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experimentelle Tektonik

 
     
  Deformation künstlicher oder natürlicher Materialien unter geologisch relevanten Randbedingungen. Man unterscheidet drei Arten tektonischer Experimente: a) Deformation künstlicher, aber geologisch "realistischer" Modellkörper. Durch einen äusseren Kraftansatz werden Relativbewegungen induziert, welche wiederum zur Ausbildung von Strukturen führen, die denen der Natur ähneln. b) numerische Modellierung mit der Finite-Element-Methode, in denen die Deformation komplexer geologischer Körper als Summe der Deformation kleiner Teilbereiche dargestellt wird, auf die man Kräfte einwirken lässt. Voraussetzung, damit die numerische Simulation geologisch sinnvolle Ergebnisse liefert, ist eine möglichst genaue Kenntnis oder Abschätzung der mechanischen Parameter des simulierten Materials. c) Deformation natürlicher Gesteinsproben unter gut definierten physikalischen Randbedingungen. In cm- bis dm-grossen Probenkörpern wird durch einen von aussen wirkenden Kraftansatz eine interne Differentialspannung (Spannung) erzeugt. Ein seitlich aufgebrachter Manteldruck wirkt als Umlagerungsdruck. Die Temperatur kann ebenfalls in weiten Bereichen variiert werden (bis über 1200°C). Die Art, wie sich im Experiment die Differentialspannungen und Verformungsraten entwickeln, ist materialspezifisch und ergibt Parameter des rheologischen (Rheologie) Verhaltens der Gesteine. Eine mikroskopische Analyse der Proben gibt Auskunft über die wirksamen Verformungsmechanismen.


Obwohl die tektonischen Experimente im Labor Beschränkungen unterliegen, insbesondere hinsichtlich der Verformungsraten, die allgemein um 6-7 Grössenordnungen grösser als in der Natur sind, hinsichtlich der kurzen Versuchsdauer von einigen Stunden bis zu einigen Wochen und hinsichtlich der geringen Grösse der Gesteinsproben, liefern die experimentell ermittelten rheologischen Materialparameter die Grundlage für alle dynamischen Modellierungen der Erdkruste und des Erdmantels.
 
 

 

 

 
 
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