Sedi 7: fluviatile Systeme
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- Leon Breiner
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1 Sedi 7: fluviatile Systeme 1) Flusstypen 2) Fluss Entwicklung und Prozesse 3) Fluviatile Faziesassoziationen Anastomosing Saskatchewan River, Canada (photo N. Smith, zum Ozean entwässernde vs. endorheische Becken ephemere vs. perennierende Flüsse Kontrollfaktoren fluviatiler Systeme: Relief (>> Tektonik, Vulkanismus) Klima Lithologie des Einzugsgebietes Vorfluter ( base level ): Fluss höherer Ordnung See, Meer Fluviatile Piraterie Antezendentes Durchbruchstal und Paläomäander; Elbe existierte schon vor der Hebung des Erzgebirge Lausitzblocks Rückschreitende Erosion Nach dem Beginn der Heraushebung des Erzgebirges, z.b. die Biela TU Dresden 1
2 3 km Mosel mit Paläomäandern Fluss Terrassen des Rheins zwischen Bingen und Bonn (Bibus 1980) Ablagerungsdynamik des Mississippi in den letzten 20 ka: Anstieg des Vorfluters (Meer) um 130 m Hangwinkel vs. Abflussmenge: Mäandrierend vs. verzweigt Vergleich Hangneigung von alluvialen Fächern und Flüssen 2
3 Elemente eines mäandrierenden Flusssystems : Avulsion und Altarme: Elbe östlich von Dessau 2 km Crevasse splay Columbia River, Canada (photo: H.J.A. Berendsen, 3
4 Größenordnungen von Ablagerungseinheiten und Hierarchie von Grenzflächen in fluviatilen Systemen (Miall 2006) Bounding surface hierarchy 4
5 Einsele 1991 Williams River in Alaska (photo N.D. Smith) Kanal und Gleithang Sedimentation in einem mäandrierenden Fluss Ripple trails (s. LV Sedi 2, Folie 8) Allen Allen Ottendorf Okrilla, Paläo Elbelauf Irrawaddy River, Myanmar Bodenbildung auf Überflutungsebenen 5
6 Verflochtene Flusssysteme Slims River Canada (photo by H.J.A. Berendsen, 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, 6
7 Was ist fluviatil? allgemeine Definition: von fluvius (lat.) Fluß allgemein von Flüssen erodiertes, transportiertes, sedimentiertes und akkumuliertes Material nach C. Prevost (1838) Sedimenttransport: Was ist fluviatil? Einzelkorntransport Massenkorntransport 0 % Sedimentfracht 100 % Einzelkorntransport Übergang Massenkorntransport 40 % 80 % Grundlage: Wasser = Newtonsche Flüssig Reibungsströme (Traction currents) Bodenfracht(Bedload) turbulentes Strömen Suspensionsfracht (Suspended load) Sedimenttransport: Was ist fluviatil? Einzelkorntransport Massenkorntransport 0 % Sedimentfracht 100 % Einzelkorntransport Übergang Massenkorntransport 40 % 80 % Newtonsche Flüssigkeiten vs. Bingham Flüssigkeiten normales Fließverhalten sprunghaftes Fließverhalten τ = η du dy τ = Scherspannung η = dynamische Viskosität du = Schergeschwindigkeit dy τ = η du + τ dy 0 τ 0 = Fließgrenze, Mindestscherspannung 7
8 Einzelkorntransport 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 Prothero & Schwab (1996) Erosionsverzögerung (scour lag effect) Hjullström (1939) Sedimentäre Gefüge Transportgeschwindigkeit Korngröße Ashley (1990) 8
9 Sedimentäre Gefüge Transportgeschwindigkeit Korngröße Reineck & Singh (1986) Rippelschichtung ripple cross bedding Rippelschichtung ripple cross bedding Stuttgart Formation (Keuper, Großmonra) 9
10 Rippelschichtung ripple cross bedding Stuttgart Formation (Keuper, Großmonra) Sedimentäre Gefüge Transportgeschwindigkeit Korngröße Reineck & Singh (1986) planare Großrippel two dimensional dunes Harms et al. (1982) 10
11 planare Großrippel two dimensional dunes Solling Formation (Buntsandstein, Nebra) trogförmige Großrippel three dimensional dunes Harms et al. (1982) trogförmige Großrippel three dimensional dunes Stuttgart Formation (Keuper, Großmonra) 11
12 Sedimentäre Gefüge diagnostisch für fluviatile Systeme? Reineck & Singh (1986) 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 Faziesmodelle: Was ist fluviatil? 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) 12
13 klassische Faziesmodelle Donjek (Kanada) 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) Miall (2005) Fluvial Fans, Mega Fans 13
14 Fluvial Fans, Mega Fans Shukla et al. (2001) Fluvial Fans, Mega Fans Shukla et al. (2001) z. B. Kosi Fan, Ganga Fan (Indien) hohe Niederschlagsmengen ganzjährige (perennierende) Flüsse (Terminal) Fluvial Fans Kelly & Olsen (1993) z. B. Gash Fan (Sudan), Markanda Fan (Indien) rückläufige Niederschlagsmengen (underfit streams) ephemere Spezielle Flüsse Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente 14
15 Fluvial Distributary Systems Nicols & Fisher (2007) Fluvial Distributary Systems z. B. Ebro Becken (Spanien), Miozän abflußlose (endorheische) Becken trockene Klimate (Evaporation) Nicols & Fisher (2007) 15
Sedi 7: fluviatile Systeme
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
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