ALBERT

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Description: Scientists have long attempted to explain why closely similar age patterns of death are characteristic of highly diverse human and nonhuman populations. Historical efforts to identify a general "law of mortality" from these patterns that applied across species ended in 1935 when it was declared that such a law did not exist. These early efforts were conducted using mortality curves based on all causes of death. The authors predict that if comparisons of mortality are based instead on "intrinsic" causes of death (i.e., deaths that reflect the basic biology of the organism), then age patterns of mortality consistent with the historical concept of a law might be revealed. Using data on laboratory animals and humans, they demonstrate that age patterns of intrinsic mortality overlap when graphed on a biologically comparable time scale. These results are consistent with the existence of a law of mortality following sexual maturity, as originally asserted by Benjamin Gompertz and Raymond Pearl. The societal, medical, and research implications of such a law are discussed.

Description: The ‘law of the wall’ for the inner part of a turbulent shear flow over a solid surface is one of the cornerstones of fluid dynamics, and one of the very few pieces of turbulence theory whose results include a simple analytic function for the mean velocity distribution, the logarithmic law. Various aspects of the law have recently been questioned, and this paper is a summary of the present position. Although the law of the wall for velocity has apparently been confirmed by experiment well outside its original range, the law of the wall for temperature seems to apply only to very simple flows. Since the two laws are derived by closely analogous arguments this throws suspicion on the law of the wall for velocity. Analysis of simulation data, for all the Reynolds stresses including the shear stress, shows that law-of-the-wall scaling fails spectacularly in the viscous wall region, even when the logarithmic law is relatively well behaved. Virtually all turbulence models are calibrated to reproduce the law of the wall in simple flows, and we discuss whether, in practice or in principle, their range of validity is larger than that of the law of the wall itself: the present answer is that it is not; so that when the law of the wall (or the mixing-length formula) fails, current Reynolds-averaged turbulence models are likely to fail too.

Description: Dates of Cruise: 18.7.96 - 4.8.96. General Subject of Research: Sampling of active volcanism on the middle Kolbeinsey Ridge and the Eggvin Bank. Port Calls: Kiel, Reykjavik.

Description: Im Spätsommer 1996 wurde in der oberoligozänen Fossillagerstätte Enspel im nordwestlichen Westerwald vom Geologischen Landesamt Rheinland-Pfalz, gemeinsam mit dem Landesamt für Denkmalpflege Rheinland-Pfalz, eine Forschungsbohrung niedergebracht. Die Bohrung erreichte eine Teufe von 256,3 m. Es wurden 2,6 m Basalt, etwa 137 m lakustrine Sedimente und 90 m Vulkaniklastika erbohrt. An deren Basis folgen fragmentierte devonische Sedimentgesteine, die bis zu einer Mächtigkeit von 24,3 m erbohrt wurden. Die Abfolge repräsentiert die Füllung eines komplexen, maarähnlichen Beckens. Der Bohrkern wird in einem interdisziplinären Projekt von verschiedenen Arbeitsgruppen untersucht, um Bau und Genese des ehemaligen Enspelsees zu erforschen.

Description: Abstract: In late summer 1996 the Geological Survey of Rheinland-Pfalz and the Landesamt für Denkmalpflege Rheinland-Pfalz sank a research core, in the Upper Oligocene Fossillagerstätte Enspel, Northwest-Westerwald-area. The drilling reached a depth of 256.3 m. 2.6 m of basalt, 137 m of lakustrine sediments, 90 m of pyroclastic rocks and 24.3 m of fragmented Devonian sediments were found. This section documents the filling of a complex maarlike basin. The cores are examined in an interdisciplinary research project concerning the genesis and structure of the Enspel lake system.

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Description: Inhaltsübersicht : Helmut Keupp & Daria Ivanova: Calcareous dinoflagellate cysts from the Late Jurassic and Early Cretaceous of the Western Forebalkan, Bulgaria … 3-31 ; Helmut Keupp & Rolf Kohring: Kalkige Dinoflagellatenzysten aus dem Obermiozän (NN 11 ) W von Rethimnon (Kreta) … 33-53 ; Dimitris Frydas, Helmut Keupp & Spyridon M. Bellas: Biostratigraphical research in Late Neogene marine deposits of the Chania Province, western Crete, Greece … 55-67 ; Glenn Fechner: "Microforaminiferal" lining taphonomy: A cautionary note … 69-81 ; Uwe Gloy & Rolf Kohring: Py-GC-Analysen an einem fossilen Harz aus dem Oberen Jura (Grube Guimarota/Portugal) … 83-88 ; Joachim Gründel: Truncatelloidea (Littorinimorpha, Gastropoda) aus dem Lias und Dogger Deutschlands und Nordpolens … 89-119 ; Helmut Keupp, Martin Röper & Adolf Seilacher: Paläobiologische Aspekte von syn vivo-besiedelten Ammonoideen im Plattenkalk des Ober-Kimmeridgiums von Brunn in Ostbayern … 121-145 ; Nikolaus Malchus: Identification of larval bivalve shells by means of simple statistics … 147-160 ; Carsten Helm, John W.M. Jagt & Manfred Kutscher: Early Campanian ophiuroids from the Hannover area (Lower Saxony, Northern Germany) … 161-173 ; Christian Neumann: New spatangoid echinoids (Echinodermata) from the Upper Cretaceous of Jordan: taxonomy and phylogenetic importance … 175-189 ; Oldrich Fejfar und Daniela C. Kalthoff: Aberrant cricetids (Platacanthomyines, Rodentia, Mammalia) from the Miocene of Eurasia … 191-206 ; Thekla Pfeiffer: Sexualdimorphismus, Ontogenie und innerartliche Variabilität der pleistozänen Cervidenpopulationen von Dama dama geiselana Pfeiffer 1998 und Cervus elaphus L. (Cervidae, Mammalia) aus Neumark-Nord (Sachsen-Anhalt, Deutschland) … 207-313 ; Beiträge zur Baikal-Rift-Forschung : MJ. Kuzmin et al.: Climatic events in Siberia during upper Brunhes according to the Lake Baikal sedimentary record … 315-323 ; S. K. Krivonogov et al.: The prospects of GIS use in investigation of the Baikal area … 325-328 ; Y. Masuda et al.: Perspective Studies of Freshwater Sponges in Lake Baikal … 329-332 ; Oleg A. Timoshkin: Biology of Lake Baikal: „White Spots“ and Progress in Research … 333-348 ; Bibliographie : Uwe Gloy: Bibliographie 1997, Institut für Paläontologie, FU Berlin … 349-352 ;

