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 vs. endorheische Becken • ephemere vs. perennierende Flüsse
TU-Dresden
Kontrollfaktoren fluviatiler Systeme:
- Relief (>> Tektonik, Vulkanismus)
- Klima
- Lithologie des Einzugsgebietes
- Vorfluter (‚base level‘): Fluss höherer Ordnung
See, Meer
- Fluviatile Piraterie
Rückschreitende Erosion Nach dem Beginn der Heraushebung des Erzgebirges, z.B. die Biela
Antezendentes Durchbruchstal und Paläomäander; Elbe existierte schon vor der Hebung des Erzgebirge-Lausitzblocks
Fluss-Terrassen des Rheins zwischen Bingen und Bonn (Bibus 1980)
3 km
Mosel mit Paläomäandern
Ablagerungsdynamik des Mississippi in den letzten 20 ka: - Anstieg des Vorfluters (Meer) um 130 m
Vergleich Hangneigung von alluvialen Fächern und Flüssen
Hangwinkel vs. Abflussmenge: Mäandrierend vs. verzweigt
Elemente eines mäandrierenden Flusssystems
Columbia River, Canada (photo: H.J.A. Berendsen, www.geo.uu.nl)
Crevasse splay
: Avulsion und Altarme: Elbe östlich von Dessau
2 km
Größenordnungen von Ablagerungseinheiten und Hierarchie von Grenzflächen in fluviatilen Systemen (Miall 2006)
Bounding surface hierarchy
Einsele 1991
Williams River in Alaska (photo N.D. Smith)
Allen 1982
Ripple-trails (s. LV Sedi-2, Folie 8)
Ottendorf-Okrilla, Paläo-Elbelauf
Irrawaddy River, Myanmar
Kanal- und Gleithang-Sedimentation in einem mäandrierenden Fluss
Allen 1982
Bodenbildung auf Überflutungsebenen
Slims River Canada (photo by H.J.A. Berendsen, www.geo.uu.nl)
Verflochtene Flusssysteme
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,
www.geo.uu.nl)
Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente
2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen
Was ist fluviatil ?
allgemeine Definition:
• von fluvius (lat.) – Fluß
• allgemein von Flüssen erodiertes, transportiertes, sedimentiertes und akkumuliertes Material
• nach C. Prevost (1838)
Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente
Einzelkorntransport - Massenkorntransport
0 % Sedimentfracht 100 %
40 % 80 %
Einzelkorntransport Übergang Massenkorntransport
Grundlage:
• Wasser = Newtonsche Flüssig • „Reibungsströme“ (Traction currents) – Bodenfracht (Bedload) • turbulentes Strömen – Suspensionsfracht (Suspended load)
2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen
Sedimenttransport: Was ist fluviatil?
Einzelkorntransport - Massenkorntransport
0 % Sedimentfracht 100 %
40 % 80 %
Einzelkorntransport Übergang Massenkorntransport
2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen
τ = η du dy
τ = η + τ0 du dy
τ = Scherspannung η = dynamische Viskosität
du = „Schergeschwindigkeit“ dy
τ 0 = Fließgrenze, „Mindestscherspannung“
Newtonsche Flüssigkeiten vs. Bingham Flüssigkeiten „normales“ Fließverhalten „sprunghaftes“ Fließverhalten
Sedimenttransport: Was ist fluviatil?
Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente Prothero & Schwab (1996)
• 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
2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen Einzelkorntransport
Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente
Hjullström (1939)
Erosionsverzögerung (scour lag effect)
2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen
Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente
Ashley (1990)
Sedimentäre Gefüge Transportgeschwindigkeit - Korngröße
2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen
Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente
Reineck & Singh (1986)
2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen
Sedimentäre Gefüge Transportgeschwindigkeit - Korngröße
Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente
Rippelschichtung – ripple cross-bedding
2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen
Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente
Stuttgart-Formation (Keuper, Großmonra)
2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen
Rippelschichtung – ripple cross-bedding
Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente
2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen
Rippelschichtung – ripple cross-bedding
Stuttgart-Formation (Keuper, Großmonra)
Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente
Reineck & Singh (1986)
2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen
Sedimentäre Gefüge Transportgeschwindigkeit - Korngröße
Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente
planare Großrippel – two-dimensional dunes
Harms et al. (1982)
2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen
Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente
Solling-Formation (Buntsandstein, Nebra)
2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen
planare Großrippel – two-dimensional dunes
Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente
Harms et al. (1982)
trogförmige Großrippel – three-dimensional dunes
2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen
Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente
Stuttgart-Formation (Keuper, Großmonra)
2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen
trogförmige Großrippel – three-dimensional dunes
Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente
Reineck & Singh (1986)
2. Sedimenttransport, Sediment- und Schichtungstypen
Sedimentäre Gefüge – diagnostisch für fluviatile Systeme?
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
• 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)
Faziesmodelle: Was ist fluviatil?
Donjek (Kanada)
„klassische Faziesmodelle“
Miall (2005)
„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)
Fluvial Fans, Mega-Fans
Shukla et al. (2001)
Fluvial Fans, Mega-Fans
Fluvial Fans, Mega-Fans
Shukla et al. (2001)
z. B. Kosi-Fan, Ganga-Fan (Indien) • hohe Niederschlagsmengen • ganzjährige (perennierende) Flüsse
Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente
Kelly & Olsen (1993)
(Terminal) Fluvial Fans
z. B. Gash-Fan (Sudan), Markanda-Fan (Indien) • rückläufige Niederschlagsmengen (underfit streams) • ephemere Flüsse
Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente
Nicols & Fisher (2007)
Fluvial Distributary Systems
Spezielle Sedimentologie: Fazies fluviatiler Sedimente
Nicols & Fisher (2007)
z. B. Ebro-Becken (Spanien), Miozän • abflußlose (endorheische) Becken • trockene Klimate (Evaporation)
Fluvial Distributary Systems
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