*** Open Systems & dissipative Structure Formation Was versteht man unter dem Begriff der "dissipativen Strukturbildung" ? Beschreiben Sie den Vorgang einer "dissipativen Strukturbildung" am Beispiel der thermischen Rayleigh-Benard Konvektion im Erdmantel ! Warum ist nur in thermodynamisch offenen System die Bildung von neuen Raum-Zeit-Strukturen (= "dissipative Strukturbildung") möglich ? *** Thermal History/Evolution Welches sind die Hauptquellen der im Erdinnern gespeicherten thermischen Energie ? In welche Energieformen wird die im Erdinnern gespeicherte thermische Energie durch geodynamische Prozesse umgewandelt ? Nennen Sie mindestens 5 davon ! Wie hoch ist der ungefähre Wärmeverlust (Grössenordnung) der Erde in 10^9 Jahren (Änderung der mittleren Temperatur des Erdmantels in 1 Mrd. Jahre, "secular cooling") ? Welche Wärmetransport-Mechanismen sind im Erdinnern aktiv ? Wie gross ist der mittlere Wärmefluss aus dem Erdinnern (Grössenordnung) an die Erdoberfläche ? Ist der Wärmeverlust höher unter den Kontinenten oder unter den Ozeanen ? Warum ? *** Mineralogy Welches sind die Hauptunterschiede zwischen kontinentaler und ozeanischer Kruste ? Benennen und erläutern Sie mindestens 3 davon ! Welche mineralogische Zusammensetzung hat der obere Erdmantel (Hauptbestandteile) ? Beschreiben Sie die Hauptbestandteile von Peridotit bis zu einer Tiefe von 250 km ! Was versteht man unter Ophioliten ? Welche Phasenumwandlungen durchläuft Peridotit in der Übergangszone des Erdmantels (zwischen 410 und 660 km Tiefe) ? Welche geodynamischen Auswirkungen haben dabei mögliche metastabile Phasen von Olivin zwischen 410 und 660 km Tiefe (in Subduktionszonen) ? Welche mineralogische Zusammensetzung hat der untere Erdmantel (Hauptbestandteile) ? *** Rheology Wie lautet das Hooke'sche Gesetz ? Wieviel Materialparameter werden zur Beschreibung der elastischen Deformation eines homogenen und isotropen Kontinuums benötigt ? Benennen Sie diese ! Was versteht man unter einem Sprödbruch ? Was besagt das Byerlee-Gesetz ? Welche 3 Typen von Sprödbruch-Verhalten werden nach Griffith unterschieden ? Beschreiben Sie schematisch das rheologische Verhalten der Lithosphäre als Funktion der Tiefe ! Wie unterscheiden sich hierbei kontinentale und ozeanische Lithosphäre ? Bei welcher Tiefe erfolgt in etwa der Übergang von Sprödbruch-Rheologie zu duktilem Fliessverhalten ? Welche Einflussfaktoren sind für duktile Deformationsmechanismen von Bedeutung ? Nennen und beschreiben Sie mindestens 5 davon ! Wie lautet das empirische Gesetz für duktiles Fliessverhalten ? Welche Mechanismen können zu einer Lokalisierung von Deformation in der Lithosphäre führen ? *** Mantle Convection: Rayleigh-Benard Instability Wie ist die Definition der Rayleigh-Zahl "Ra" und wie hoch ist ihr kritischer Schwellenwert "Ra_c" (Grössenordnung) zum Einsetzen von konvektivem Wärmetransport ? Erläutern Sie die einander entgegen wirkenden Kräfte, die in der dimensionslosen Rayleigh-Zahl ihren Ausdruck finden ! *** Mantle Convection: Mantle-Lithosphere Interaction Welche mögliche Definitionen des Begriffs der "Lithosphäre" kennen Sie ? Erläutern Sie diese ! Was versteht man unter einer "stagnant lid" Konvektion und wodurch entsteht sie ? Benennen und erläutern Sie die