8 Kontinentale Riftzonen - Passive Kontinentalränder_1.pdf
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<strong>Kontinentale</strong> <strong>Riftzonen</strong>
Rotes Meer<br />
Ozean in status nascenti
Öffnung des Roten Meeres<br />
begann im Eozän und<br />
wurde beschleunigt im<br />
Oligozän. Die Spreizung<br />
hält bis heute an.<br />
Länge: ca. 1900 km<br />
Breite: 26 – 354 km<br />
Max. Tiefe: 2850 m
Marsa Alam,<br />
Korallen-führende Bucht am Roten Meer von Ägypten
Spreizungsrate Rotes Meer und<br />
Golf von Aden<br />
DeMets et al., 1990
Rotes-Meer-Stadium<br />
Eine Riftzone entwickelt sich. Es kommt<br />
zur Hochlage der Moho und der<br />
Topographie. Abschiebende Tektonik<br />
führt zur Grabenbildung. Vulkanismus<br />
setzt ein<br />
Seafloor spreading (Ozeanspreizung)<br />
setzt ein. Es bildet sich neue Ozeanische<br />
Lithosphäre<br />
Lithosphäre im Bereich der neu<br />
gebildeten <strong>Kontinentalränder</strong> erkaltet und<br />
sinkt ab<br />
Die abgesenkten <strong>Kontinentalränder</strong> sind<br />
gekennzeichnet durch Deltasedimente,<br />
Karbonate und andere klastische<br />
Sedimente, die das erodierte Material<br />
des Kontinentes enthalten<br />
Press and Siever, 1998
Eine Riftzone entwickelt sich. Es kommt<br />
zur Hochlage der Kruste/Mantel-Grenze<br />
(Moho) und der Topographie.<br />
Abschiebende Tektonik führt zur<br />
Grabenbildung. Vulkanismus setzt ein<br />
Seafloor spreading (Ozeanspreizung)<br />
setzt ein. Es bildet sich neue Ozeanische<br />
Lithosphäre<br />
Lithosphäre im Bereich der neu<br />
gebildeten <strong>Kontinentalränder</strong> erkaltet und<br />
sinkt ab<br />
Die abgesenkten <strong>Kontinentalränder</strong> sind<br />
gekennzeichnet durch Deltasedimente,<br />
Karbonate und andere klastische<br />
Sedimente, die das erodierte Material<br />
des Kontinentes enthalten<br />
Press and Siever, 1998
<strong>Kontinentale</strong> <strong>Riftzonen</strong><br />
• bereiten die Ozeanbildung vor<br />
• stellen Intraplattenstrukturen dar<br />
• sind geprägt durch Krustendehnung<br />
(Extension), die zu Grabenbrüchen führt<br />
• sind geprägt durch hohen Wärmefluss und<br />
Vulkanismus
Abschiebung<br />
σ 1 > σ 2 > σ 3<br />
Blattverschiebung
Conjugate normal fault in marble,<br />
Death Valley, California
"The grabens", Canyonlands National Park, Utah.<br />
Grabens are the down dropped blocks between inwardly dipping normal<br />
faults. In Canyonlands, multiple grabens formed as the upper several<br />
hundred meters of crust experienced extensional stresses
Harnischfläche mit Striemung,<br />
die vertikale<br />
Bewegungsrichtung anzeigt
Festigkeit der<br />
Gesteine bei<br />
unterschiedlicher<br />
Kinematik in der<br />
spröden<br />
Oberkruste
Grabenbrüche können sich sowohl symmetrisch (a) oder asymmetrisch (b)<br />
entwickeln. Bei der asymmetrischen Grabenbildung liegt ein prominenter<br />
Abscherhorizont (detachment) vor, der die gesamte Lithosphäre durchsetzt (rote<br />
Linie in (b). Die Zone maximaler Extension (Dehnung) sowie die Hochlage der<br />
Asthenosphäre und daran gebundene vulkanische Tätigkeit fallen im Falle der<br />
asymmetrischen Zerdehung nicht zusammen.<br />
Frisch und Meschede, 2005
Die Aufwölbung der Asthenosphäre führt zur<br />
Krustendehnung und damit einhergehend zu<br />
vulkanischer Tätigkeit<br />
Plattenrandkräfte bewirken Intraplatten-<br />
Extension, die zur Ausdünnung der Lithosphäre<br />
und zur Grabenbildung führt<br />
Frisch und Meschede, 2005
Rezente <strong>Riftzonen</strong><br />
Frisch und Meschede, 2005
Abschiebungen<br />
Aufschiebungen<br />
Überschiebungen<br />
Blattverschiebungen
Beispiele für paläozoische <strong>Kontinentale</strong><br />
Riftsysteme:<br />
Oslo-Graben<br />
Midland Valley (Schottland)
Das wohl bekannteste Beispiel für<br />
eine kontinentale Riftzone stellt das<br />
ostafrikanische Grabensystem<br />
dar. Es zieht sich durch Äthiopien,<br />
Uganda, Burundi, Malawi, Kenia<br />
und Tansania<br />
Sein nördlicher Ast mündet in den<br />
Afar-Triple-Junction.<br />
Hier vereinigen sich 3 Spreizungszonen:<br />
- das Rote Meer,<br />
- der Golf von Aden,<br />
- der Ostafrikanische Graben.
