Entlassung



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In der Geologie , Entblößung ist die Prozesse, die Abnutzung der Erdoberfläche verursacht durch bewegtes Wasser, durch Eis, durch Wind und durch Wellen , zu einer Reduzierung der Höhe führte und in Linderung von Landschaftsformen und von Landschaften. Obwohl die Begriffe austauschbar verwendet wurden, ist Erosion der Transport von Boden und Gestein von einem Ort zum anderen, und Denudation ist die Summe von Prozessen, die zur Absenkung der Erdoberfläche einschließlich Erosion führen. Endogene Prozesse wie Vulkane , Erdbeben und tektonische Hebungen können die kontinentale Kruste den exogenen Prozessen der Verwitterung , Erosion und Massenverschwendung aussetzen . Die Auswirkungen der Entblößung sind seit Jahrtausenden bekannt; Die Mechanik dahinter wird jedoch seit 200 Jahren diskutiert und erst in den letzten Jahrzehnten verstanden.

Prozesse

Denudation umfasst die mechanischen, biologischen und chemischen Prozesse der Erosion, Verwitterung und Massenverschwendung. Bei der Denudation können sowohl feste Partikel als auch gelöstes Material entfernt werden. Dazu gehören die Teilprozesse Kryofraktur, Sonneneinstrahlung, Löschen , Salzverwitterung, Bioturbation und anthropogene Einflüsse.

Zu den Faktoren, die die Denudation beeinflussen, gehören:

  • Anthropogene (menschliche) Aktivität, einschließlich Landwirtschaft, Staudamm, Bergbau und Entwaldung.
  • Biosphäre durch Tiere, Pflanzen und Mikroorganismen, die zur chemischen und physikalischen Verwitterung beitragen .
  • Klima, während es am direktesten durch chemische Verwitterung durch Regen entsteht, bestimmt das Klima auch, welche Art von Verwitterung auftritt.
  • Die Lithologie oder die Art des Gesteins spielt bei der Denudation eine wichtige Rolle.
  • Oberflächentopographie und Veränderungen der Oberflächentopographie wie Rutschungen und Erosion.
  • Tektonische Aktivität wie Deformation, die Veränderung von Gesteinen aufgrund von Spannungen hauptsächlich durch tektonische Kräfte und Orogenese , die Prozesse, die Berge bilden.

Preise

Denudation wird in der Abnutzung der Erdoberfläche in Zoll oder Zentimeter pro 1000 Jahre gemessen. Diese Rate ist als Schätzwert gedacht und geht unter anderem zur Vereinfachung der Berechnungen häufig von einer gleichmäßigen Erosion aus. Die getroffenen Annahmen gelten oft nur für die untersuchten Landschaften. Messungen der Denudation, die über große Gebiete durchgeführt werden, werden durch Mittelung der Raten der Unterteilungen durchgeführt. Oftmals werden keine Anpassungen an den menschlichen Einfluss vorgenommen, was dazu führt, dass die Messungen überhöht werden. Berechnungen haben ergeben, dass durch menschliche Aktivitäten verursachte Bodenverluste von bis zu 0,5 m die zuvor berechneten Denudationsraten um weniger als 30 % verändern.

Die Denudationsraten sind normalerweise viel niedriger als die Hebungsraten, und die durchschnittlichen Orogeneseraten können das Achtfache der maximalen durchschnittlichen Denudation betragen. Die einzigen Bereiche, in denen es zu gleichen Denudations- und Hebungsraten kommen könnte, sind aktive Plattenränder mit einer längeren Periode kontinuierlicher Deformation.

