Kontinentale Riftzonen

Transkript

1 Kontinentale Riftzonen

2 Rotes Meer Ozean in status nascenti

3 Öffnung des Roten Meeres begann im Eozän und wurde beschleunigt im Oligozän. Die Spreizung hält bis heute an. Länge: ca km Breite: km Max. Tiefe: 2850 m

4 Marsa Alam, Korallen-führende Bucht am Roten Meer von Ägypten

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6 Spreizungsrate Rotes Meer und Golf von Aden DeMets et al., 1990

7 Rotes-Meer-Stadium Eine Riftzone entwickelt sich. Es kommt zur Hochlage der Moho und der Topographie. Abschiebende Tektonik führt zur Grabenbildung. Vulkanismus setzt ein Seafloor spreading (Ozeanspreizung) setzt ein. Es bildet sich neue Ozeanische Lithosphäre Lithosphäre im Bereich der neu gebildeten Kontinentalränder erkaltet und sinkt ab Die abgesenkten Kontinentalränder sind gekennzeichnet durch Deltasedimente, Karbonate und andere klastische Sedimente, die das erodierte Material des Kontinentes enthalten Press and Siever, 1998

8 Eine Riftzone entwickelt sich. Es kommt zur Hochlage der Kruste/Mantel-Grenze (Moho) und der Topographie. Abschiebende Tektonik führt zur Grabenbildung. Vulkanismus setzt ein Seafloor spreading (Ozeanspreizung) setzt ein. Es bildet sich neue Ozeanische Lithosphäre Lithosphäre im Bereich der neu gebildeten Kontinentalränder erkaltet und sinkt ab Die abgesenkten Kontinentalränder sind gekennzeichnet durch Deltasedimente, Karbonate und andere klastische Sedimente, die das erodierte Material des Kontinentes enthalten Press and Siever, 1998

9 Kontinentale Riftzonen bereiten die Ozeanbildung vor stellen Intraplattenstrukturen dar sind geprägt durch Krustendehnung (Extension), die zu Grabenbrüchen führt sind geprägt durch hohen Wärmefluss und Vulkanismus

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13 Abschiebung σ 1 > σ 2 > σ 3 Blattverschiebung

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16 Conjugate normal fault in marble, Death Valley, California

17 "The grabens", Canyonlands National Park, Utah. Grabens are the down dropped blocks between inwardly dipping normal faults. In Canyonlands, multiple grabens formed as the upper several hundred meters of crust experienced extensional stresses

18 Harnischfläche mit Striemung, die vertikale Bewegungsrichtung anzeigt

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20 Festigkeit der Gesteine bei unterschiedlicher Kinematik in der spröden Oberkruste

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22 Grabenbrüche können sich sowohl symmetrisch (a) oder asymmetrisch (b) entwickeln. Bei der asymmetrischen Grabenbildung liegt ein prominenter Abscherhorizont (detachment) vor, der die gesamte Lithosphäre durchsetzt (rote Linie in (b). Die Zone maximaler Extension (Dehnung) sowie die Hochlage der Asthenosphäre und daran gebundene vulkanische Tätigkeit fallen im Falle der asymmetrischen Zerdehung nicht zusammen. Frisch und Meschede, 2005

23 Die Aufwölbung der Asthenosphäre führt zur Krustendehnung und damit einhergehend zu vulkanischer Tätigkeit Plattenrandkräfte bewirken Intraplatten- Extension, die zur Ausdünnung der Lithosphäre und zur Grabenbildung führt Frisch und Meschede, 2005

24 Rezente Riftzonen Frisch und Meschede, 2005

25 Abschiebungen Aufschiebungen Überschiebungen Blattverschiebungen

26 Beispiele für paläozoische Kontinentale Riftsysteme: Oslo-Graben Midland Valley (Schottland)

27 Das wohl bekannteste Beispiel für eine kontinentale Riftzone stellt das ostafrikanische Grabensystem dar. Es zieht sich durch Äthiopien, Uganda, Burundi, Malawi, Kenia und Tansania Sein nördlicher Ast mündet in den Afar-Triple-Junction. Hier vereinigen sich 3 Spreizungszonen: - das Rote Meer, - der Golf von Aden, - der Ostafrikanische Graben.