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Description: Die vorliegende Arbeit behandelt die Kalkdinoflagellaten-Floren aus dem Alb der Forschungsbohrung Kirchrode II (Niedersächsisches Becken). Im Vordergrund stand die Frage nach der bisher wenig bekannten Ökologie dieser Phytoplankton-Gruppe zur Zeit ihrer maximalen Blüte. Dazu wurden die Zysten-Vergesellschaftungen qualitativ und halb-quantitativ untersucht und Diversitätsanalysen durchgeführt. Die Ergebnisse wurden mit lithologischen und paläontologischen Daten der an der Untersuchung des Bohrkerns beteiligten Arbeitsgruppen verglichen. Es konnten 37 Morphospezies kalkiger Dinoflagellaten-Zysten nachgewiesen werden. Gemeinsam mit den Morphospezies des Profils Kirchrode I erhöht sich damit die Gesamtzahl der im Alb des Niedersächsischen Beckens nachgewiesenen Taxa auf 45. Das weltweit früheste Auftreten der Unterordnung Pithonelloideae konnte für das frühe Mittel-Alb (Hoplites dentatus-Zone) belegt werden. Außerdem konnte erstmals die Verbreitung der Fuettererelloideae für die Unterkreide sicher dokumentiert werden. Aufgrund unterschiedlicher ökologischer Umweltansprüche konnten 4 typische Kalkdinoflagellaten-Gesellschaften unterschieden werden. Die Zusammensetzung der Zystenvergesellschaftungen wird in erster Linie von Nährstoffreichtum, Salinität und Temperatur des Oberflächenwassers kontrolliert. Gemeinsam mit den neu interpretierten Kalkdinoflagellaten-Vergesellschaftungen des Profils Kirchrode I (KEUPP 1995) reflektieren die Vergesellschaftungen für das Unter- und Mittel-Alb einen Meeresspiegelanstieg bei gleichzeitiger Nährstoffverarmung und Erwärmung. Für das Ober-Alb kann ein Meeresspiegelhöchststand (maximale Pelagizität) und anschließende rasche Regression postuliert werden. Daten anderer Fossilgruppen (Coccolithophoriden, Foraminiferen, Radiolarien) untermauern diese Interpretation. Die Palökologie der Unterkretazischen Orthopithonelloideae wird neu interpretiert. In der späten Unterkreide sind sie nicht, wie bisher angenommen, pelagisch, sondern im Gegenteil an trophische, neritische und vermutlich auch kühlere Oberflächenwasser-Bedingungen gebunden. Innerhalb der grobkristallinen Vertreter der Pirumella loeblichi-Gruppe nimmt P. loeblichi aufgrund abweichender ökologischer Ansprüche (Präferenz für stagnierende und nährstoffreichere Beckenbedingungen) eine Sonderstellung ein. Es konnten 6 Migrationsereignisse tethyaler Zysten nachgewiesen werden, die vermutlich transgressive Impulse widerspiegeln. Die auf diese Fossilgruppe erstmals angewendeten Methoden der Diversitäts- und Häufigkeitsanalysen haben sich als geeignet erwiesen, Wechselwirkungen zwischen fossilen Kalkdinoflagellatenzysten und ihrer Umwelt aufzuzeigen.

Description: Subject of this study are the calcareous dinoflagellates cysts of the drilling core Kirchrode II (Albian, central Lower Saxony Basin, Northwest Germany). The purpose of this investigation is to give answers to the question of the poorly understood palaeoecology of this important phytopankton group at the time of its maximum radiation. Cyst assemblages were examined qualitatively and semi-quantitatively. Diversity analyses of the cyst assemblages were carried out as well. The results were compared with other lithological and palaeontological data of the drilling core. 37 morphotaxa were identified. Together with the morphospecies recorded from the uppermost Upper Albian of the drilling core Kirchrode I (KEUPP 1995), the number of documented taxa in the Albian of the Lower Saxonian Basin increases to 45 taxa. The first appearance date of the suborder Pithonelloidae is recognised in the lower Middle-Albian (Hoplites dentatus-zone). Moreover, the distribution of the Fuettererelloideae in the Lower Cretaceous is documented for the first time. The taxonomic compositions of the cyst assemblages change through time. Due to their different ecological preferences, 4 typical cysts-assemblages were recognised. The composition of the assemblages was controlled chiefly by nutrient availability, salinity and temperature of the surface water-masses. Together with the re-examined cyst-assemblages of the drilling-core Kirchrode I, the assemblages reflect a sea level rise during the Early and Middle Albian, together with simultaneous warming and nutrient decrease. A postulated sea level highstand (maximum pelagicity) in the Late Albian is followed by a rapid regression in the upper dispar-zone. Data from other plankton groups (coccolithophorids, foraminiferes and radiolarians) support this interpretation. The palaeoecology of the Early Cretaceous Orthopithonelloideae is newly interpreted. They were not, as supposed until now, components of the pelagic realm. On the contrary, their distribution reflects neritic, nutrient-rich and probably cool surface-water masses. Within the Obliquipithonelloids with coarse-crystalline body walls, Pirumella loeblichi holds an exceptional position with respect to its deviating ecology (preference for stagnant and nutrient-rich basin conditions). 6 distinct migration-events of cysts with tethyal origin were recognised. These events are probably related to transgressive pulses. The methods of community and diversity analyses, used for the first time for this little known phytoplankton group, are a powerful tool for the analyses of paleoecological distribution patterns of the group and can be used for paleooceanic basin interpretation.

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Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Im folgenden wird der Zwischenbericht für das erste Jahr (1996) der vierten Förderperiode des deutschen Beitrages zum internationalen World Ocean Circulation Experiment (WOGE) vorgelegt. Die Forschungsarbeiten werden über einen Auftrag an das Alfred-Wegener-lnstitut für Polar- und Meeresforschung (AWI) durch das Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie (BMBW) gefördert. Im Forschungsverbund sind neben dem AWI acht Unterauftragnehmer und zwar die Universitäten, Bonn, Bremen, Hamburg, Heidelberg, Kiel, München, und Stuttgart sowie das Max-Planck-Institut für Meteorologie, Hamburg beteiligt. Außerdem arbeitet das Bundesamt für Seeschiffahrt und Hydrographie (BSH), Hamburg an dem Vorhaben mit. Die Untersuchungen gliedern sich thematisch und organisatorisch in 21 wissenschaftliche Teilprojekte (davon 2 am BSH), die durch das nationale WOCE-Komitee beraten und durch das AWI koordiniert und administrativ in enger Kooperation mit dem Projektträger "Biologie, Energie, Ökologie (BEO)", Warnemünde betreut werden. Die wissenschaftliche Abstimmung zwischen den Teilprojekten obliegt dem WOCE-Komitee, das mindestens einmal jährlich - bei Bedarf auch häufiger - zusammentritt und gegebenenfalls Werkstattgespräche oder Besprechungen zu speziellen Themen veranlaßt. Umfassende Informationen über den Stand und den Fortgang der Arbeiten bieten die ebenfalls einmal jährlich stattfindenden Statusseminare.