Hauptunterschiede im Aufbau von kontinentaler und ozeanischer Lithosphäre ! Welche Konsequenzen ergeben sich daraus für die Plattentektonik ? Was versteht man unter der "Moho" ? Erläutern Sie das Prinzip der Isostasie nach Airy bzw. Pratt ! Was versteht man unter Flexur-Isostasie ? Wie bzw. wo kann man sie beobachten ? Mit welcher Gleichung wird sie beschrieben ? *** Global Seismicity Welches sind die 3 Haupt-Bruchtypen der Lithosphäre ? Wie kann man sie mit Hilfe von Herdflächenlösungen ("fault plane solutions") charakterisieren ? Beschreiben Sie die Konstruktion des Mohr'schen Spannungskreises ! Welche Indikatoren für den Spannungszustand der Lithosphäre kennen Sie ? Mit welchen Methoden kann man den Spannungszustand quantitativ bestimmen ? Was versteht man unter einer "Wadati-Benioff" Zone ? Wodurch ist das lithosphärische Spannungsfeld in der Umgebung des oberen Rheingrabens im SW Deutschlands charakterisiert ? *** Plate Tectonics Benennen Sie die 7 größten Platten der Lithosphäre auf der Erdoberfläche ! Worin besteht der "Motor" der Plattentektonik ? Nennen und beschreiben Sie die verschiedenen tektonischen Kräfte ! Welches sind die drei Grundtypen von Plattengrenzen, die auf der Erde beobachtet werden (Beispiele) ? Welche tektonischen Stress-Indikatoren gibt es ? Wie hängen diese mit den seismologisch bestimmbaren Herdflächenlösungen zusammen ? Was sind "Stylolite" ? Was versteht man unter "tektonischen Provinzen" ? *** Dynamics of Subduction Welche zivile Hauptrisiken stehen in Verbindung mit Subduktionsprozessen ? Wodurch unterscheiden sich die 3 verschiedenen Typen von konvergenten Plattenrändern ? Nennen und beschreiben Sie jeweils Beispiele dazu ! Welche Mechanismen für das Auftreten von Tiefbeben kennen Sie ? Worin besteht der Hauptunterschied zur oberflächennahen Seismizität ? Was versteht man unter dem "thermischen Parameter" einer subduzierenden Platte ? Worüber (über welche Eigenschaft der Platte) gibt er Auskunft ? Wie beeinflusst das thermische Profil von subduzierenden Platten die Tiefenlage der seismischen Diskontinuitäten bei 410 bzw. 660 km Tiefe ? Welche Rolle spielt dabei die mögliche Existenz von metastabilem Olivin ? *** The Wilson Cycle Was versteht man unter einem "Wilson-Zyklus" ? Beschreiben Sie seine verschiedenen Stadien ! Beschreiben Sie, wie mit paleomagnetischen Methoden die Theorie der Plattentektonik gestützt wird ! Welcher Typ von tektonischen Strukturen formiert sich in Extensionszonen, bzw. welcher Typ in Kompressionszonen ? *** Dynamics of Rifting Was ist der Unterschied zwischen aktivem und passivem Rifting ? Nennen und beschreiben Sie dazu jeweils ein Beispiel ! Was versteht man unter einer Bouguer-Anomalie ? Wie ist mit ihrer Hilfe eine Unterscheidung von aktivem und passivem Rifting möglich ? Skizzieren Sie ein Profil durch den oberen Rheingraben ! Welches sind die Hauptstrukturen, wann begann die Grabenbildung, und um welchen (max.) Betrag erfolgte die Absenkung des inneren Grabens ? Beschreiben Sie das "pure shear" und das "simple shear" Modell für Lithosphärenextension. Welche typischen Unterschiede bestehen ? *** Climate & Tectonics Beschreiben Sie mögliche Wechselwirkungen von klimatischen und tektonischen Prozessen an der Erdoberfläche ! Welche Beispiele kennen Sie ?