Die Gräben in E-Afrika durchschneiden<br />
2 topographische<br />
Hochgebiete:<br />
1) Hochland von Äthiopien und<br />
Jemen. Im Zentrum liegt Afar-<br />
Triple-Junction.<br />
2) Hochland rings um den<br />
Viktoria-See. S‘ der Turkana-<br />
Depression spaltet sich das<br />
Riftsystem in den Staaten<br />
Uganda, Kenia, Tansania u.<br />
Malawi in einen W‘ und E‘ Ast,<br />
die das Hochland um den<br />
Viktoria-See durchsetzen und<br />
sich N‘ des Malawi-Sees wieder<br />
vereinigen.<br />
Der östliche Arm ist seismisch<br />
aktiver als der westliche, jedoch<br />
findet entlang beider Zonen<br />
rezente Störungsaktivität in<br />
Form von Abschiebungen<br />
statt.
Das Ostafrikanische<br />
Grabenbruchsystem<br />
Typisch sind große Seen:<br />
Victoria-See<br />
zeichnet Grabenstruktur nicht nach<br />
Tanganjika-See<br />
1500 m tief<br />
700 m unter NN!!!<br />
Malawi-See<br />
Frisch und Meschede, 2005
E-Afrikanischer Graben<br />
(mit interner Graben- u. Horststruktur, schematisch)<br />
Grabenschulter:<br />
mittlere Höhe = 1600 - 3200 m<br />
(Kilimandscharo = 5895 m)<br />
mittlere Höhe =<br />
650 - 2000 m<br />
plio- bis pleistozäne<br />
Sedimente u. Vulkanite<br />
3000 - 4000 m<br />
vertikal. Versatz<br />
60 - 70 km
Alter des Riftvorgangs:<br />
Frühes Känozoikum (eventuell bereits im Jura)<br />
Miozän bis rezent<br />
Dehnungsrate:<br />
< 0,5 cm a -1<br />
somit wesentlich geringer als im Roten Meer
Vulkanite im Ostafrikanischen<br />
Grabenbruchsystem<br />
Frisch und Meschede, 2005
Vulkanittypen im<br />
Ostafrikanischen Riftsystem<br />
Alkali-Vulkanite mit viel Na, K; wenig Si0 2<br />
treten seit ca. 40 Ma aus (400 000 km³)<br />
Alkalibasalte (dominieren)<br />
Trachyt<br />
Alkali-Rhyolith<br />
Phonolith<br />
Nephelinit<br />
Karbonatit (‚Marmore‘ aus dem Erdmantel,<br />
wichtig für Niob)<br />
kein MORB!!<br />
Man findet Vulkanite auch auf den<br />
Grabenschultern<br />
(Mt. Kenia, Kilimandscharo)
Karbonatit-Lava (Ostafrikanischer Graben)
Profil durch den Ostafrikanischen Graben<br />
Hoher Wärmefluß und Vulkanismus<br />
können mit einer<br />
Hochlage der Asthenosphäre<br />
erklärt werden.<br />
Sie bewirkt auch die topographische<br />
Hochlage und<br />
die negative Schwereanomalie.<br />
Frisch und Meschede, 2005
Gasförderplattform auf dem Kivu-See Der Spiegel 35/2010<br />
Methangasförderung aus dem Kivu-See<br />
Kivu-See<br />
Seit ca. 15 000 Jahren zersetzen Bakterien im Kivu-See<br />
organisches Material und verwandeln es dabei in Methan. Ca.<br />
65 km³ Methan lagern, gelöst im Seewasser, in Tiefen >300<br />
m. Falls das Methangas – ausgelöst durch ein Erdbeben oder<br />
einen Vulkanausbruch – plötzlich etweicht, könnte es zu einer<br />
Katastrophe kommen, wie sie sich in ähnlicher Weise 1986<br />
am Nyos-See in Kamerun abgespielt hat. Hier starben beim<br />
plötzlichen Entweichen von Methan 1800 Menschen.<br />
Derzeit wird das Methangas des Kivu-Sees zum Zwecke der<br />
Stromproduktion gefördert.
