Vorlesung 6.

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Vorlesung 6. Einschlagkrater - Effekt von der
Temperatur Impaktiten, Pseudotachiliten.
Phasenumwandlungen. Schmelzprozesse. Edjecta.
Tektiten. Strahlstrom und geschmolzene
Sedimenten.
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Kompressiv Spannung sL - rULCL
Querspannung sP n/(1-n) sL
Maximale Scherspannung t - (sL- sP)/2
tgtP
sP
sHEL
Mittelwert von Druck P- (sL 2sP)/3
t3/2(1-2n)/(1n)P Coulomb Reibungs-Gesetz
Richtung der Welleverbreitung
Hugoniot Elastische Limit sHEL (1-n)/(1-2n)Y
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Hugoniot-Kurve
Thermische Druck
P1 K/µY4/3Y
Y
Potentiale Druck
Y 3-4 GPa für Graniten und Basalten
A PHugoniot 100-1000 GPa B Pisothem
berechnete von der Zustandsgleichung des
Targetmaterials
DTmax (EHugoniot-Eisothem)/CV
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(Planar Impakt Approximation)
1/r³
ws
2,5 Dp
Us
1/r 1,5
ltPgt
ltUngt
1. Maximale Druckwert in der Stoßfront 1/r² 2.
Residuale Nachflußgeschwindigkeit 3. Breite des
Stoßfront plastische Deformation,
polymineralische Zusammensetzung der Gesteinen
t L/(2Ve)
Erhaltung des mechanischen Momentum Mpr²-(r-ws
)²ltUngtconst
Schematische Darstellung eines Excavationsfluß
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(No Transcript)
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Masse der Schmelze/Masse des Projektils 0,14
Ve²/Em für Vegt 12 km/s Masse des Dampfes/Masse
des Projektils 0,4 Ve²/Ev für Vegt 35 km/s wobei
Em und Ev sind spezifische interne Energien von
schmelzen und verdampfen eines Materials. Z. B.
für Gabbro Em 3,4 106 J/Kg und Ev 5,7 107
J/Kg
t L/Ve
Energie in der Stoßwelle kinetische
Energieinterne oder thermische Energie
PH(1-V/V0)/2/r0
Eseismik 10-4 KE(Projektils)
Magnitude enes Erdbebens 0,67logKE(Projekttiles)
-5,87
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Modell der progressiven Stoßwellenmetamorphose.
Koesit wird in Zone 2 und 3 gebildet, Stishovit
in Zone 1 und 2. Nach Stöffler D. (1972), Zeiss
Informationen.
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DS? C(G)²s(G)(1-V1/V0)³/3/T0
PH, TH, S1
DS
TH?T0expDS/Cv2s(G)-1)1-V1/V0
Anfangstemperatur
T0
T0f
Resttemperatur
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Maximale-, Minimale- und Mittelwerttemperature
nach einem Kometenimpakt in der Ozean in 3 Km
Tiefe. Die Ergebnisse sind unabhängig von dem
Kometenradius, weil die Tiefe des Ozeans ca. zehn
Mal größere als Kometenradius ist. Die gepunktete
Linien sind die Ergebnisse für ein Einschlag,
modellierten mittels Tillotson Zustandsgleichung
mit konstanter spezifischen Wärme. Durchgezogene
Linien sind Ergebnisse, die mittels Sesame
Zustandsgleichung modelliert worden. 1800 K und
1200 K sind die Temperaturen, bei welcher HCN und
einfache organische Stoffe (solche als
Kurzketten-Aliphatike), ein Hitzeschock in der
charakteristischen Zeitskala von einer
Impaktsdauer überleben könnten. Bemerken Sie,
dass für die Impaktgeschwindigkeit bis 10 km/s,
eine Menge von komplexen organischen verbindungen
ein Impakt überleben.
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Hemisphärische Vertiefung
Transiente Krater radiale Verbreitung des
Kraters ist geschlossen. Ablagerungsphase und
Lateraltransport
Dt
Endgültige Tiefe und Breite des Kraters
Ht
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Versetze in nicht geschockten Materialien
Verteilung ist chaotisch und gleichmessig
Konzentrierung Versetzen in Gesteine in schmalen
Zonen sind Beweise einer Stoßwelle
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Versetze und Wasserblasen in geschockten
Quarzkristalle
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Riße im Target
Verticale Ansicht von oben
Laterale Ansicht
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Impaktgläsern und Schmelzen

• Tektite entstehen durch Meteoriteneinschläge -
  aus dem Bereich des Kontaktes zwischen
  einstürzendem Körper und Untergrund werden
  Strahlen, geschmolzenen Materials mit hoher
  Geschwindigkeit ausgeschleudert.
• Impaktite - Schmelzgesteine in Impaktstrukturen
  entstehen durch Schockeinwirkung. Zur Bildung von
  Gesamtgesteinsschmelzen werden Schockdrücke von
  mindestens grob 60 GPa (600 kbar) benötigt.
• Pseudotachylite entstehen durch Friktionswärme
  bei teilweise Aufschmelzung eines
  Umgebungsgestein. In schmalen Adern ist
  Glassubstanz zwischen die Kornfragmenten
  eingedrungen. Äuserlich einem schwarzen
  Basaltglas (Tachylit)