Description: Die Stammesgeschichte der Ordnung Ptenoglossa (Gastropoda, Caenogastropoda) wird anhand von 179 rezenten und fossilen Arten bis ins Paläozoikum zurückverfolgt. Ihre rezenten Überfamilien, die Cerithiopsoidea, Triphoroidea und Janthinoidea ernähren sich karnivor. Eine kollabral berippte Larvalschale stellt in den rezenten Überfamilien den ursprünglichen Zustand dar und ist die aussagekräftigste schalenmorphologische Symplesiomorphie. Dies erweist sich durch Radulauntersuchungen und den Fossilbericht. Cerithiopsoidea und Triphoroidea fressen Schwämme und bilden gemeinsam mit den mesozoischen Protorculidae ein Monophylum. Die Janthinoidea fressen Coelenteraten. Sie sind nahe mit den mesozoischen Zygopleuridae verwandt. Die Stammlinien der Schwamm- und Coelenteratenfresser waren schon in der Trias getrennt. Die Zygopleuroidea (Zygopleuridae, Pseudozygopleuridae und Protorculidae) sind folglich ein Parataxon. In allen drei Familien der Zygopleuroidea kommt die kollabral berippte Larvalschale vor und repräsentiert den ursprünglichen Zustand. Die paläozoischen Pseudozygopleuridae stellen wahrscheinlich die Schwestergruppe der rezenten und mesozoischen Ptenoglossa dar. Arten der Pseudozygopleuridae mit planktotropher und nicht planktotropher Frühontogenese können biometrisch getrennt werden. Die Abgrenzung nicht planktotropher Pseudozygopleuridae von den devonischen bis karbonischen Palaeozygopleuridae ist schwierig, weil letztere anhand eines nicht planktotrophen Protoconchs definiert wurden. Mit Hilfe von Protoconchvermessungen ist es jedoch meist möglich, beide Gruppen zu trennen. Die Außengruppe der Ptenoglossa sind die Cerithimorpha, die im Paläozoikum durch die Acanthonematidae und die Murchisoniidae repräsentiert werden. Die paläozoischen Acanthonematidae werden neu gefaßt und enthalten nun unter anderem die Gattungen Orthonema, Palaeostylus, Cerithioides und Knightella. Sie zeichnen sich durch einen heliciformen Protoconch aus, der sich grundsätzlich von dem der Pseudozygopleuridae (Ptenoglossa) unterscheidet. Mithin ist der Protoconch der Pseudozygopleuridae die wesentliche schalenmorphologische Apomorphie der Ptenoglossa. 30 Arten werden neu beschrieben (siehe Anhang A), davon 2 rezente, 8 aus dem Tertiär, 1 aus der Kreide, 13 aus der Trias, 1 aus dem Perm und 5 aus dem Karbon. Turritella hybrida MONSTER non DESHAYES erhält den neuen Namen Zygopleura hybridissima nom. nov. 5 neue Gattungen werden errichtet: Antiphora n. Gen. (Triphoroidea, Tertiär), Eorex n. gen. (Triphoroidea, Tertiär), Atorcula n. gen. (Protorculidae, Trias), Azyga n. gen. (Zygopleuridae, Trias) und Stiazyga n. gen. (Zygopleuridae, Trias). Ampezzopleurinae n. subfam. wird als Unterfamilie der Zygopleuridae WENZ errichtet. Nystiellinae CLENCH & TURNER erhält Familienstatus (Nystiellidae). Die Untergattung Cerithiopsis (Vatopsis) GRÜNDEL wird zur Gattung erhoben und von den Cerithiopsidae zu den Eumetulidae transferiert. Tembrockia GRÜNDEL wird von den Cerithiopsidae zu den Eumetulidae transferiert. Variseila DOCKERY wird von den Triforidae JOUSSEAUME zu den Eumetulidae GOLIKOV & STAROBOGATOV transferiert. Ampezzopleura BANDEL wird von den Protorculidae BANDEL zu den Zygopleuridae WENZ transferiert. Zygopleura tenuis (MÜNSTER) sensu Zardini wird als neue nominelle Art Ampezzopleura tenuis BANDEL betrachtet, für die ein Lectotyp hinterlegt wird. Teutonica SCHRÖDER wird von den Cerithiopsidae zu den Zygopleuridae transferiert. Orthonema MEEK & WORTHEN wird von den Turritellidae LOVÉN zu den Acanthonematidae WENZ zurücktransferiert. Palaeostylus MANSUY wird von den Procerithiidae COSSMANN zu den Acanthonematidae transferiert. Knightella LONGSTAFF wird von den Pseudozygopleuridae KNIGHT zu den Acanthonematidae transferiert. Cerithioides HAUGHTON wird von den Murchisoniidae zu den Acanthonematidae WENZ transferiert. Die systematische Stellung einiger weiterer Taxa wird kritisch hinterfragt. Etliche Arten werden anderen Gattungen zugeordnet (siehe Anhang A "comb. nov.").

Description: The phylogeny of the order Ptenoglossa (Gastropoda, Caenogastropoda) is traced back into the Paleozoic by studying 179 Recent and fossil species. The Recent superfamilies Cerithiopsoidea, Triphoroidea und Janthinoidea are carnivorous. A larval shell with collabral ribs represents the plesiomorphic state in the Recent superfamilies and it is the most informative symplesiomorphy that concerns to the shell morphology. Evidence for that is given by the radula morphology and the fossil record. Cerithiopsoidea and Triphoroidea feed on sponges and form a clade with the Mesozoic family Protorculidae. The Janthinoidea feed on coelenterates. They are closely related to the Mesozoic family Zygopleuridae. The stem lines of sponge eaters and coelenterate eaters have been separated from each other at least since the Triassic. Thus, the superfamily Zygopleuroidea (Zygopleuridae, Pseudozygopleuridae and Protorculidae) is a parataxon. In all three families of the Zygopleuroidea a larval shell with collabral ribs occurs and represents the plesiomorphic state. The Paleozoic Pseudozygopleuridae are presumably the sister-group of the Recent and the Mesozoic Ptenoglossa. Species of the Pseudozygopleuridae with planktotrophic and non-planktotrophic larval development can be separated from each other by measuring their protoconchs. The separation of non-planktotrophic Pseudozygopleuridae from Devonian and Carboniferous species of the Palaeozygopleuridae is difficult because Palaeozygopleuridae were defined by a non-planktotrophic protoconch, whereas Pseudozygopleuridae were defined by a larval shell of the planktotrophic type. But in most cases it is possible to identify the species by protoconch measurements. The outgroup of the Ptenoglossa are the Cerithimorpha which are represented in the Paleozoic by the families Acanthonematidae and Murchisoniidae. The Paleozoic Acanthonematidae are newly defined and contain genera like Orthonema, Palaeostylus, Cerithioides and Knightella. They have a heliciform protoconch which is fundamentally different from the protoconch of the pseudozygopleurids (Ptenoglossa). The protoconch of the Pseudozygopleuridae is the essential apomorphy concerning the shell of the Ptenoglossa. 30 species are described as new (see Anhang A), 2 of which are Recent, 8 are from the Tertiary, 1 from the Cretacous, 13 from the Triassic, 1 from the Permian and 5 from the Carboniferous. Turritella hybrida MÜNSTER non DESHAYES gets the new name Zygopleura hybridissima nom. nov. 5 new genera are erected: Antiphora n. gen. (Triphoroidea, Tertiary), Eorex n. gen. (Triphoroidea, Tertiary), Atorcula n. gen. (Protorculidae, Triassic), Azyga n. gen. (Zygopleuridae, Triassic) and Striazyga n. gen. (Zygopleuridae, Triassic). Ampezzopleurinae n. subfam. is erected as subfamily of the Zygopleuridae. Nystiellinae CLENCH & TURNER is raised on family level (Nystiellidae). The subgenus Cerithiopsis (Vatopsis) GRÜNDEL is raised on genus level and is transferred from Cerithiopsidae H. & A. ADAMS to Eumetulidae GOLIKOV & STAROBOGATOV. Tembrockia GRÜNDEL is transferred from Cerithiopsidae to Eumetulidae. Variseila DOCKERY is transferred from Triforidae JOUSSEAUME to Eumetulidae. Ampezzopleura BANDEL is transferred from Protorculidae BANDEL to Zygopleuridae WENZ. Zygopleura tenuis (MÜNSTER) sensu Zardini is deemed to be the new nominal species Ampezzopleura tenuis BANDEL (type species of Ampezzopleura) for which a lectotype is designated. Teutonica SCHRÖDER is transferred from Cerithiopsidae to Zygopleuridae. Orthonema MEEK & WORTHEN is retransferred from Turritellidae LOVÉN to Acanthonematidae WENZ. Palaeostylus MANSUY is transferred from Procerithiidae COSSMANN to Acanthonematidae. Knightella LONGSTAFF is transferred from Pseudozygopleuridae KNIGHT to Acanthonematidae. Cerithioides HAUGHTON is transferred from Murchisoniidae KOKEN to Acanthonematidae WENZ. The systematic position of several other taxa has been critically revised. The generic position of several species is changed (see Anhang A "comb. nov.").

