Einführung in Die Geodynamik Der Lithosphäre: Quantitative Behandlung Geowissenschaftlicher Probleme

ISBN-13: 9783540675167 / Niemiecki / Twarda / 2000 / 406 str.

Kurt Stuwe

Opis

Das Buch ist ein Einfuhrungstext in die quantitative Behandlung erdwissenschaftlicher Probleme. In den ersten drei Kapiteln werden die Grundlagen des Modellierens von Problemen aus den Bereichen Warmefluss, Kinematik und Mechanik behandelt. In den weiteren Kapiteln wird dieses Wissen auf die integrierte Beschreibung geodynamischer und petrologischer Probleme angewendet. In allen Kapiteln werden die erklarten Modelle in direkten Bezug zu Gelandebeobachtungen gestellt. Ausfuhrliche Einleitungskapitel mit einer modernen Erklarung der Theorie der Plattentektonik am Anfang des Buches sowie fur den Erdwissenschaftler relevanten Tabellenwerken am Ende des Buches runden das Werk ab."

Spis treści

1 Einführung.- 1.1 Die Idee des Modellierens.- 1.2 Dimension geologischer Probleme.- 1.2.1 Annäherungen bei der Dimensionsreduzierung.- 2 Plattentektonik.- 2.1 Historische Entwicklung.- 2.2 Arbeiten auf der Kugeloberfläche.- 2.2.1 oder ist die Erde doch flach?.- 2.2.2 Geometrie auf der Kugel.- 2.2.3 Kinematik auf der Kugel.- 2.2.4 Dynamik auf der Kugel.- 2.3 Kartenprojektionen.- 2.4 Der Schalenbau der Erde.- 2.4.1 Kruste und Lithosphäre.- 2.4.2 Die Platten.- 2.4.3 Die Plattengrenzen.- 2.4.4 Der Wilson-Zyklus.- 2.5 Übungsaufgaben.- 3 Temperatur und Wärme.- 3.1 Grundlagen der Wärmeleitung.- 3.1.1 Die Wärmeleitungsgleichung.- 3.1.2 Die Laplace-Gleichung.- 3.1.3 Die Fehlerfunktion.- 3.1.4 Thermische Zeitkonstanten.- 3.2 Grundlagen der Wärmeproduktion.- 3.2.1 Radioaktive Wärmeproduktion.- 3.2.2 Mechanische Wärmeproduktion.- 3.2.3 Chemische Wärmeproduktion.- 3.3 Grundlagen der Wärmeadvektion.- 3.3.1 Wärmetransport durch Intrusionen.- 3.3.2 Wärmetransport durch Erosion.- 3.3.3 Wärmetransport durch Fluide.- 3.3.4 Die Pecletzahl.- 3.4 Wärme in der kontinentalen Lithosphäre.- 3.4.1 Stabile Geothermen.- 3.5 Wärme in ozeanischer Lithosphäre.- 3.5.1 Alternde ozeanische Lithosphäre.- 3.5.2 Subduktionszonen.- 3.6 Wärmehaushalt von Intrusionen.- 3.6.1 Einfache Temperaturstufen.- 3.6.2 Eindimensionale Intrusionen.- 3.6.3 Zweidimensionale Intrusionen.- 3.6.4 Andere Beispiele hilfreicher Randbedingungen.- 3.7 Auswahl wichtiger Wärmetransportprobleme.- 3.7.1 Zeitlich periodische Schwankungen.- 3.7.2 Gefaltete Isothermen.- 3.7.3 Isothermen und Topographie der Erdoberfläche.- 3.7.4 Temperaturverteilung um Störungen.- 3.8 Übungsaufgaben.- 4 Form, Höhe und Bewegung.- 4.0.1 Bezugsflächen.- 4.0.2 Die fc-/f1-Fläche.- 4.1 Vertikale Bewegungen in der Kruste.- 4.1.1 Definition von Uplift und Exhumation.- 4.1.2 Kinematische Beschreibung.- 4.2 Isostasie.- 4.2.1 Hydrostatische Isostasie.- 4.2.2 Flexurisostasie.- 4.3 Geomorphologie.- 4.3.1 Tektonisch bedingte Landschaftsbildung.- 4.3.2 Reliefentwicklung durch Erosion und Sedimentation.- 4.3.3 Fraktale Beschreibung.- 4.4 Übungsaufgaben.- 5 Kraft und Rheologie.- 5.1 Spannung und Verformung.- 5.1.1 Der Spannungstensor.