Frisch und Meschede, 2005
Frisch und Meschede, 2005
Oberrheingraben<br />
ist seit dem frühen Känozoikum<br />
aktiv. Man kann dies an seinem<br />
Sedimentinhalt ablesen.<br />
Auch hier finden wir fast<br />
ausschließlich Abschiebungen<br />
Frisch und Meschede, 2005
Geologische Karte des<br />
Oberrheingrabens<br />
Es wird spekuliert, ob<br />
Schwarzwald und Vogesen,<br />
sowie Odenwald aufgrund einer<br />
Hochlage des Mantels<br />
aufgewölbt wurden, und der<br />
Graben anschließend<br />
eingebrochen ist.<br />
Walter, 1992
Tiefenlage der Moho in Mitteleuropa<br />
Walter, 1992
Hebungs- und Senkungsbeträge<br />
der Grabenschultern und des<br />
Grabeninneren sowie Tiefenlage<br />
der Krustenbasis (Moho).<br />
Man beachte, dass die<br />
Krustenmächtigkeit dort am<br />
geringsten ist, wo der Vulkan des<br />
Kaiserstuhls liegt (schwarzer<br />
Fleck)<br />
Frisch und Meschede, 2005
Frisch und Meschede, 2005
Entwicklungsgeschichte<br />
des Oberrheingrabens im<br />
Bereich des Kaiserstuhls<br />
nach Schreiner, 1984,<br />
aus Frisch und Meschede, 2005
Entwicklungsgeschichte<br />
des Oberrheingrabens im<br />
Bereich des Kaiserstuhls<br />
nach Schreiner, 1984,<br />
aus Frisch und Meschede, 2005
Entwicklungsgeschichte<br />
des Oberrheingrabens im<br />
Bereich des Kaiserstuhls<br />
nach Schreiner, 1984,<br />
aus Frisch und Meschede, 2005
Entwicklungsgeschichte<br />
des Oberrheingrabens im<br />
Bereich des Kaiserstuhls<br />
nach Schreiner, 1984,<br />
aus Frisch und Meschede, 2005
Kaiserstuhl<br />
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Kaiserstuhl_Vogtsburg.jpg
Entwicklungsgeschichte<br />
des Oberrheingrabens im<br />
Bereich des Kaiserstuhls<br />
nach Schreiner, 1984,<br />
aus Frisch und Meschede, 2005
Lößterrassen am<br />
Kaiserstuhl
Entwicklungsgeschichte<br />
des Oberrheingrabens im<br />
Bereich des Kaiserstuhls<br />
nach Schreiner, 1984,<br />
aus Frisch und Meschede, 2005
Rezentes Spannungsfeld und Erdbeben in<br />
Westdeutschland und angrenzender Gebiete<br />
Erdbeben-Zonen<br />
Seismisch aktive Blattverschieb.<br />
Quartärer Vulkanismus<br />
Tertiärer Vulkanismus<br />
B = Brabanter Erdbebenzone<br />
R = Rheinische Erdbebenz.<br />
Vo = Vogelsberg<br />
nach Ahorner
http://www.oberrheingraben.de/Tektonik/Schollen_GPS.htm
Topographie im Bereich<br />
der Basin and Range<br />
Provinz und Umgebung<br />
Mittlere topographische<br />
Höhe der B&R = 1000 –<br />
2000 m.<br />
Press and Siever, 1998
Basin and Range Provinz ist nicht der klassische Fall einer<br />
<strong>Kontinentale</strong>n Riftzone.<br />
Jedoch ist sie ebenfalls charakterisiert durch:<br />
- hohen Wärmefluss,<br />
- relativ hohe Topographie,<br />
- Mantelhochlage und<br />
- flache Abschiebungen, die zu den berühmten<br />
Metamorphen Kernkomplexen führen
Basin and Range Provinz,<br />
USA<br />
Frisch und Meschede, 2005
Metamorpher Kernkomplex<br />
(metamorphic core complex)<br />
abgeschobene, antithetisch rotierte<br />
spröde Kippschollen mit listrischer<br />
Geometrie<br />
Rotation führt zur Veflachung<br />
