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Abtragung und Transport: 6.2. fluviale Systeme
Vorgang
flussaufwärtigeEinträge: atmosphärische Deposition (Partikel aus Atmosphäre) und eingespülte Fracht , z.B. durch Uferrutschung (teils aufgrund fluvialer Prozesse), führt zu Ufererosion durch Suspension, Saltation und Reptation Sedimenttransport flussabwärts flussabwärtige Austräge: differenziert nach Gerinnebettgrundriss (Gerinnebett=Flussbett), Korngröße, Sedimentstruktur – und Gefüge) Material wird akkumuliert: an Ufer (Ufersediment) und an Flussaue (Auesediment)
Grundbegriffe und Hydraulik
Reynolds Zahl:
Viskosität µ µ übersteigt sie einen Wert von ca. 2000, wird die Strömung turbulent (ab ca. 1m mittlerer Tiefe und 10m/s mittlere Geschwindigkeit bei 5°C) hydraulischer Radius = Querschnitt
benetzter Umfang Froude Zahl:
Störungen in Gewässern (wenn Stein hinein geworfen wird oder nur drin liegt) haben Einfluss auf Strömung es bilden sich Wellen Gewässer kann strömen oder schießen, wenn Störung auftritt:
A √g * T
v = Geschwindigkeit; g = Erdanziehung; T = Tiefe; A = Ausbreitungsgeschwindigkeit (der Welle) wenn F < 1, dann Strömen: die Störung breitet sich flussauf – und abwärts aus wenn F > 1, dann Schießen: die Störung breitet sich nur flussabwärts aus
Abfluss:
Abfluss diffus = N+Z+Q-V-ET N =Niederschlag, Z = Zufluss, V = Versickerung Q = Quellspeisung (?) ET = Evapotranspiration (Verdunstung an Wasseroberfläche sowie durch Ökosystem des Flusses)
Abfluss konz. = Z+GW+N-UF-ET Niederschlag, Zufluss, Evapotranspiration GW = Grundwasserzufluss UF = Uferfiltration
Manning Formel:
n BT
Hjulström – Kurve
Fließprozesse
Schleppkraft S (Kraft des Wassers, Material zu transportieren
Schleppkraft > Last: Tiefenerosion (also Bildung von Tälern) Schleppkraft = Last: rel. gleichmäßiger Transport des Lockermaterials; Seitenerosion Schleppkraft < Last: Akkumulation; erhöhte Sedimentation
Oberlauf: vorwiegend Tiefenerosion (steileres Gefälle höhere Geschwindigkeit) Mittellauf: Seitenerosion Unterlauf: Akkumulation (flussabwärts nimmt Korngröße ab)
bei geringer Geschwindigkeit entstehen Rippeln bei höherer Geschwindigkeit entstehen Dünen auf Luvseite findet Erosion statt, auf Leeseite Akkumulation: ständiges Fortbewegen der Dünen/Rippeln Helmholtzsche Wellen:
laminare Strömungen an Grenzschicht zwischen Wasser und akkumulierten Material (Dünenkamm): an Grenzschicht muss Wasser schneller fließen turbulente Strömung: auf Leeseite bildet sich schließlich ein Strudel, der Ablagerung aushöhlt und versteilt, gleichzeitig neues Material akkumuliert
Flussgrundriss
gestreckt:
(starkes Gefälle)* geringer Abfluss, z.B. in Kerbtälern, an tektonischen Schwächezonen [bei leichten Kurven: tiefste Stelle an Außenkurve (Pool)] weiß nicht genau, ob an Außenkurven!