Die Denudation wird in Messungen im Einzugsgebietsmaßstab gemessen und kann andere Erosionsmessungen verwenden, die im Allgemeinen in Datierungs- und Vermessungsmethoden unterteilt sind. Zu den Techniken zur Messung von Erosion und Denudation gehören die Messung der Bachlast, kosmogene Exposition und Vergrabendatierung, Erosionsverfolgung, topografische Messungen, Vermessung der Ablagerungen in Lagerstätten, Erdrutschkartierung, chemische Fingerabdrücke, Thermochronologie und Analyse von Sedimentaufzeichnungen in Ablagerungsgebieten. Der gebräuchlichste Weg Denudation zu messen , ist von Strom Lastmessungen bei genommen Messstationen . Die Schwebfracht , Geschiebe und gelöste Last werden in die Messung einbezogen. Das Gewicht der Ladung wird in volumetrische Einheiten umgerechnet und das Ladungsvolumen wird durch die Fläche der Wasserscheide über der Messstation geteilt. Ein Problem bei dieser Messmethode ist die hohe Schwankung der fluvialen Erosion von Jahr zu Jahr, die zwischen aufeinanderfolgenden Jahren bis zu einem Faktor von fünf betragen kann. Eine wichtige Gleichung für die Denudation ist das Stromstärkegesetz : , wobei E die Erosionsrate, K die Erodierkonstante ist, A die Einzugsfläche ist, S das Gerinnegefälle ist und m und n Funktionen sind, die normalerweise im Voraus angegeben oder basierend auf der Lage. Die meisten Denudationsmessungen erfolgen auf Basis von Bachlastmessungen und Analysen des Sediments oder der Wasserchemie.

Eine neuere Technik ist die kosmogene Isotopenanalyse , die in Verbindung mit Bachlastmessungen und Sedimentanalysen verwendet wird. Dies misst die Intensität der chemischen Verwitterung, indem die chemische Veränderung in den molekularen Anteilen berechnet wird. Vorläufige Forschungen zur Verwendung kosmogener Isotope zur Messung der Verwitterung wurden durch die Untersuchung der Verwitterung von Feldspat und vulkanischem Glas durchgeführt, da sie den größten Teil des in der oberen Kruste gefundenen Materials enthalten. Die am häufigsten verwendeten Isotope sind 26 Al und 10 Be; jedoch 10 wird Be häufiger in diesen Analysen verwendet. 10 Be wird aufgrund seines Vorkommens verwendet, und obwohl es nicht stabil ist, ist seine Halbwertszeit von 1,39 Millionen Jahren relativ stabil im Vergleich zu der Tausend- oder Millionen-Jahres-Skala, in der die Denudation gemessen wird. 26 Al wird wegen der geringen Präsenz verwendet von Al in Quarz, wodurch es leicht abgetrennt werden kann und weil keine Gefahr einer Kontamination mit atmosphärischem 10 Be besteht. Diese Technik wurde entwickelt, weil frühere Studien zur Denudationsrate von konstanten Erosionsraten ausgegangen sind, obwohl eine solche Gleichförmigkeit im Feld schwer zu überprüfen ist und für viele Landschaften ungültig sein kann, und ihre Verwendung zur Messung von Denudation und geologischer Datierung von Ereignissen anerkannt wurde. Im Durchschnitt ist die Konzentration ungestörter kosmogener Isotope in Sedimenten, die ein bestimmtes Becken verlassen, umgekehrt proportional zu der Geschwindigkeit, mit der dieses Becken erodiert. Dies bedeutet, dass in einem schnell erodierenden Becken der größte Teil des Gesteins nur einer geringen Anzahl kosmischer Strahlung ausgesetzt ist, bevor es erodiert und aus dem Becken transportiert wird; als Ergebnis wird die Isotopenkonzentration niedrig sein. In einem langsam erodierenden Becken ist die integrierte kosmische Strahlenbelastung viel größer und folglich wird die Isotopenkonzentration viel höher sein. Ein Problem bei dieser Technik besteht darin, dass es in den meisten Gebieten schwierig ist, Isotopenreservoirs zu messen, so dass eine gleichmäßige Erosion angenommen wird. Es gibt auch Abweichungen von Jahr zu Jahr, die bis zu einem Faktor von drei betragen können.

