Chienberg 2009 Kartengrundlage: Thury et al., 1994 (NTB 93-01) Geologie Schweiz, HS2015

5 Geologischer Aufbau südlicher University Rheingraben of Basel Erdbebenaktivität im Gebiet des Rheintalgrabens Ustaszewski et al Geologie der Schweiz 2011 Meghraoui, et al. 2001

6 Die Verwerfungs-Systeme Region Basel Permo-Karbon- Tröge ( MJ) Einbruch des Rhein-Grabens (35-25 MJ) Jura-Faltung (11-5 Ma) after Ustaszewski et al km

7 Geologischer Aufbau südlicher University Rheingraben of Basel Erdbebenaktivität im Gebiet des Rheintalgrabens Ustaszewski et al Geologie der Schweiz 2011 Meghraoui, et al Peter Gürler Huggenberger et al. 1987

8 Wann? Ustaszewski et al Geologie Schweiz, HS2015

9 Bruchstrukturen Entwicklung von Horst und Grabenstrukturen Bsp. Muttenz-Pratteln Beziehung Spannungsfeld-Bruchstrukturen Messung des Spannungsfeldes (Bohrung Otterbach) Geologie der Schweiz 2011

10 Horst- & Grabenstrukturen Park, 1982 Geologie Schweiz, HS2015

11 Geologische Situation Spottke, I., Zechner, E., Huggenberger, P. (2005): The southeast border of the Upper Rhine graben: A 3D structural model of geology and its importance for groundwater flow, International Journal of Earth Sciences, 94,

12 Bruchstrukturen Extension (Normal faults) Kompression Scherbewegungen (strike-slip) Geologie Schweiz, HS2015

13 Spannungs-System Otterbach-Bohrung und Herdlösung SED Das Prinzip max Häring 2003 min Herdlösung SED min max Geologie Schweiz, HS2015

14 3D Geologische Modelle 3D Modelle, Entwicklung, Schwerpunkte Überblick Region 3D Gempenplateau (Tafeljura) Projekte angewandte und Umweltgeologie im Gebiet des Tafeljura Geologie der Schweiz 2011

15 Integration der neuen Daten detailierte Teilmodelle Basel Teilmodelle A2-A Muttenz-Pratteln 2005 Dresmann et al 2012 Gempenplateau 2007 Geologie Schweiz, HS2015

16 (stratigraphy changed after TB Nagra 08-03) Basel 3D model 600km² (20 x 30km) up to 6km Dresmann et al GeORG horizons (bold) + 8 horizons only Basel model 13 aquifers (Aq)

17 Modell 2005: Profilschnitt (West-Ost) Geologie Schweiz, HS2015 Dresmann et al. 2012

18 Integration der neuen Daten detailierte Teilmodelle Lage der Teilmodelle Geologie der Schweiz 2011

19 Volumetrisches geologisches 3-D Modell Gempenplateau (Butscher & Huggenberger 2007) Geologie Schweiz, HS2015

20 Literatur Müller et al. (1984) Geologische Karte der Nordschweiz, inkl. Erläuterungen Nagra NTB Gürler B, Hauber l, Schwander M (1987) Die Geologie der Umgebung von Basel mit Hinweisen über die Nutzungsmöglichkeiten der Erdwärme. Beitrag zur geologischen Karte der Schweiz Spottke, I., Zechner, E., Huggenberger, P. (2005): The southeast border of the Upper Rhine graben: A 3D structural model of geology and its importance for groundwater flow, International Journal of Earth Sciences, 94, Trümpy (1980) Geology of Switzerland Ustaszewski K & Schmid S. (2010) Latest Plicene to recent thick-skinned tectonics at the Upper Rhine graben Jura Mountain, Swiss Geo j. Geosciences 207,

21 Regionale geologische Profile Tafeljura Überregionales Profil E-E SW Chienbergtunnel NE Regionales Profil A-A Geologie Schweiz, HS2015 Butscher and Huggenberger Regionales Profil C-C

22 Erweitertes Tunnelprofil Chienberg Projekt ASTRA Chienberg, Butscher and Huggenberger 2011 Geologie der Schweiz 2011

23 Phänomene mit Bezug Tafeljura und Erdbebenaktivität Mining Aktivitäten im Gebiet Salzabbau des Rheintalgrabens Ustaszewski et al Geologie der Schweiz 2011 Meghraoui, et al Peter Gürler Huggenberger et al. 1987