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Description: Die Ordnungen Cerithiimorpha und Littorinimorpha stellen umfangreiche systematische Gruppen innerhalb der basalen Caenogastropoda mit einfachen konisch-orthostrophen Protoconchen dar. Diese Großgruppen lassen sich seit der späten Trias differenzieren und lassen seit der Kreidezeit eine zunehmende Diversität erkennen. Im folgenden werden ausgewählte Vertreter aus fünf Überfamilien und 20 Familien unter besonderer Berücksichtigung ihrer frühontogenetischen Schalen beschrieben und ihre Entwicklungsgeschichte wird seit der Kreide belegt. Die Überfamilie Cerithioidea stellt die Kerngruppe der Cerithiimorpha und war mit der Familie Procerithiidae seit dem Jura weltweit im Flachmarin verbreitet. Form und Skulptur der Larvalschale ermöglichte es, die Gattung Schroederium n.g. von den Gattungen Procerithium und Cryptaulax zu trennen. In der Oberkreide lassen sich die nahe verwandten Familien Cassiopidae, Potamididae, Melanopsidae und Scaliolidae über ihre Protoconchmorphologie sicher von den Procerithiidae differenzieren. Die Familien Batillariidae und Modulidae sind durch ihre charakteristische Embryonalschalenskulptur als Schwestergruppen ausgewiesen. Ihre nahe Verwandtschaft wird auch durch anatomische Daten gestützt. Innerhalb der seit dem Eozän in Protoconcherhaltung dokumentierten Familie Cerithiidae, Unterfamilie Cerithiinae, treten abhängig vom besiedelten Habitat zwei Protoconchtypen auf, die mit zu unterscheidenden Radulatypen korrelieren. Die Unterfamilie Bittiinae konnte über Details der Larvalschalenskulptur seit dem Eozän belegt und von den Cerithiinae differenziert werden. Die Adelphotaxa Planaxidae und Thiaridae mit dem gemeinsamen Merkmal einer Bruttasche im Kopffußbereich sind ebenfalls seit dem Eozän bekannt. Larvalschalen fossiler und rezenter Planaxinae werden vergleichend dargestellt. Larvalschalen der hinsichtlich der Morphologie des Teleoconches abweichenden Unterfamilie Fossarinae belegen die Nähe zur Nominatunterfamilie und ermöglichten eine sichere Abgrenzung von gehäusekonvergenten Vertretern der Littorinimorpha. Über die Formation der frühontogenetischen Schale, die eine charakteristische Embryogenese widerspiegelt, war es möglich, die Brackwasser und limnische Biotope besiedelnden Thiaridae bis in das mittlere Eozän zu belegen, was auch Anlaß zu neuen paläobiogeographischen Interpretationen gab. Pseudamauridae konnten über ihre Protoconche von der Oberkreide bis in das Eozän belegt und von gehäusekonvergenten Naticoidea (Neomesogastropoda) und Amphibolidae innerhalb der Archaeopulmonata (Heterostropha) abgegrenzt werden. Die Phylogenese der Überfamilien Vermetoidea und Turritelloidea wurde von der Unterkreide bis rezent dokumentiert, wobei konvergente Gruppen über ihre Protoconche differenziert wurden. Innerhalb der Littorinimorpha konnten charakteristische Merkmale der Embryonal- und Larvalschalen herausgearbeitet und zur Untergliederung der Littorinoidea und Rissooidea herangezogen werden. Pickworthiidae mit alloisostroph abgewinkelten Protoconchen konnten bis in das Danium belegt werden. Der direkte Vergleich mit Protoconchen der triassischen Protstyliferidae mit detaillierten Übereinstimmungen dokumentiert die unabhängige Evolution dieser Linie. Die konvergenten Vanikoridae ließen sich über ihre Protoconchmorphologie trennen, wobei auch signifikante Unterschiede zu den übrigen Littorinimorpha dargestellt werden. Micromphalina peyrerensis und Megalomphalus (M.) antwerpensis werden neu beschrieben und den Vanikoridae eingegliedert.