verzweigt:
mehrere, untereinander verbundene Flussbetten mit gemeinsamen Überschwemmungsgebiet können sowohl gestreckt als auch mäandrierend sein Gefälle und Abfluss schwankend durch Zuschüttung und Abtragung ändern Rinnen ständig ihren Verlauf Inseln/Sandbänke dazwischen, die sich schnell verlagern und unter Wasser gesetzt werden
Transport ohne größere Ablagerung variieren der Gesteinshärte, dadurch einige Stellen mehr (in Tiefe) erodiert als andere in erodierten tiefen Rinnen höhere Geschwindigkeit, dadurch immer stärkere Erosion, bis Fluss sich verzweigt und zwischen Armen Inseln bildet oft an Stromschnellen oder Wasserfällen
Dammuferverzweigung Braiding
mäandrierend:
tiefste Stelle (Pool) schnellste Strömung steiler Hang: Prallhang (cutbank) Seitenerosion Korngröße nimmt von außen nach innen ab bei schneller Strömung kann größeres Material transportiert werden
flaches Wasser geringe Hangneigung: Gleithang (point bar) Sedimentation geringe Korngröße; feines Material wird abgelagert, da langsame Strömung
*nicht sicher, Quelle: cms.fu-berlin
Fluss-längsprofil
Gefällslinie des Flusswasserspiegels von Quelle bis Mündung Unterteilung in Ober-Mittel-und Unterlauf
Wasserfall, der ständig flussaufwärts zurückschreitet auf recht widerstandsfähigem Material fällt an Knickstelle Wasser ab größere mitgetragene Steine schleifen dabei Gewässersohle am Fuß des Gefälles ab, durch Strudel an dieser Stelle entsteht bei der Abschleifung Vertiefung, in der großes Geröll abgelagert wird (Kolk bzw turbulenter Abflusskolk bei Wasserfällen) dieser erweitert sich ständig und unterhöhlt das widerstandslose Material unter der widerstandsfähigen Schicht wenn Unterhöhlung groß genug, bricht auch widerst.fähige obere Schicht ab Wasserfall verlagert sich zurück (Bsp. Niagara Fälle mit ca. 1m Rückschreiten pro Jahr)
Oberlauf: starkes Gefälle& hohe Fließgeschwindigkeit in Nähe der Quelle führt zu starker Tiefenerosion durch ‚Erosionswaffen‘ (mitgeführtes Material) zu Unterlauf hin nehmen Gefälle und Fließgeschwindigkeit ab, Sedimentation setzt ein (Material wird zu Unterlauf hin immer feiner) an diesen Stellen eher Seiten-als Tiefenerosion: Fluss wird breiter; See kann entstehen durch Sedimentation entsteht wiederum starkes Gefälle, welches wieder durch Erosion ausgeglichen wird: Rückverlegung der Gefällsstufen flussaufwärts gleichen Längsprofil aus ständiger Prozess, Ausgleich wird nie ganz geschaffen, da immer er immer wieder durch Einflüsse gestört wird (z.B. an
vor Mauer lagern sich Sedimente ab und bilden neue, höher liegende Gefällskurve nach Mauer ist Fließgeschwindigkeit besonders hoch, durch Tiefenerosion entsteht neue, tieferliegende Gefällskurve
Flusseinzugsgebiete
radial (auf z.B Vulkanen) zentripetal (in Seebecken) rechtwinklig (an Klüften und Störungsflächen) dendritisch (an Gebieten ohne starke strukturelle Einflüsse, also homogenes Untergrundgestein; außerdem horizontal lagernde Sedimente) spalierartig/gitterartig (an Gebieten mit starken strukturellen Einflüssen; in weniger verwitterungsresistenten Längstälern; dort, wo Untergrund stärker resistent, schneiden sich nur kleine Nebenflüsse ein) also von starken und weniger starken verwitterungsresistenten Böden geprägt
je nach Struktur verlaufen Flussnetze: konsequent (parallel zu Gefälle) resequent (parallel zu Gefälle,aber als Nebenfluss) subsequent (senkrecht zu Gefälle; im Streichen der Struktur) obsequent (schräg, nehm ich an)
Uferwall