28 Die Gräben in E-Afrika durchschneiden 2 topographische Hochgebiete: 1) Hochland von Äthiopien und Jemen. Im Zentrum liegt Afar- Triple-Junction. 2) Hochland rings um den Viktoria-See. S der Turkana- Depression spaltet sich das Riftsystem in den Staaten Uganda, Kenia, Tansania u. Malawi in einen W und E Ast, die das Hochland um den Viktoria-See durchsetzen und sich N des Malawi-Sees wieder vereinigen. Der östliche Arm ist seismisch aktiver als der westliche, jedoch findet entlang beider Zonen rezente Störungsaktivität in Form von Abschiebungen statt.

29 Das Ostafrikanische Grabenbruchsystem Typisch sind große Seen: Victoria-See zeichnet Grabenstruktur nicht nach Tanganjika-See 1500 m tief 700 m unter NN!!! Malawi-See Frisch und Meschede, 2005

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31 E-Afrikanischer Graben (mit interner Graben- u. Horststruktur, schematisch) Grabenschulter: mittlere Höhe = m (Kilimandscharo = 5895 m) mittlere Höhe = m plio- bis pleistozäne Sedimente u. Vulkanite m vertikal. Versatz km

32 Alter des Riftvorgangs: Frühes Känozoikum (eventuell bereits im Jura) Miozän bis rezent Dehnungsrate: < 0,5 cm a -1 somit wesentlich geringer als im Roten Meer

33 Vulkanite im Ostafrikanischen Grabenbruchsystem Frisch und Meschede, 2005

34 Vulkanittypen im Ostafrikanischen Riftsystem Alkali-Vulkanite mit viel Na, K; wenig Si0 2 treten seit ca. 40 Ma aus ( km³) Alkalibasalte (dominieren) Trachyt Alkali-Rhyolith Phonolith Nephelinit Karbonatit ( Marmore aus dem Erdmantel, wichtig für Niob) kein MORB!! Man findet Vulkanite auch auf den Grabenschultern (Mt. Kenia, Kilimandscharo)

35 Karbonatit-Lava (Ostafrikanischer Graben)

36 Profil durch den Ostafrikanischen Graben Hoher Wärmefluß und Vulkanismus können mit einer Hochlage der Asthenosphäre erklärt werden. Sie bewirkt auch die topographische Hochlage und die negative Schwereanomalie. Frisch und Meschede, 2005

37 Gasförderplattform auf dem Kivu-See Der Spiegel 35/2010 Methangasförderung aus dem Kivu-See Kivu-See Seit ca Jahren zersetzen Bakterien im Kivu-See organisches Material und verwandeln es dabei in Methan. Ca. 65 km³ Methan lagern, gelöst im Seewasser, in Tiefen >300 m. Falls das Methangas ausgelöst durch ein Erdbeben oder einen Vulkanausbruch plötzlich etweicht, könnte es zu einer Katastrophe kommen, wie sie sich in ähnlicher Weise 1986 am Nyos-See in Kamerun abgespielt hat. Hier starben beim plötzlichen Entweichen von Methan 1800 Menschen. Derzeit wird das Methangas des Kivu-Sees zum Zwecke der Stromproduktion gefördert.

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40 Oberrheingraben ist seit dem frühen Känozoikum aktiv. Man kann dies an seinem Sedimentinhalt ablesen. Auch hier finden wir fast ausschließlich Abschiebungen Frisch und Meschede, 2005

41 Geologische Karte des Oberrheingrabens Es wird spekuliert, ob Schwarzwald und Vogesen, sowie Odenwald aufgrund einer Hochlage des Mantels aufgewölbt wurden, und der Graben anschließend eingebrochen ist. Walter, 1992

42 Tiefenlage der Moho in Mitteleuropa Walter, 1992

43 Hebungs- und Senkungsbeträge der Grabenschultern und des Grabeninneren sowie Tiefenlage der Krustenbasis (Moho). Man beachte, dass die Krustenmächtigkeit dort am geringsten ist, wo der Vulkan des Kaiserstuhls liegt (schwarzer Fleck) Frisch und Meschede, 2005

44 Frisch und Meschede, 2005

45 Entwicklungsgeschichte des Oberrheingrabens im Bereich des Kaiserstuhls nach Schreiner, 1984, aus Frisch und Meschede, 2005

46 Entwicklungsgeschichte des Oberrheingrabens im Bereich des Kaiserstuhls nach Schreiner, 1984, aus Frisch und Meschede, 2005

47 Entwicklungsgeschichte des Oberrheingrabens im Bereich des Kaiserstuhls nach Schreiner, 1984, aus Frisch und Meschede, 2005

48 Entwicklungsgeschichte des Oberrheingrabens im Bereich des Kaiserstuhls nach Schreiner, 1984, aus Frisch und Meschede, 2005