Description: The orders Cerithiimorpha and Littorinimorpha represent large systematic units within the stem of Caenogastropoda with simple conical-orthostrophic protoconchs. These groups are separated since the Upper Triassic showing increasing diversity since the Upper Cretaceous. Representatives of five superfamilies and 20 families are described with special reference to their early ontogenetic shells. The family Procerithiidae within the superfamily Cerithioidea has been distributed worldwide since Jurassic times as a faunal element in shallow marine environments. Regarding the shape and sculpture of its larval shell the procerithiid Schroederium n.g. could be differentiated from the genera Procerithium and Cryptaulax. Since the Upper Cretaceous brackish-water Cassiopidae, Potamididae and Melanopsidae can be differentiated from Procerithiidae by their protoconch-morphology. The families Batillariidae and Modulidae represent Adelphotaxa. This relation is proven by the uniting character of embryonic tuberculated sculpture and data concerning their anatomy. The Cerithiidae, subfamily Cerithiinae, are documented since the Eocene with preserved protoconchs. Two types of larval sculpture are present depending on the settled habitat, correlated with two different types of radulae. The subfamily Bittiinae is also documented and distinguished from the Cerithiinae by their protoconch-morphology since the Eocene. The Adelphotaxa Planaxidae and Thiaridae with the uniting character of a brood pouch within the head-foot are present since the Eocene. Larval shells of fossil and Recent Planaxinae are compared. Protoconchs of representatives of the subfamily Fossarinae with different teleoconch-morphology proved the close relation to the Planaxinae and also made a differentiation from convergent littorinimorphs feasible. The analysis of early ontogenetic shells of brackish water and limnic Thiaridae enabled to trace them back to the Middle Eocene and made new interpretations concerning their palaeobiogeography possible. Pseudamauridae could be documented from the Upper Cretaceous to the Middle Eocene with the aid of preserved protoconchs and could be discriminated from convergent Naticoidea and Archaeopulmonata. The phylogenetic history of Vermetoidea and Turritelloidea could be reconstructed since the Early Cretaceous and convergent groups could be differentiated. Within the Littorinimorpha characters regarding the early shell could be worked out to subdivide Littorinoidea and Rissooidea. Pickworthiidae with alloisostrophic protoconchs are documented since the Danian. Comparison with protoconchs of Triassic Prostyliferidae yielded detailed accordance and documents the independent history of this lineage. The convergent Vanikoridae could be discriminated by their protoconch-morphology and significant differences to the other Littorinimorpha are presented. Micromphalina peyrerensis and Megalomphalus (M.) antwerpensis are described as new species and are included within the Vanikoridae.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Klaus Bandel & Thorsten Kowalke: Systematic value of the larval shell of fossil and modern Vanikoridae, Pickworthiidae and the genus Fossarus (Caenogastropoda, Mollusca) … 3 ; R. Thomas Becker: Eine neue und älteste Glatziella (Clymeniida) aus dem höheren Oberdevon des Nordsauerlandes (Rheinisches Schiefergebirge) … 31 ; Glenn G. Rechner: Eine Dinoflagellaten-Zysten-Vergesellschaftung des tieferen Rupelium (Unter-Oligozän) aus transgressiven Ablagerungen nördlich von Altenhausen in Sachsen-Anhalt (Blatt 3733, Erxleben) … 43 ; Joachim Gründel: Zur Kenntis einiger Gastropoden-Gattungen aus dem französischen Jura und allgemeine Bemerkungen zur Gastropodenfauna aus dem Dogger Mittel- und Westeuropas … 69 ; Joachim Gründel: Heterostropha (Gastropoda) aus dem Dogger Norddeutschlands und Nordpolens. I. Mathildoidea (Mathildidae) … 131 ; Joachim Gründel: Heterostropha (Gastropoda) aus dem Dogger Norddeutschlands und Nordpolens. III. Opisthobranchia … 177 ; C. M. Hampton & J. E. Rae: Genesis of the fossiliferous Pleistocene Hima Limestone, western Uganda, as indicated by its isotopic composition … 225 ; Helmut Keupp: Anomal kiellose Hildoceratidae (= „Subfamilie Monestierinae SAPUNOV 1965“): Ursache taxonomischer Konfusionen (Ammonoidea, Toarcium) … 233 ; Helmut Keupp: Paläopathologische Analyse einer „Population“ von Dactylioceras athleticum (SIMPSON) aus dem Unter-Toarcium von Schlaifhausen/Oberfranken … 243 ; Rolf Kohring: Eischalen neognather Vögel aus dem mitteleozänen Geiseltal (Deutschland) … 269 ; Rolf Kohring: Eggshell Structure as Evidence in Avian Systematics - Preliminary Results … 281 ; Jürgen Kriwet: Beitrag zur Kenntnis der Fischfauna des Oberjura (unteres Kimmeridgium) der Kohlengrube Guimarota bei Leiria, Mittel-Portugal: 2. Neoselachii (Pisces, Elasmobranchii) ... 293 ; Thomas Schlüter: Validity of the Paratrichoptera - an extinct Insect Order related to the Mecoptera, Diptera, Trichoptera or Lepidoptera? Suggestions based on discoveries in the Upper Triassic Molteno Formation of South Africa … 303 ; Rolf Kohring: Bibliographie 1996, Institut für Paläontologie, Freie Universität Berlin … 313 ;

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Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Die Andenkordillere entstand entlang des westlichen Randes von Südamerika aufgrund der Subduktion der ozeanischen Nazca-Platte unter die kontinentale Südamerikaplatte seit dem Jura. Als solche werden die Anden als ein klassisches Beispiel eines Orogens entlang eines aktiven Kontinentalrandes betrachtet. Obwohl die gegenwärtige Physiographie das Ergebnis der Andinen Tektonik ist, sind die Zentralanden das Ergebnis von einem komplexen Zusammenspiel von Präkambrischen und Paläozoischen Terrane-Akretionen und Phasen von Kompression und Extension. Die Puna und die Ostkordillere spielen in diesem Zusammenhang eine entscheidende Rolle in der tektonischen Entwicklung der Zentralanden. Die vorliegende Untersuchung befasst sich mit dem Gebiet der nördlichen argentinischen Puna und der Ostkordillere, von etwa 22°S bis 24°S und 65 °W bis 66°30' W. Es wurden etwa 1200 km Seismik interpretiert, deren Ergebnis als Randbedingung in die Konstruktion des gravimetrischen 3D Modells des Gebietes einging.

Description: The Andes Mountains developed along the western margin of SouthAmerica in response to the subduction of the oceanic Nazca Plate below the South American plate since the Jurassic times. It is considered as one of the classic examples of a mountain chain developed in an active continental margin. Although their present physiography is given by the Andean tectonics, the Central Andes are the result of complex interplay of Precambrian and Paleozoic terrane accretion and phases of compression and extension. The Puna and Eastern Cordillera represent key elements in the tectonic evolution of the Central Andes. The present study covers a region of the northern Puna and Eastern Cordillera extending from approximately 22°S to 24°S and 65 °W to 66°30'W in Argentina. About 1200 km of seismic lines were interpreted and were used as a geometrical constraint for the construction of a 3D gravity model of the area.