Bei der Messung der Denudation gibt es mehrere Probleme, darunter Probleme sowohl mit der verwendeten Technologie als auch mit der Umwelt. Erdrutsche können die Denudationsmessungen in Bergregionen, insbesondere im Himalaya, stören. Datierungsmethoden haben zwei Hauptprobleme, eines sind Unsicherheiten bei den Messungen, sowohl bei der verwendeten Ausrüstung als auch bei den während der Messung getroffenen Annahmen; das andere sind Fehler aus der Beziehung zwischen dem gemessenen Alter und der Geschichte der Marker. Dies betrifft die Frage der Annahme von Annahmen auf der Grundlage der durchgeführten Messungen und der gemessenen Fläche. Umweltfaktoren wie Temperatur, Luftdruck, Feuchtigkeit, Höhe, Wind, Lichtgeschwindigkeit in höheren Lagen bei Verwendung von Lasern oder Flugzeitmessungen, Instrumentendrift, chemische Erosion und bei kosmogenen Isotopen haben Klima und Schnee- oder Gletscherbedeckung einen Einfluss . Darüber hinaus sollte bei der Untersuchung der Denudation der Stadler-Effekt berücksichtigt werden, der besagt, dass Messungen über kürzere Zeiträume höhere Akkumulationsraten und Messungen über längere Zeiträume niedrigere Akkumulationsraten zeigen. In einer Studie von James Gilully deuteten die präsentierten Daten darauf hin, dass die Denudationsrate aufgrund geologischer Beweise während des Känozoikums ungefähr gleich geblieben ist ; Angesichts der Schätzungen der Denudationsraten zu dieser Zeit und der Höhe der Vereinigten Staaten würde es jedoch 11-12 Millionen Jahre dauern, bis Nordamerika erodiert ist, lange vor den 66 Millionen Jahren des Känozoikums.

Die Abtragungsforschung findet hauptsächlich in Flusseinzugsgebieten und in Bergregionen wie dem Himalaya statt, da es sich um sehr geologisch aktive Regionen handelt, die Forschungen zwischen Hebung und Abtragung ermöglichen. Auch die Auswirkungen der Entblößung auf Karst werden erforscht, da nur etwa 30 % der chemischen Verwitterung durch Wasser an der Oberfläche stattfindet. Denudation hat einen großen Einfluss auf die Karst- und Landschaftsentwicklung, da sich die Landschaften am schnellsten ändern, wenn sich unterirdische Strukturen ändern. Andere Forschungen umfassen die Auswirkungen auf die Denudationsraten, und diese Forschung untersucht hauptsächlich, wie sich Klima und Vegetation auf die Denudation auswirken. Es wird auch geforscht, um den Zusammenhang zwischen Entblößung und Isostasie herauszufinden, da die Kruste umso heller wird, je mehr Entblößung auftritt, desto heller wird die Kruste in einem Bereich, der eine Anhebung ermöglicht. Die Arbeit versucht in erster Linie, ein Verhältnis zwischen Abtragung und Hebung zu ermitteln, um in Zukunft Veränderungen in der Landschaft besser abschätzen zu können. In den Jahren 2016 und 2019 wurden Forschungen durchgeführt, die versuchten, die Denudationsraten anzuwenden, um das Stromleistungsgesetz zu verbessern, damit es effektiver genutzt werden kann.

Vorgeschlagene Prozesse

Über die Auswirkungen der Entblößung wird seit der Antike geschrieben, obwohl die Begriffe Entblößung und Erosion im Laufe der Geschichte fast immer synonym verwendet wurden. Erst im Zeitalter der Aufklärung begannen Gelehrte zu verstehen, wie Erosion und Entblößung ohne mythische oder biblische Erklärungen auftraten. Im Laufe des 18. Jahrhunderts stellten Wissenschaftler die Theorie auf, dass Täler von Bächen gebildet werden, die durch sie hindurchfließen, und nicht von Überschwemmungen oder anderen Katastrophen. Im Jahr 1785 schlug ein schottischer Arzt namens James Hutton eine Erdgeschichte vor, die auf beobachtbaren Prozessen über einen unbegrenzten Zeitraum basiert, was eine Verschiebung von Annahmen basierend auf Glauben zu Argumenten basierend auf Logik und Beobachtung markierte. Im Jahr 1802 veröffentlichte John Playfair , ein Freund von Hutton, ein Papier, das Huttons Ideen erläuterte und den grundlegenden Prozess erklärte, wie Wasser die Oberfläche abnutzt und Erosion und chemische Verwitterung beschrieb. Zwischen 1830 und 1833 veröffentlichte Charles Lyell drei Bände von Principles of Geology, in denen beschrieben wurde, wie die Erdoberfläche durch laufende Prozesse geformt wird und die die allmähliche Entblößung in der breiteren wissenschaftlichen Gemeinschaft befürwortete und etablierte.