grobkörnige Sedimente werden währenddessen direkt an Übertrittsgrenze (also im unmittelbaren Uferbereich der Fließgrenze)abgelagert feinkörnige auf entfernteren Bereichen nach vielen Hochwassern bilden sich Wälle Sedimentgröße nach außen hin immer kleiner; am größten noch im Flussbett (gerundete Kanten von Gesteinen sind Merkmal von Gewässersedimenten)
Abtragung und Transport: 6.3. litorale Systeme
Einflussfaktoren zur Küstenbildung: Tidenhub (Unterschied des Wasserstandes zwischen Tiden) Wind: Geschwindigkeit, Richtung, Wirklänge (ist die Wirkungsstrecke auf freiem Ozean) Küstenverlauf Tektonik Meeresspiegel: konstant? Gesteine
Küstentypen
Steilküsten
durch Wellen wird Fuß des Kliffs unterhöhlt (=Brandungshohlkehle), bei zu hoher Instabilität bricht Kliff ab Plate/Abrasionsplattform: durch Einsturz des Kliffs am Fuß leicht abfallende Fläche; diese wird durch angespülte Gesteine stetig erodiert durch tektonische Hebungen oder Meeresspiegelschwankungen können mehrere Platten entstehen, diese nennt man ‚Küstenterrassen‘
Flachküsten
im tiefen Wasser oszillieren Wellen (Teilchen werden auf und ab bewegt, aber nicht vorwärts) sobald Wasser flacher, werden sie zu Translationswellen Teilchen werden tatsächlich bewegt bzw. transportiert Wellen werden kurz größer, sobald sie nicht mehr oszillieren; an dieser Stelle setzt bereits leichte Erosion am Meeresboden ein mit Abflachen des Wassers werden Wellen wieder kleiner, sind aber näher am Meeresboden und lassen ihn folglich stärker erodieren da Schorre (so etwas wie Plate) sehr lang, wird Energie der Wellen so gering, dass sie Sedimente nicht mehr ins Meer zurück spülen können (wegen geringer Energie) daher Flachküsten aus feinem Geröll und Sand
grobe Unterteilung
Meeresboden: Bereich ab Schelf Richtung Meer Küste: umfasst Bereich des Ufers und der Schorre Festland: Bereich nach Küste
genaue Unterteilung
Schelf: leicht zum Meer geneigte Plattform (laut Wiki reicht sie bis zu 200m In Tiefe) Riff/Barre: Unterwasserrücken - bildet Grenze zwischen tiefem Wasser (Oszillationswellen) und flacher werdendem Schorre: nach Barre zu Strand hin (Translationswellen); der Bereich, der von Wellenbewegung beeinflusst wird (ab da beginnt quasi Erosion des Meeresbodens);
endet am mittleren Hochwasserbereich, dem Sommerstrandwall
siehe Helmholtzsche Welle: z.B. auch im Himmel, wenn übereinander liegende Luftschichten sich in unterschiedlicher Geschwindigkeit oder Richtung bewegen, verwirbeln sie; dies sieht man an wellenartigen oder verwirbelten Wolken
Sedimente werden am Strand entlang bewegt, wenn Wellen durch Wind schräg auftreffen Strand kann dadurch verschiedene Formen annehmen: Formen der Ausgleichsküsten bzw. Bildung von:
Nehrung: Landstreifen, der flachen Wasserbereich geschlossen von Meer abtrennt Lagune/Haff: der Flachwasserbereich hinter Nehrung; in diesem Fall schließt Nehrung an Grenze/dem Fuß des Kliffs (bei Steilküsten??) an Strandsee: entsteht durch völlige Abschnürung des Haffs (Nehrung liegt in diesem Fall noch hinter dem Ende des Kliffs) Haken: Nehrung, die nur von einer Strandseite in Wasser reicht und Haken schlägt Lido: Landstreifen, der Land Meerwasser nicht trennt, als von beiden Strandseiten her offen ist
ist das Wasser längs zum Strand hin an einigen Stellen deutlich seicht und an anderen Stellen recht tief, verlaufen Wellen zu-bzw. auseinander (längs, also nicht waagerecht zum zum Strand!!), unter Voraussetzung einer ins Meer hinein ragenden Landspitze divergierende Wellen haben eine verminderte Wirkung auf den Strandbereich konvergierende eine stärkere