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Description: DFG, SUB Göttingen

Description: In dieser Arbeit wird die elektrische Leitfähigkeit von Krustengesteinen während des partiellen Schmelzens mit der Verteilung der Schmelze im Gestein und dem Schmelzanteil als Funktion der Temperatur verglichen. Es wurden impedanzspektroskopische Messungen der elektrischen Leitfähigkeit bei Temperaturen zwischen 600 und 1200°C durchgeführt. Die Messungen erfolgten bei Normaldruck und verschiedenen Sauerstoffugazitäten. Diese Messungen wurden mit den Ergebnissen von Schmelzexperimenten verglichen. Aus den Schmelzexperimenten wurden Informationen zur Verteilung der Schmelze im Gestein und zum Schmelzanteil in Abhängigkeit von der Temperatur gewonnen. Alle Untersuchungen wurden am gleichen Gestein unter den selben experimentellen Bedingungen durchgeführt. Während des partiellen Schmelzens gibt es einen sprunghaften Anstieg der elektrischen Leitfähigkeit um ein bis zwei Größenordnungen. Dieser sprunghafte Anstieg kann mit der Bildung eines vollständigen Netzwerkes an Schmelze erklärt werden, wobei die Schmelzfilme als Leitungspfade wirken. Es konnte festgestellt werden, daß zur Ausbildung der Gleichgewichtsmorphologie während des partiellen Schmelzens sehr lange Zeiten erforderlich sind. Wird die elektrische Leitfähigkeit am Beginn des Schmelzens bei konstanter Temperatur als Funktion der Zeit gemessen, so treten erst nach mehr als 200 h keine Änderungen der Leitfähigkeit mehr auf. Mit Hilfe eines modifizierten Brick-Layer-Modells (MBLM) kann die elektrische Leitfähigkeit als Funktion des Schmelzanteils berechnet werden. Dieses Modell gilt für den Fall, daß die Schmelze ein vollständiges Netzwerk entlang von Komgrenzen bildet. Mit dem Modell und den Ergebnissen aus den Schmelzexperimenten konnten theoretische Kurven der elektrischen Leitfähigkeit berechnet werden, die mit den gemessenen Kurven der elektrischen Leitfähigkeit verglichen werden können. Obwohl bereits bei Beginn des Schmelzens die Komgrenzen von Schmelze benetzt werden, wird eine vollständige Vernetzung der Schmelze erst bei höheren Temperaturen und größeren Schmelzanteilen erreicht. Dies kann durch Abweichungen vom morphologischen Gleichgewicht in den partiell geschmolzenen Proben gedeutet werden. Die Ergebnisse stützen die Annahme, daß eine Zone hoher Leitfähigkeit unter den zentralen Anden durch große Mengen an Magma verursacht wird. Mit dem MBLM konnte abgeschätzt werden, daß ca. 20% Schmelze notwendig sind, um die im Gelände mit der Magnetotellurik gemessenen Leitfähigkeiten zu erklären.

Description: The purpose of the present work is to achieve a better understanding of rocks during partial melting. Therefore the electrical conductivity of crustal rocks during partial melting was compared to the distribution of melt in the rock sample and to the melt fraction as a function of temperature. Impedance spectroscopic investigations of the electrical conductivity were conducted at temperatures between 600 and 1200°C, normal pressure and at different oxygen fugacities. These measurements were compared with the results of melting experiments. The melting experiments were performed under the same experimental conditions and the same rock sample was used. The rock samples were equilibrated at the desired temperatures, quenched and investigated using thin sections. These melting experiments provide information about the distribution of melt in the rock sample and yield the melt fraction as a function of temperature. A strong increase in electrical conductivity of about two orders of magnitude is observed during partial melting. This increase could be explained by assuming the formation of an interconnected network of melt. The charge transport follows the network forming melt films at the grain boundaries. It could be established that the formation of steady state of a partially molten rock requires a long time. The conductivity was measured as a function of time at temperatures little above the solidus. Under these conditions constant conductivity values are found after 200 h.

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Description: In der vorliegenden Arbeit wurden weitwinkelseismische Daten aus dem Land-See-kombinierten Projekt CINCA 95 ausgewertet. Die Daten wurden auf drei EW-streichenden Profilen bei 21°S, 22°S und 23.25°S registriert. Die Linien umfassen das Gebiet zwischen Peru-Chile- Trench und Westkordillere, also den Forearc-Bereich der nord-chilenischen erosiven Subduktionszone. Der Hauptteil der Daten besteht aus einer Anregerlinie auf See und einer Empfängerlinie auf Land. Ergänzend wurden Sprengungen am westlichen und östlichen Ende der Empfängerlinie durchgeführt. Aus dem Datensatz wurden in der ersten Bearbeitungsstufe mit den Methoden der Refraktionsseismik drei vp-Geschwindigkeitsmodelle erstellt, die ihre Aussage im äußeren Forearc, also dem Gebiet zwischen Rinne und Küste haben. Dabei kann folgendes festgehalten werden: • Sie zeigen die Nazca-Platte mit einem sich versteilenden Subduktionswinkel von 10° direkt nach der Subduktion auf 23-25° vor der Küste Nord-Chiles. Die subduzierte Platte zeigt, was ihren Abtauchwinkel anbelangt, keine NS-Variation. • In der Geschwindigkeitszunahme an der Oberkante der subduzierten Platte zeigt sich durchaus eine Differenz in NS-Richtung: im Norden nimmt die Geschwindigkeit von 4.5 km/s direkt nach dem Untertauchen unter die südamerikanische Platte auf 6.5 km/s auf einer Distanz von 70 km zu, während sie im Süden dazu nur noch 30 km benötigt. Diese Struktur wird als Lage erodierten und subduzierten Gesteinsmaterials zwischen den Platten interpretiert. • Bereits im westlichsten Krustenblock, also dem Teil, der heute an der Rinne zur Erosion ansteht, zeigt sich eine hohe vp-Geschwindigkeit von 5.8 km/s. Sie nimmt zur Küste hin noch auf 6.0 km/s direkt an der Oberfläche zu. Die Kruste ist im Norden deutlich differenziert. Auch dies nimmt nach Süden hin ab und so sind auf dem südlichsten Profil keine Krustenstrukturen mehr in Tiefen unterhalb von 11 km modelliert worden. • Auf den Profilen bei 21°S und 22°S wurde eine platten-parallele Diskontinuität, die die Oberkante zu einer Zone erhöhter Geschwindigkeit bildet (7.1 km/s), modelliert. Sie hat eine Neigung von 15°. Diese Diskontinuität wird im Zusammenhang mit bereits existierenden Modellen für den landseitigen Forearc als Paläo-Moho interpretiert. Das darunterliegende Gestein mit einer Geschwindigkeit von 7.0 km/s wird entsprechend als serpentinisierter oberster Mantel verstanden. • Unterhalb schließt sich eine Zone stark erniedrigter Geschwindigkeit an, die zwischen der abtauchenden Platte und der Oberplatte einen Keil bildet. Sie hat eine Geschwindigkeit von 6.4 km/s und wird als Anlagerungsort des erodierten und subduzierten Gesteins interpretiert. • Die östlich der Küste in den vp -Schnitten als Moho modellierte Diskontinuität wurde durch die vorherigen Arbeiten bestätigt und als die heutige, geophysikalische Moho interpretiert. Zur Erosion am Kontinentalrand kann folgendes festgestellt werden: • Eine Varianz im Ablauf der Erosion wird nahegelegt, kann aber nicht bewiesen werden. • Nach der hier vorgelegten Interpretation findet die Erosion in der Hauptsache frontal statt. In einem zweiten Bearbeitungsschritt wurde die seeseitige Spurdichte von 160 m zu einer CMP-Stapelung der Weitwinkeldaten ausgenutzt. Bei der Bearbeitung der Daten wurden ausschließlich Tools der Standard-Reflexionsseismik verwendet. Dabei sollte ein Strukturabbild ähnlich dem aus der Standard-Reflexionsseismik bekannten entstehen. Diese Art des Prozessierens von Daten wurde bisher auf einen Datensatz mit so großer Apertur noch nicht angewandt. Es konnte gezeigt werden, daß mit einem unkonventionellen Ansatz durchaus Zusatzinformationen aus den Daten gewonnen werden können: die Oberkante der Niedergeschwindigkeitszone sowie die ozeanische Moho konnten auf dem nördlichsten Profil bestätigt werden, die platten-parallel liegende Struktur sowie die ozeanische Moho konnten auf dem mittleren Profil bestätigt werden und auf dem südlichsten zeigte sich, dass die Unterkante der ozeanischen Kruste weiter nach Osten hin detektiert werden konnte, als durch die refraktionsseismische Bearbeitung möglich war.