49 Kaiserstuhl

50 Entwicklungsgeschichte des Oberrheingrabens im Bereich des Kaiserstuhls nach Schreiner, 1984, aus Frisch und Meschede, 2005

51 Lößterrassen am Kaiserstuhl

52 Entwicklungsgeschichte des Oberrheingrabens im Bereich des Kaiserstuhls nach Schreiner, 1984, aus Frisch und Meschede, 2005

53 Rezentes Spannungsfeld und Erdbeben in Westdeutschland und angrenzender Gebiete Erdbeben-Zonen Seismisch aktive Blattverschieb. Quartärer Vulkanismus Tertiärer Vulkanismus B = Brabanter Erdbebenzone R = Rheinische Erdbebenz. Vo = Vogelsberg nach Ahorner

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57 Topographie im Bereich der Basin and Range Provinz und Umgebung Mittlere topographische Höhe der B&R = m. Press and Siever, 1998

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61 Basin and Range Provinz ist nicht der klassische Fall einer Kontinentalen Riftzone. Jedoch ist sie ebenfalls charakterisiert durch: - hohen Wärmefluss, - relativ hohe Topographie, - Mantelhochlage und - flache Abschiebungen, die zu den berühmten Metamorphen Kernkomplexen führen

62 Basin and Range Provinz, USA Frisch und Meschede, 2005

63 Metamorpher Kernkomplex (metamorphic core complex) abgeschobene, antithetisch rotierte spröde Kippschollen mit listrischer Geometrie Rotation führt zur Veflachung metamorpher Kern mylonitische Scherzonen mit retrogader Metamorphose als Trennflächen zwischen metamorphem Kern u. spröden Kippschollen

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65 Eine Riftzone entwickelt sich. Es kommt zur Hochlage der Moho und der Topographie. Abschiebende Tektonik führt zur Grabenbildung. Vulkanismus setzt ein Seafloor spreading (Ozeanspreizung) setzt ein. Es bildet sich neue Ozeanische Lithosphäre Lithosphäre im Bereich der neu gebildeten Kontinentalränder erkaltet und sinkt ab Die abgesenkten Kontinentalränder sind gekennzeichnet durch Deltasedimente, Karbonate und andere klastische Sedimente, die das erodierte Material des Kontinentes enthalten Press and Siever, 1998

66 Eine Riftzone entwickelt sich. Es kommt zur Hochlage der Moho und der Topographie. Abschiebende Tektonik führt zur Grabenbildung. Vulkanismus setzt ein Seafloor spreading (Ozeanspreizung) setzt ein. Es bildet sich neue Ozeanische Lithosphäre Lithosphäre im Bereich der neu gebildeten Kontinentalränder erkaltet und sinkt ab Die abgesenkten Kontinentalränder sind gekennzeichnet durch Deltasedimente, Karbonate und andere klastische Sedimente, die das erodierte Material des Kontinentes enthalten Press and Siever, 1998

67 Wir finden Passive Kontinentalränder heutzutage: rund um den Atlantik (mit Ausnahme der Karibik), rund um den Indik inklusive Australien im Bereich der Antarktis

68 Tektonik und Sedimentation im Bereich eines passiven Kontinentalrandes Plummer and McGeary, 1991

69 Sedimente auf Passiven Kontinentalrändern führen u.a. Salze an der Basis, wenn Klima günstig Karbonatplattformen (z.b. große Bahama-Bank) Erdöllagerstätten (z.b. Gabun, Angola, Naher Osten)

70 Erdöl- und ErdgasVorkommen in unterschiedlichen geodynamischen Umgebungen des Nahen Ostens Frisch und Meschede, 2005

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74 ContinentalMargin.mov

75 Submarine Schlucht in der Verlängerung des Hudson- Flusses. Passiver Kontinentalrand N-Amerika Frisch und Meschede, 2005

76 Anordnung von Rifttälern vor der Entstehung des Atlantiks Aulakogene stellen neben den Pullapart Becken eine Sonderform des Riftings dar. Ein Aulakogen ist ein unterbrochenes Rift, das sich im Gegensatz zu den (beiden) benachbarten Riftarmen nicht mehr weiterentwickelt hat und infolge des regionalen Spannungsfeldes zu diesen anderen Armen sogar gegenläufig bewegt worden ist. Vielfach sind diese Strukturen heute mit mächtigen Sedimentschichten verfüllt. nach Burke, 1980, aus Frisch und Meschede, 2005