Bäume an Küstengebieten, die sich den ungünstigen Gezeitenbedingungen anpassen hoher Salzgehalt des Meerwasser und Schlickböden (zus.gefasstes Wort für feinkörnige Boden aus z.B. Sand, Ton, Schluff) des Gezeitenbereichs (also hoher Sandanteil bzw. Sedimentanteil)
Atemwurzeln transportieren Sauerstoff daher aus Luft in unterirdisches Wurzelsystem Vorkommen in warmen, feuchten Gebieten (Süßwasser also für Wachstum wesentlich förderlicher)
Flussmündungsküsten:Delta
Voraussetzung: Flüsse mit hoher Sedimentführung, flache Küsten, kaum Meeresspiegelschwankungen (Gezeiten) oder Strömungen, kaum tektonische Aktivitäten an Mündungen nimmt Fließgeschwindigkeit stark ab und lagert gröbere Sedimente an Küste ab (meist in Form von Schwemmkegeln/Schwemmfächern), feinere weiter draußen, vor Küste Materialsortierung: Korngöße wird immer feiner
Nahe der Küste:Feinsand und Schluff Mittig im tieferen Bereich: Schluff und Ton tief: Schluff (untergeordnet) und Ton
zwischen Mündungsarmen meist sumpfiges Gebiet Salzmarsch: mitgeführtes Salz lagert sich an Ufer (also Festland) ab Sandbänke entstehen (Mündungsbarre) flache Buchten Übergussschichtung: am Landboden aus abgelagerten, gröberen Sedimenten (die früher wohl noch die Sandbank waren, aber durch ständiges Fortschreiten ins Meer nun zu Festland wurden) Deltafront, Deltafuß (Aufbau von Beginn der Mündung bis Ablagerung am Meeresboden der letzten feinen Sedimente)
Flussdominierend
meist an Seen, da kaum Strömung geringes Gefälle große Transportkraft und Sedimentbereich daher ausgeprägte Akkumulation und Schwemmfächer stark verzweigte Strömungsrinnen Vogelfußdelta, Mississippi
Wellendominierend
durch Wellen und Strömungen (parallel zur Küste) großflächige, küstenparallele Sandbänke Ebrodelta, Mittelmeer, Katalonien
Gezeitendominierend
Verzweigung endet früh, da Gezeiten Sedimentablagerungen immer wieder überspült Hauptstrom fließt als ganzes ins Meer, diese nennt man Äsutar
Atolle
an bzw. um Vulkaninsel (Hot Spots) lagern sich Korallenriffe an (Saumriff) wenn Insel sinkt (durch z.B. Isostasie) und Riff weiter nach oben wächst, bilden sich Inseln in Ringform in der Mitte: Lagune Bsp.: Bora Bora, Polynesien
Küstenveränderung und Klassifikation
Isostasie: Gleichgewichtszustand der Massen innerhalb der Erdkruste z.B. Last eines Gebirges drückt Lithosphärenplatte tiefer in Asthenosphärenplatte Meeresspiegel verändert Küsten durch Hebung oder Senkung (und entsprechender Senkung oder Hebung des Festlandes) bei Isostatischen Vorgängen dadurch können Barriereküsten entstehen (bei erneuter Hebung des Meeresspiegels können diese wieder brechen)
Küstenklassifikation nach Valeton: vorgerückte Küsten
a.1.) aufgetauchte Küsten a.2.) aufgebaute Küsten (neu geformt) bei schwachen Gezeiten: Haff,-Nehrungs,-Dünenwallküsten bei starken Gezeiten: Watt-, Nehrungs - und Inselreihenküsten außerdem: Delta- und Schwemmlandküsten
zurückgewichene Küsten
b.1.) zerstörte Küsten (durch Abtragung)
b.2.) untergetauchte Küsten (durch Meeresspiegelanstieg bzw. Senkung des Landes)/ Ingression = langsames Vorrücken des Meeres auf Festland dirigierte (linienhafte) Glazialerosion: Fjord-Schären-Küsten (Gletscher formte V-förmige Kerbtäler in tiefe, U-förmige Trogtäler, die sich beim Schmelzen füllten; Schären: kleine Felsinseln, die aus Wasser ragen) freie (flächenhafte) Glazialerosion: Fjärd-Schären-Küsten (Gletscherwasser bedeckte freie, flächenhafte Gebiete)
Fördenküsten (langgestreckte, flache Meeresbucht; Moräne (akkumul. Material) gräbt Bucht) Boddenküsten(breite, flache Buchten; auch Überflutung durch Grundmoränen&Gletscherzungen)