Als die Entblößung in das breitere Bewusstsein gelangte, tauchten Fragen auf, wie die Entblößung erfolgte und was das Ergebnis war. Was das Ergebnis der Denudation betrifft, so schlugen Hutton und Playfair vor, dass die Landschaft im Laufe der Zeit auf oder nahe dem Meeresspiegel zu Erosionsebenen abgenutzt werden würde, was der Theorie den Namen Planation gab. Charles Lyell schlug vor, dass Meeresplantagen oder Ozeane und alte Flachmeere die primäre treibende Kraft hinter der Entblößung seien. Dies überrascht angesichts der jahrhundertelangen Beobachtung fluvialer und pluvialer Erosion, ist jedoch verständlicher, da die frühe Geomorphologie weitgehend in Großbritannien entwickelt wurde, wo die Auswirkungen der Küstenerosion offensichtlicher sind und eine größere Rolle bei geomorphologischen Prozessen spielen. Es gab mehr Beweise gegen die Meeresplanung als dafür. In den 1860er Jahren war die Meeresplanung weitgehend in Ungnade gefallen, angeführt von Andrew Ramsay , einem ehemaligen Befürworter der Meeresplanung, der erkannte, dass Regen und Flüsse eine wichtigere Rolle bei der Entblößung spielen. In Nordamerika wurden Mitte des 19. Jahrhunderts Fortschritte bei der Identifizierung von fluvialer, pluvialer und glazialer Erosion gemacht. Die Arbeit in den Appalachen und im amerikanischen Westen, die die Grundlage für WM Davis bildete, um die Peneplanation zu hypothetisieren, obwohl Peneplanation in den Appalachen kompatibel war, funktionierte sie im aktiveren amerikanischen Westen nicht so gut. Peneplanation war ein Zyklus, in dem junge Landschaften durch Hebungen erzeugt und bis auf Meereshöhe, die die Basisebene ist, entblößt wurden. Der Prozess würde wieder aufgenommen, wenn die alte Landschaft wieder angehoben oder das Basisniveau abgesenkt wurde, wodurch eine neue junge Landschaft entstand. Die Veröffentlichung des davisianischen Erosionszyklus veranlasste viele Geologen, weltweit nach Beweisen für Plantagen zu suchen. Unzufrieden mit Davis 'Zyklus aufgrund von Beweisen aus dem Westen der Vereinigten Staaten, schlug Grove Karl Gilbert vor, dass das Tragen von Hängen Landschaften zu Pedilainen formen würde, und WJ McGee nannte diese Landschaften Giebel. Dies gab dem Konzept später den Namen Pediplanation, als LC King es auf eine globale Skala anwendete. Die Dominanz des Davis-Zyklus führte zu mehreren Theorien zur Erklärung der Planation, wie der Eolation und der Glazialplanation, obwohl nur die Ätzplanation die Zeit und die Prüfung überlebte, da sie auf Beobachtungen und Messungen in verschiedenen Klimazonen auf der ganzen Welt beruhte, und sie erklärte Unregelmäßigkeiten in Landschaften . Die meisten dieser Konzepte scheiterten unter anderem daran, dass Joseph Jukes, ein populärer Geologe und Professor, in einer Veröffentlichung von 1862 Entblößung und Hebung trennte, was einen nachhaltigen Einfluss auf die Geomorphologie hatte. Andere wichtige Gründe sind, dass die Zyklen, insbesondere die von Davis, Verallgemeinerungen auf der Grundlage breiter Landschaftsbeobachtungen und nicht detaillierter Messungen waren, viele der Konzepte auf der Grundlage lokaler oder spezifischer Prozesse, nicht regionaler Prozesse, entwickelt wurden und lange Zeiträume von kontinentale Stabilität.