24 Subrosion:Stratigraphie Tafeljura, Verbreitung Salz Spottke et al Geologie Schweiz, HS2015

25 Horst & Grabenstrukturen Dinkelberg Gechter et al Geologie Schweiz, HS2015

26 Rock salt (halite) Dissolution reaction of halite (NaCl): NaCl Na + + Cl - Solubility (at 20 C): ~358 g NaCl ~358 g NaCl/kg H 2 O ~317 g NaCl/l V 1 l H 2 O Fluid density difference: <0.2 g cm -3 Halite dissolution kinetics: Transport-controlled process Geologie Schweiz, HS2015 after Berner (1978)

27 Gypsum Dissolution reaction of gypsum (CaSO 4 2H 2 0): CaSO 4 2H 2 0 Ca 2+ + SO H 2 O Solubility (at 20 C): ~2.4 g CaSO 4 l -1 Fluid density difference: <0.002 g cm -3 Gypsum dissolution kinetics (Jeschke et al., 2001): Mixed kinetics (1 ) n Rs ks 1 cs ceq 1 Linear rate law c s 0.94c eq (1 ) n Rs ks2 cs ceq 2 Non-linear rate law c s 0.94c eq c s is the total calcium concentration at the surface of the solid with respect to gypsum. Geologie Schweiz, HS2015

28 3D geologisches Modell des Gempenplateaus Ergebnis Geometrie von Schichten mit unterschiedlichen hydrologischen Eigenschaften Butscher & Huggenberger 2007 Geologie Schweiz, HS2015

29 Konzept Einzugsgebiet Konzept2 Input-Daten Modell Hydrogeologie Rückschlüsse 3D mathematisch Quelle Output-Daten ZIELE Geologie Schweiz, HS2015 METHODE

30 Information Geologie Information Dynamik Modell-Ansatz liefert wichtige Zusatz-Informationen, gibt ein zeitlich differenziertes Bild und ermöglicht Prognosen. Geologie Schweiz, HS2015

31 Low frequency events Epicenter of February 22. Event (2003): yellow star Epicenters of earthquakes during the last 20 years with magnitude >3: red circles Tagliamento (I), Ragogna Geologie Schweiz, HS2015 URG earthquake record 20 years (SED)

32 Wie häufig? Wie gross? Wie viele Erdbeben braucht es um den Falten- und Tafeljura zu machen? (USGS) Umgezeichnet aus the Iris Consortium, a university research consortium

33 Erdbebengefährdungskarte der Schweiz SED

34 Die Magnitude eines Bebens = Richter-Skala Die Richterskala: leider rein empirisch! Verschiedene Kalibrationen nationaler Netze verursachen Fehler von +0.3!!! Empirisches Mass für die freigesetzte seismische Energie. Ursprünglich:Logarithmus der Amplitude der Scherwelle Zunahme der Magnitude um 1 = 32 x mehr Energie 10 x mehr Bodenbewegung

35 Erdbebenaktivität im Gebiet des Rheintalgrabens Geologie Schweiz, HS2015 Meghraoui, et al. 2001

36 Was passiert bei Erdbeben? Standortfaktoren - Induzierte und sekundäre Effekte - Fundamentalfrequenzen Für ein Gebiet müssen die entscheidenden Faktoren gefunden und richtig kombiniert werden! H. Bachmann Fundamentalgeschwindigkeit BWG 2004

37 Mikrozonierung (Zonen) Hz Hz 0.9Hz 1.5Hz 0.5Hz 1.4Hz 0.8 4Hz 2.6Hz 3.1Hz 0.4Hz 0.7Hz Hz > 10Hz 0.4Hz 0.6Hz > 6.5Hz >7.0Hz 0.4Hz 1.4Hz Hz Heterogen 0.7Hz 1.2Hz 1Hz 12Hz Heterogen Heterogen AUG/SED 2006 First European Conference on Earthquake Engineering and Seismology, 3 8. Sept. 2006, Geneva

38 Erwartetes Funktionsprinzip Deep Heat Mining Dr.Markus O. Häring GEOTHERMAL EXPLORERS LTD

39

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