Riasküste/ Valloneküste/Bolsaküste (Flusstal, welches durch Meeresspiegelanstieg überflutet wurde) Calaküste: in Steilküsten eingeschnittene (halbkreisförmige) Buchten Canaleküsten (parallel zu Küste verlaufendes Gebirge, durch Anstieg versunken)
Abtragung und Transport: 6.4. glaziale/nivale Systeme
Prozesse der Nivation
Durchtränkungsfließen: Materialverlagerung (gehört zur Gelifluktion) wird durch Schmelzwasser verstärkt (durch fließendes Wasser auf oder in Tunneln in dem Schnee) Nivation im engeren Sinn Protalos Rampert: Schneehaldenmoräne (Halde aus Materialablagerungen, Verlagerung wird gebremst) Erosion durch Schmelzwasser Schneekriechen: Materialverlagerung
Gletscheraufbau
eines alpinen Gletschers Kar: Schnee sammelt sich ob, im Nährgebiet, in schüsselförmiger Hohlform; dort bildet sich Firn/Firnfeld (leicht konkav) Zehrgebiet: im Tal des Gletschers dicke Eisschicht und viele Spalten im Eis Gletscherende: viel Gesteinsschutt, konvex Moräne: Schuttablagerungen des Gletschers
Mittel,-Seiten,-Endmoräne Mittelmoränen entstehen aus Seitenmoränen zweier Gletscher, wenn diese zuammenfließen
Firnlinie: Grenze zwischen Nähr-und Zehrgebiet Bergschrund: Spalte zwischen fließendem Eis und festgefrorenem (an Fels) (entsteht am Rand, nicht wie Spalten inmitten des Eises) Gletscherzunge
Physik und Typologie
Wachstumsverhalten eines Gletschers: Massenbilanz eines Gletschers abhängig von Temperatur und Niederschlag Gleichgewichtslinie trennt zwei Gebiete, an der sich die Prozesse dieser Gebiete ausgleichen
Ablation (Zehrgebiet): mehr Schmelze als Niederschlag; wärmere Temperatur Temperatur der Eismasse stets weit unter Gefrierpunkt basales Festfrieren: Gletscher an Gesteinsuntergrund festgefroren also geringes Erosionsvermögen durch langsames Fortbewegen und kaum Schmelzen; also kaum Materialtransport steile Gletscherfront
Temperatur der Eismasse nur geringfügig unter Gefrierpunkt basales Schmelzen: (an Gletschersohle) Gletscher gleitet auf Schmelzwasserfilm (durch Auflastdruck und Reibung der großen Massen) viel Materialtransport und Erosion durch viel Schmelzwasser konvexe Form
Kristall Achsen ordnen sich unter Stress; wenn sie nicht unter Stress stehen, sind sie zufällig angeordnet durch Druck (denke ich) verschieben sich die Kriechebenen zwischen den Kristallen und sie fließen versetzt Material fließt auf Eis nach unten und fließt im Zehrgebiet entweder als Schmelzwasser ab oder verdunstet direkt (Sublimation)
in Mitte des Gletschers ist Fließgeschwindigkeit höher, daher wird ‚Fließlinie‘ nach unten hin allmählich konvex gebogen im cm bis Meterbereich täglich oberste Schicht (ca 60m) ist spröde, zerreißt: starre Zone untere Schicht befindet sich in langsamer Fließbewegung: plastische Zone
Gletschertypen
größte Gletscherflächen überhaupt Eismassen, die so mächtig werden, dass sie das Relief fast vollständig überdecken und sich auch weitgehend unabhängig von ihm bewegen (z. B. in Grönland oder der Antarktis)
wenn Talgletscher so stark wachsen, dass sie die Talscheide überfließen kann Bewegung des Eises wird vom vorhandenen Relief gesteuert
Abtragung
Luvseite: Detersion (glaziale Abrasion) am Boden des Gletschers wird das Gestein durch mitgeführets Material abgeschliffen Leeseite: Detraktion in Klüften gefriert Wasser und lockert das Gestein aus Gesteinsverband das sich bewegende Eis hebt nun dieses Gestein Exaration: Ausschürfen von Lockermaterial an Gletscherstirn
Karrückwände durch Frostsprengung vertseilt (es entsteht eine Randkluft, zwischen Eis und Karrückwand) Exaration schürft Hohlform aus Vorkommen besonders auf sonnenabgewandter Seite (aber nicht immer!!)