Description: In this thesis wide-angle seismic data from the on-shore/off-shore CINCA 95project were analysed. The data set was recorded on three E-W profiles at 21°S, 22°S und 23.25°S. These profiles cover the region between the Peru-Chile trench and the Western Cordillera, i.e. the forearc of the north-Chile subduction zone. The north-Chile margin is an example of a non-accreting, eroding continental margin. The data set mainly consists of three off-shore lines of airgun shots and on-shore receiver lines. Additional chemical shots were performed at the ends of the receiver lines. A vp-velocity model was derived for each profile using seismic refraction interpretation methods. The models are well constrained in the outer forearc, i.e. the region between the trench and the coast line. Major results are summarized as follows. • The models show the Nazca plate subducting at an angle of 10°near the trench, increasing to 23-25° near the coast. There is no N-S variation in the behaviour of the subduction angle. • However, a N-S variation in the lateral velocity increase at the top of the subducted plate can be derived. On the northernmost profile the velocity increases from 4.5 km/s at the trench to 6.5 km/s, 70 km E of the trench, whereas on the southernmost profile, this velocity increase occurs over a distance of only 30 km. This structure is interpreted as a layer of eroded and subducted material. • In the westernmost portion of the continental crust, where erosion occurs, a high vp-velocity of 5.8 km/s is found. It increases to 6.0 km/s towards the coast. In the north the crust is more differentiated. This differentiation weakens southwards and on the southernmost profile no additional crustal structure in the upper plate was modelled beneath 11 km depth. • On the profiles at 21°S and 22°S a discontinuity parallel to the subducting plate was modelled, representing the top of a high velocity (7.1 km/s) zone. The discontinuity dips at an angle of 15°. On the basis of an existing model for the on-shore part of the forearc this discontinuity is interpreted as a paleo-Moho. The high velocity zone is thus interpreted to be serpentinized uppermost mantle. • The high velocity zone is followed by a low velocity zone, which forms a wedge between the subducting plate and the overriding plate. It has a velocity of 6.4 km/s and is interpreted as a depot for the eroded and subducted material. • The Moho east of the coast is confirmed by former studies in the area and interpreted as the recent geophysical Moho of the South American continent. Concerning erosion at a continental margin the following can be noted. • An episodical character of erosion is implied by the models but cannot be proven. • The interpretation presented in this thesis implies frontal erosion along the Peru-Chile trench in this region. For further interpretation the dense shot line off-shore (160 m shot interval) was utilized for a CMP-stack of the wide-angle data. This was achieved with standards tools used in the processing of near- vertical incidence reflection data. The goal was to achieve a structural image similar to that which can be obtained from standard near-vertical incidence data. So far, this kind of processing has not been used for data with such a large aperture. Using this non-conventional approach some further information could be drawn from the data set. On the profile at 21°S the upper boundary of the low velocity wedge between the plates could be confirmed as well as the oceanic Moho. On the profile at 22°S the plate parallel structure as well as the oceanic Moho could be confirmed. On the profile at 23.25°S, with the help of the CMP processing, the subducting oceanic Moho could be traced further east than in the velocity model which was derived using standard seismic refraction interpretation methods.

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Description: Den eigentlichen Anwendungen geophysikalischer Modelliertechniken und Bearbeitungsmethoden geht im Verlauf dieser Arbeit eine umfassende Evaluierung und Kompilierung einer Flächendeckenden Datenbasis zwischen 20° und 26°S sowie 62° und 74°W aus gravimetrischen Daten voran. Untersuchungen des Magnetfeldes beschränken sich auf den Bereich der Nazca-Platte. Dabei werden alle verfügbaren Datensätze einbezogen, wozu neben Satelliten-altimetrisch gewonnenen Schweredaten auch Datensätze südamerikanischer Partner-Institutionen gehören. Ziel dieser Vorarbeiten ist die Erstellung eines homogenen nach Qualitätsmerkmalen unterschiedenen Schweredatensatzes, welcher den ozeanischen und den kontinentalen Bereich des Meßgebietes zwischen 20° und 26°S des Arbeitsgebietes beinhaltet. Im folgenden dient die gravimetrische und magnetische Datenbasis als Vergleichsdatensatz für die Modellierung von Dichteinhomogenitäten und Magnetisierungskontrasten. Randbedingungen aus anderen geowissenschaftlichen Teilbereichen wie der Seismik (grenzt die Geometrie- und Dichtevariationen ein), der Petrologie (Phasenübergänge, Gesteinsmetamorphosen) und Geologie (Strukturelle Grenzen) dienen der maximalen Einschränkung von Dichtedomänen und magnetisierten Bereichen. Das lokale 3D-Modell des Kontinentalrandes mit angrenzender Nazca-Platte erklärt die im Magnet-und Schwerefeld beobachteten Anomalien und zeigt die besondere Bedeutung der subduzierten Lithosphäre der Nazca-Platte auf. Neben dieser statischen Modellierung werden im Schwerefeld enthaltene Informationen über die Rigidität der aneinander grenzenden ozeanischen und kontinentalen Lithosphärenplatten extrahiert. Mit einem 3D-Kohärenzverfahren, welches erstmalig in den Zentralen Anden angewendet wird, werden Bereiche mit unterschiedlicher Festigkeit abgegrenzt. Durch die Einbeziehung von ’’Surface- und Subsurface Load” wird die hochauflösende Kohärenz-Analyse verbessert, gegenüber 2D- Verfahren ohne Berücksichtigung von ’’Subsurface Loads”. Eine Vergleichsstudie der Rigiditätsverteilung mit ähnlich regionalen Charakteristika der Lithosphärenplatten, wie etwa dem geothermischen Gradienten führt zu vergleichbaren Aussagen und bestätigt den großen Einfluß der subduzierten Nazca-Platte auf das gesamte aktive System in Bezug auf das Schwerefeld, das Thermische- und das Spannungsregime. Bereiche mit hohem Oberflächen-Wärmefluß korrelieren mit geringer Rigidität. Demzufolge finden sich die höchsten Rigiditätswerte im Forearc und östlichen Backarc und die niedrigsten in der Westkordillere. Schließlich wird auf der Basis der Analyse isostatischer Restfelder mit und ohne Berücksichtigung des Schweresignals der Nazca-Platte, der isostatische Zustand der kontinentalen Lithosphäre untersucht. Dabei werden zusätzlich, neben Modellgeometrien, Dichten und Rigiditäten auch geotektonische Regionen unterschieden. Isostatische Unterkompensation wird demnach in der Küstenkordillere und der Ostkordillere beobachtet. Der Bereich des Hochplateaus der Zentralen Anden befindet sich in isostatischem Gleichgewicht.