metamorpher Kern<br />
mylonitische Scherzonen mit<br />
retrogader Metamorphose als<br />
Trennflächen zwischen metamorphem<br />
Kern u. spröden Kippschollen
Frisch und Meschede, 2005
Eine Riftzone entwickelt sich. Es kommt<br />
zur Hochlage der Moho und der<br />
Topographie. Abschiebende Tektonik<br />
führt zur Grabenbildung. Vulkanismus<br />
setzt ein<br />
Seafloor spreading (Ozeanspreizung)<br />
setzt ein. Es bildet sich neue Ozeanische<br />
Lithosphäre<br />
Lithosphäre im Bereich der neu<br />
gebildeten <strong>Kontinentalränder</strong> erkaltet und<br />
sinkt ab<br />
Die abgesenkten <strong>Kontinentalränder</strong> sind<br />
gekennzeichnet durch Deltasedimente,<br />
Karbonate und andere klastische<br />
Sedimente, die das erodierte Material<br />
des Kontinentes enthalten<br />
Press and Siever, 1998
Eine Riftzone entwickelt sich. Es kommt<br />
zur Hochlage der Moho und der<br />
Topographie. Abschiebende Tektonik<br />
führt zur Grabenbildung. Vulkanismus<br />
setzt ein<br />
Seafloor spreading (Ozeanspreizung)<br />
setzt ein. Es bildet sich neue Ozeanische<br />
Lithosphäre<br />
Lithosphäre im Bereich der neu<br />
gebildeten <strong>Kontinentalränder</strong> erkaltet und<br />
sinkt ab<br />
Die abgesenkten <strong>Kontinentalränder</strong> sind<br />
gekennzeichnet durch Deltasedimente,<br />
Karbonate und andere klastische<br />
Sedimente, die das erodierte Material<br />
des Kontinentes enthalten<br />
Press and Siever, 1998
Wir finden <strong>Passive</strong> <strong>Kontinentalränder</strong> heutzutage:<br />
• rund um den Atlantik (mit Ausnahme der Karibik),<br />
• rund um den Indik inklusive Australien<br />
• im Bereich der Antarktis
Tektonik und Sedimentation im Bereich eines<br />
passiven Kontinentalrandes<br />
Plummer and McGeary, 1991
Sedimente auf <strong>Passive</strong>n <strong>Kontinentalränder</strong>n<br />
führen u.a.<br />
• Salze an der Basis, wenn Klima günstig<br />
• Karbonatplattformen (z.B. große Bahama-Bank)<br />
• Erdöllagerstätten (z.B. Gabun, Angola, Naher<br />
Osten)
Erdöl- und Erdgas-<br />
Vorkommen in<br />
unterschiedlichen<br />
geodynamischen<br />
Umgebungen des<br />
Nahen Ostens<br />
Frisch und Meschede, 2005
ContinentalMargin.mov
Submarine Schlucht in der<br />
Verlängerung des Hudson-<br />
Flusses. <strong>Passive</strong>r<br />
Kontinentalrand N-Amerika<br />
Frisch und Meschede, 2005
Anordnung von Rifttälern vor<br />
der Entstehung des Atlantiks<br />
Aulakogene stellen neben den Pullapart<br />
Becken eine Sonderform des<br />
Riftings dar.<br />
Ein Aulakogen ist ein<br />
unterbrochenes Rift, das sich im<br />
Gegensatz zu den (beiden)<br />
benachbarten Riftarmen nicht mehr<br />
weiterentwickelt hat und infolge des<br />
regionalen Spannungsfeldes zu<br />
diesen anderen Armen sogar<br />
gegenläufig bewegt worden ist.<br />
Vielfach sind diese Strukturen heute<br />
mit mächtigen Sedimentschichten<br />
verfüllt.<br />
nach Burke, 1980, aus Frisch und Meschede, 2005
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