Gletscher füllen Tal aus: aus Nebenströmen kommende Gletscher schließen sich dem Gletscher im Haupttal an (wie Flussnetze) und verstärken ihn wo zwei Kare sich schneiden, entsteht scharfkantiger Rücken (=Grat) wo mehrere Kare sich schneiden, bildet sich ein Gipfel (=Horn)
Haupttal wurde durch tiefe Einschürfung zu Trogtal (U-förmig) Zuflussgletscher erodierten ebenfalls U-förmig e Tröge, diese liegen aber üer dem Niveau des Haupttals (=Hängtal) Flüsse erodieren als Wasserfall (von Hänge-zu Trogtal hinunter) tiefe V-förmige Einschnitte in Boden des Hängetals wenn Gletscher an Kar Gestein nicht gleichmäßig ausschürft entstehen Karseen in Trögen auch Trogseen
Ablagerung
Trogtal Zungenbecken: muldenförmige Ausschürfung, wo sich einst die Gletscherzunge befand; falls kein Abfluss möglich ist, bilden sich dort Zungenbeckenseen Grundmoräne: Schutt wird am Grund abgelagert, meist flache Gebiete mit vorwiegend Geschiebemergel (da sehr fruchtbar, werden Grundmoränenlandschaften oft als Acker genutzt)
Gletschertor: wenn Gletscherschmelzbäche die Endmoräne durchschneiden Trompetentälchen: Abfluss nach Gletschertor Sander: Schotterablagerungen dahinter, meist in Form von schwach geneigten Schwemmfächern Urstromtal: dort flossen die Schmelzwasser der Gletscher ab Kamesterrasse: Sedimente von Gletscherflüssen bilden Terrassenkörper Soll (Toteisloch): kleine runde Hohlformen, die nach Auftauen entstanden (dort wurden z.B. größere Gesteinsblöcke abgelagert und drückten ein Loch in die Grundmoräne)
Abtragung und Transport: 6.5. äolische Systeme Deflation: Form der Abtragung, speziell Wind betreffend (Ausblasung von Lockermaterial) Korrasion(Windschliff): Festgestein wird angegriffen durch vom Wind mitgeführtes Material (also Erosionswaffen) äolischer Transport gekennzeichnete durch gute Sortierung und eingipflige Verteilung der Korngrößen Unterschieden wird zwischen Fern-und Nahtransport (Staub-Kies) Festgestein durch Wind nur erodierbar mittels Erosionswaffen durch Korrasion
Windstärke
Grad der Vegetationsbedeckung
Menge und Korngröße des vorhandenen Lockermaterials
je kleiner Material, desto höher Transportfähigkeit (Schluff – Sand – Kies) Geschwindigkeit, bei der Transport beginnt im Zshg. mit Korngröße (von niedriger Geschw. & Größe zu hoher)
Transport beginnt bei 2,0mm Korngröße bei 15m/s (also ca. 54km/h)
Deflationsformen:
Deflationswanne: Loch (Wanne) im Boden durch Ausblasen des Materials Steinpflaster: liegen gebliebener Grobregolith nach Auswehung des Feinmaterials (dieser wird evtl., wenn Wind strak genug, lückenlos zusammengetragen aber: klassische Vorstellung, die oft nicht zutrifft!!)
Serir: Wüstenregion (Kieswüste), in der Feinmaterial verweht wird und Kies zurückbleibt (vor allem in Sahara) Erg: Wüstenregion geprägt von Sandmeeren
Korrasionsformen:
Korrasionspilze: Erscheinungsform der Korrasion an Felsen je näher Wind am Boden, desto stärker wirkt er Yardang (=steiler Sandwall): stromlinienförmiger (tropfenförmiger) Körper mit breitem Luv und schmalem Lee/sehen teils aber auch aus wie Bergkämme daran sieht man einseitige Windeinwirkung Windkanter: Steine, die an Luvseite (als Wind zugekehrt) abgeschliffen werden Verwirbelung und Verlangsamung der Windgeschwindigkeit aus Leeseite spielen ebenfalls Rolle: erodieren Gestein durch Wirbel
Transportformen
< 20 µm Feinsuspension Schwebefracht: Transport über hunderte Kilometer (Schluff) Löß setzt sich, sobald Windgeschwindigkeit zu gering, als feine Decke ab (daher Lößlandschaften auch flach und wenig differenziert) gehört zu Fernfracht/Ferntransport Bsp.: Staubsturm
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