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Impakt-Schmelzgesteine sind kristalline, hyaline
(glasige) oder semihyaline Gesteine, die sich aus
einer schockproduzierten Impaktschmelze
verfestigt haben und in der Matrix
unterschiedliche Gehalte an klastischen
Komponenten besitzen.
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Megabreccie mit Impakt-Schmelze in der Rubielos
de la Cérida-Impaktstruktur (Spanien). Nach der
Zusammensetzung wird angenommen, daß sich die
Breccie am Boden des sich ausdehnenden
Excavations-Kraters gebildet hat und als Ejekta
noch innerhalb der Impaktstruktur abgelagert
wurde.
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Impakt-Schmelze in der Megabreccie. Das weiße
Gestein besteht zu mehr als 90 aus
silikatischem Glas.
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Reibungsschmelzen (Pseudotachylite) können sich
in Gesteinen während eines ruptuellen
Deformationsereignisses ausbilden, sofern die
entstehende Reibungswärme ausreicht, lokale
Schmelzbildung zu erzeugen. Pseudotachylite sind
entweder Zeugen "fossiler Erdbeben" oder werden
bei hochdynamischen Impaktprozessen im
Krateruntergrund gebildet.
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Theorien zur Entstehungsgeschichte Die
Entstehung der Tektite stellt den Wissenschaftler
vor einige Probleme 1. Der Einschlag eines
großen Meteoriten läßt sich weder beobachten noch
nachahmen. Alle Werte liegen weit außerhalb des
Meß- und Vorstellbaren. 2. Die extreme
Seltenheit solcher Ereignisse. 3. Zu 2 von 4
Tektitstreufeldern konnte noch kein
Meteoritenkrater gefunden werden. 4.Es gibt
auf der Erde keine vergleichbaren Stoffe wie
diese seltsamen Gläser. Obsidian hat eine
ähnliche Zusammensetzung mit dem einen
Unterschied, das Tektite etwa 100 mal weniger OH-
Gruppen also Wasser enthalten. Kein anderes
Glas auf der Erde ist derart trocken. (Es ist zur
Zeit technisch nicht möglich solche Gläser
herzustellen.)
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So sollen die "tektitischen Mondgläser" auf die
Erde gelangt sein
1. Transport durch Herausschlagen des
Materials während einem Meteoriteneinschlag auf
dem Mond.
2. Ballistischer Transport durch lunaren
vulkanismus.
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Häufige Formen von gewöhnlichen Tektiten aus
Indochina.
Australite ein Darwin Knopf mit Flansch
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(No Transcript)
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Mikrotektiten
Mikrotektit, Durchmesser 15mkm, australasiatische
Streufeld
Mikrotektit, 220fache Vergrösserung.
Nordamerikanische Streufeld in der Karibik
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Die Energie nimmt bei zunehmender Sedimenttiefe
ab, was zu folgenden Tektitarten führt 1.
Mikrotektite oberste Sedimentschicht, die
vergast und später zu kleinen Tröpfchen
kondensiert. Das vorherrschende Windrichtung
spielt eine große Rolle beim Transport und der
Form des Mikrotektitstreufeldes. 2.
Aerodynamische geformte Tektite mittlere
Sedimentschicht, die aufgeschmolzen wird, wobei
mehr oder weniger grosse Glastropfen ausgeworfen
werden. Aerodynamisch geformte Tektite entstehen
nur, wenn die Auswurfgeschwindigkeit gross genug
ist und der Schusskanal lange Zeit geöffnet
bleibt. Das kann nur bei grossen Impakten der
Fall sein. 3. Gewöhnliche Tektite mittlere
Sedimentschicht, die ausgeworfen wird. Auswurf
erfolgt bei geringerer Geschwindigkeit. Der
Schusskanal schliesst sich und bremst die
Tektite ab. 4. Muong Nong-Gläser untere
Sedimentschicht, die bei niedrigen Temperaturen
und Drucken aufgeschmolzen wird. Dadurch belibt
die Schichtstruktur der Sedimente erhalten und
Auswurf beschränkt sich auf Kraternähe.
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Die Geometrie des Impakts aus der
Vogelperspektive
Impakt senkrecht. Schusskanal und Auswurfkanal
ueberschneiden sich nicht. Tektite werden zwar
gebildet und ausgeworfen, werden aber von der
Atmosphaere noch im Bereich des spaeteren
Kraters abgebremst. Dasselbe gilt fuer schraege
Impakte.
Impakt mit Mikrotektiten und gewoehnlichen
Tektiten. Die Sedimentsschicht wird bis in einige
zehn Meter Tiefe aufgeschmolzen und ausgeworfen.
Es entstehen wenige Muong Nong-Glaeser.
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Moldavit, eines der seltensten Naturglas der
Erde, entstand vor ca. 15 Mio. Jahren, als ein
gewaltiger Meteorit im Nördlinger Ries bei
Stuttgart einen Krater mit einem Durchmesser von
ca. 25 km schlug. Die zum Teil sehr
hochpreisigen Glasmeteoriten findet man heute in
Südböhmen und der Tschechischen Republik in der
Gegend um den Fluß Moldau, was ihm auch seinen
Namen einbrachte. Einer alten Legende zufolge
glaubte man, daß der Moldavit der grüne Stein im
heiligen Gral sei. Ebenso werden dem Moldavit
seit Urzeiten heilende Kräfte zugeschrieben.
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(No Transcript)
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(No Transcript)