- 5.1.2 Deformationsgesetze.- 5.2 Rheologie der Lithosphäre.- 5.2.1 Rheologie der kontinentalen Lithosphäre.- 5.2.2 Rheologie der ozeanischen Lithosphäre.- 5.3 Kräfte an Lithosphärenplatten.- 5.3.1 Übertragungsmechanismen.- 5.3.2 Kräfte an ozeanischen Platten.- 5.3.3 Kräfte an kontinentalen Platten.- 5.4 Übungsaufgaben.- 6 Dynamische Prozesse.- 6.1 Dehnung von Kontinenten.- 6.2 Entstehung von Sedimentationsbecken.- 6.2.1 Absenkungsmechanismen.- 6.2.2 Beckentypen.- 6.2.3 Subsidenzanalyse.- 6.2.4 Einige Modelle der kontinentalen Dehnung.- 6.3 Kollision von Kontinenten.- 6.3.1 Thermische Entwicklung von Kollisionsorogenen.- 6.3.2 Mechanische Beschreibung kollidierender Kontinente.- 6.3.3 Akkretionskeile.- 6.3.4 Einige bemerkenswerte dynamische Prozesse und Probleme.- 6.4 Übungsaufgaben.- 7 P-T-t-D-Kurven.- 7.1 Einführung.- 7.1.1 Was sind nun P-T- und P-T-t-D-Kurven genau?.- 7.2 Grundlagen der Petrologie.- 7.2.1 Thermobarometrie.- 7.2.2 Eingefrorene Gleichgewichte.- 7.2.3 Erwärmungs- und Abkühlraten.- 7.3 Erfassung von P-T-Kurven.- 7.3.1 Qualitative Form von P-T-Kurven.- 7.3.2 Krümmung und Steigung von P-T-Kurven.- 7.4 Interpretation von P-T-t-D-Kurven kontinentaler Orogene.- 7.4.1 Zeitliche Beziehungen zwischen Metamorphose und Verformung.- 7.4.2-Räumliche Beziehungen zwischen Metamorphosegrad und -Zeitpunkt.- 7.5 Übungsaufgaben.- A Mathematische Hilfsmittel.- A.1 Wie liest man Differentialgleichungen?.- A.1.1 Begriffe zu Differentialgleichungen.- A.2 Methode der finiten Differenzen.- A.2.1 Raster und Randbedingungen.- A.2.2 Stabilität und Genauigkeit.- A.2.3 Implizite und explizite Methoden.- A.2.4 Näherung der Transportgleichung.- A.2.5 Handhabung unregelmäßiger Ränder.- A.3 Skalare, Vektoren und Tensoren.- A.4 Fourier-Serien.- A.5 Einige numerische Tricks.- A.5.1 Integrieren von Differentialgleichungen.- A.5.2 Die „Least-squares“-Methode.- A.5.3 Numerische Lösung unlösbarer Gleichungen.- A.6 Übungsaufgaben.- B Wiederholung wichtiger mathematischer Regeln.- C Symbole, Einheiten und wichtige Größen.- D Antworten zu den Übungsaufgaben.- E Hinweise zu weiterführenden Lehrbüchern.

Blurb

Das Buch ist eine Einführung in die quantitative Behandlung erdwissenschaftlicher Probleme. In den ersten drei Kapiteln werden die Grundlagen des Modellierens von Problemen aus den Bereichen Wärmefluss, Kinematik und Mechanik behandelt. In den weiteren Kapiteln wird dieses Wissen auf die integrierte Beschreibung geodynamischer und petrologlischer Probleme angewendet. In allen Kapiteln werden die behandelten Modelle in einen direkten Bezug zu Geländebeobachtungen gestellt. So werden zum Beispiel die Raum-Zeit Beziehungen bei der Kontaktmetamorphose, die Wassertiefe der Ozeane, die Höhe der Gebirge, die Temperaturprofile im Erdinneren oder die Mechanik der Gebirgsbildung in einfachen Worten erklärt. Ausführliche Einleitungskapitel mit einer modernen Erklärung der Theorie der Plattentektonik am Anfang des Buches, sowie für den Erdwissenschaftler relevante Tabellenwerke am Ende des Buches runden das Werk ab.