Während der Davissche Zyklus die wichtigste einflussreiche Theorie in der Geomorphologie war, gab es Gegner. Grove Karl Gilbert war einer, der im Laufe der Zeit anhand von Messungen erkannte, dass die Denudation nichtlinear war, und begann, Erklärungen auf der Grundlage von Fluiddynamik- und Gleichgewichtskonzepten zu entwickeln. Ein anderer war Walther Penck , der eine komplexere Theorie aufstellte, die besagte, dass Entblößung und Hebung gleichzeitig und Landschaftsbildung auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen Entblößung und Hebungsrate auftraten, und schlug vor, dass die Geomorphologie auf endogenen und exogenen Prozessen basiert. Pencks Theorie wurde zwar letztendlich ignoriert, kehrte jedoch zu gleichzeitiger Entblößung und Hebung zurück und stützte sich auf kontinentale Mobilität, obwohl Penck die Kontinentalverschiebung ablehnte. Die Davisian- und Pecnkian-Modelle wurden einige Jahrzehnte lang heftig debattiert, bis Pencks Modell ignoriert wurde und die Unterstützung für Davis' Zyklus nach seinem Tod nachließ, als mehr Kritiken erhoben wurden. Ein Kritiker war John Leighly, der erklärte, dass Geologen nicht wüssten, wie Landformen entwickelt wurden, sodass Davis' Theorie letztendlich auf einem wackeligen Fundament aufbaute. Von 1945 bis 1965 gab es einen Wandel in der Geomorphologieforschung, der eine Verlagerung von hauptsächlich deduktiven Arbeiten hin zu detaillierten experimentellen Designs, verbesserten Technologien und Techniken mit sich brachte, obwohl dies dazu führte, Details etablierter Theorien zu erforschen, anstatt neue Theorien zu erforschen. In den 1950er und 1960er Jahren, als Verbesserungen in der Ozeangeologie und Geophysik vorgenommen wurden, wurde immer klarer, dass Wegeners Theorie über die Kontinentaldrift richtig war und dass es eine ständige Bewegung von Teilen (der Platten ) der Erdoberfläche gibt. Es wurden auch Verbesserungen in der Geomorphologie vorgenommen, um Hangformen und Entwässerungsnetze zu quantifizieren und um Beziehungen zwischen Form und Prozess sowie der Größe und Häufigkeit geomorpher Prozesse zu finden. Der letzte Schlag gegen die Peneplanation kam 1964, als ein Team unter der Leitung von Luna Leopold Fluvial Processes in Geomorphology veröffentlichte, indem es Landformen mit messbaren Niederschlags-Infiltrations-Abflussprozessen verband und zu dem Schluss kam, dass in der Neuzeit keine Peneplanen über große Gebiete existieren und alle historischen Peneplans dies tun müssten nachgewiesen werden, anstatt aus der modernen Geologie abgeleitet zu werden. Sie stellten auch fest, dass sich Giebel über alle Gesteinsarten und Regionen hinweg bilden könnten, wenn auch durch unterschiedliche Prozesse. Durch diese Erkenntnisse und Verbesserungen in der Geophysik verlagerte sich das Studium der Denudation von der Planlage hin zur Untersuchung der Beziehungen, die die Denudation beeinflussen, einschließlich Hebung, Isostasie, Lithologie und Vegetation, und die Messung der Denudationsraten auf der ganzen Welt.

Beispiele

A) Vulkan Villarrica , Chile , ein Vulkan ohne Auswirkungen von Erosion und Entblößung
B) Vulkan Chachahén , Provinz Mendoza , Argentinien , ein Vulkan mit starker Erosionswirkung aber ohne Entblößung
C) Cardiel See , Provinz Santa Cruz , Argentinien, ein vulkanisches Gebiet unter starker Entblößungseffekt, der subvulkanische Gesteinskörper freilegt.

Die Denudation legt tiefe subvulkanische Strukturen auf der heutigen Oberfläche des Gebiets frei, in dem einst vulkanische Aktivität auftrat. Subvulkanische Strukturen wie vulkanische Pfropfen und Gänge werden durch Denudation freigelegt.

Andere Beispiele sind:

  • Erdbeben verursachen Erdrutsche.
  • Haloklastie, die Ansammlung von Salz in Felsspalten, die zu Erosion und Verwitterung führt.
  • Eis, das sich in den Rissen der Felsen ansammelt.
  • Mikroorganismen, die durch Zellatmung zur Verwitterung beitragen.

Verweise

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