Description: The actual application of geophysical modelling and processing techniques in this thesis is preceded by a comprehensive evaluation and compilation of a Database covering the area from 20° and 26°S to 62° and 74°W with gravimetric and magnetic data. Research of the magnetic field is constrained to the Nazca-Plate oceanic area. In addition to altimétrie satellite gravity data all other available gravity data has been included in the database, e.g. datasets provided by our south american partner institutions. The aim of these preparatory works is the preparation of a uniform dataset which distinguishes data according to quality features. In further progress, this gravimetric and magnetic database is utilized to compare the Signals caused by density inhomogeneities and magnetization contrasts to measured data. Boundary conditions from other geophysical disciplines like seismics (restricting geometry and density variations), petrology (Phasetransitions, Metamorphic reactions) and geology (structural boundaries) lead to a maximum limitation of density and magnetic domains. The local 3D-model of the continent-ocean transition zone with the boundaring Nazca-plate explains the observed anomalies and highlights the particular meaning of the subducting Nazca-plate. Beside this static modelling information about the rigidity of the contacting oceanic and continental lithospheres which is contained in the gravity field is extracted. The utilization of a new 3D-coherence method, which is applied for the first time in the central Andes, enables to divide regions of different rigidity. The incorporation of surface and subsurface loads implies a higher spacial resolution in opposition to 2D-methods not regarding subsurface loads. A comparative study of the distribution of rigidity and similar more regional parameters controlling the rigidity of the lithosphere leads to compareable results and confirms the importance of the subducting Nazca-plate on the active system, in terms of the gravity field, the geothermal- and stress regime. Regions characterized by high surface heatflow correspond to low rigidity. The highest values for flexural rigidity are to be found in the forarc and eastern backarc, the lowest in the active volcanic front, the western cordillera. Finally an analysis of isostatic residual fields, again taking into account the gravity signal of the subducting Nazca-plate reveals different isostatic conditions for different parts of the surveyed continental lithosphere. Apart from model geometries, densities and rigidities geotectonic regions are distinguished. Isostatic undercompensation is observed in the coastal and eastern cordillera; whereas the andean plateaus in the central Andes can be considered as isostatically compensated.

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Description: In der vorliegenden Arbeit werden die Ergebnisse des refraktionsseismischen Experimentes PISCO'94 [Proyecto de Investigaciones Sismológicas de la Cordillera Occidental 1994] präsentiert, das 1994 vom Sonderforschungsbereich 267 "Deformationsprozesse in den Anden" im Andensegment 21-24°SZ 67-70°W durchgeführt wurde. Das Experiment knüpfte an ein in den 80er-Jahren vermessenes Netz refraktionsseismischer Profile an. Das Ziel der neuen Messungen war die Bestimmung der Lithosphärenstruktur im Bereich des magmatischen Bogens und seiner Nachbargebiete. Zu diesem Zweck wurde ein 300 km langes N-S streichendes Profil mit 4 Schußpunkten am westlichen Rand des magmatischen Bogens, der Westkordillere, vermessen. Weiterhin wurde ein neues W-E streichendes Profil, welches bei 23°30'S von der Krustenkordillere bis zur Westkordillere reicht, beobachtet. Bereits früher vermessene Profile in der Präkordillere wurden durch Gegenbeobachtungen bzw. weitere Schußpunkte ergänzt. Aus den abgeleiteten ein- und zweidimensionalen Modellierungen wurde ein dreidimensionales Übersichtsmodell für das Untersuchungsgebiet erstellt. Im Forearc-Bereich bestätigt es im wesentlichen die Ergebnisse früherer refraktionsseismischer Untersuchugen: Die Durchschnittsgeschwindigkeit der Kruste nimmt von 6.6 km/s unter der Küstenkordillere auf 6.2 km/s unter der Präkordillere ab. Die Moho der subduzierten ozeanischen Platte wird in ca. 40 km Tiefe unter der Küstenkordillere beobachtet. Die ursprüngliche kontinentale Moho wurde stark überarbeitet und ist seismisch nicht eindeutig zu bestimmen. Eine Diskontinuität in 10-12 km Tiefe unter der Küstenkordillere, die unter der Präkordillere bei ca. 20 km Tiefe liegt, wird als Grenze zwischen Ober- und Unterkruste angesehen. In 20 km Tiefe unter der Küstenkordillere befindet sich ein Bereich hoher Geschwindigkeit, der als Basis der kontinentalen Kruste interpretiert wird. Dieser Bereich läßt sich in die Präkordillere hinein verfolgen, wo er bei ca. 35-40 km Tiefe liegt. Der Bereich darunter weist bis in ca. 60 km Tiefe Krustengeschwindigkeiten (vp 〈 7.5 km/s) auf. Dies könnte durch hydratisiertes Material des peridotitischen Mantelkeils erklärt werden. Die Natur einer markanten, in 60-70 km Tiefe liegenden Diskontinuität, an der die Geschwindigkeit regional auf über 7.9 km/s zunimmt und die als "Moho" bezeichnet wird, ist unklar. Vermutlich handelt es sich um die Oberkante einer Übergangszone zwischen Asthenosphäre und Lithosphäre. Die für die magmatischen Bogen aus seismologischen und gravimetrischen Untersuchungen abgeleitete Krustendicke von ca. 70 km wird durch die neuen refraktionsseismischen Daten nicht bestätigt Bis in eine Tiefe von 60 km wurden keine Mohoreflexionen beobachtet. Jedoch können die seismischen Diskontinuitäten der Präkordillere, insbesondere die Grenze zwischen Ober- und Unterkruste in ca. 20 km Tiefe, in die Westkordillere hinein verfolgt werden. Bis in 45-60 km Tiefe überschreitet die Geschwindigkeit der beobachteten seismischen Diskontinuitäten 7.5 km/s nicht Die Durchschnittsgeschwindigkeit ist mit 5.9-6.0 km/s gering. Im Streichen des magmatischen Bogens ändern sich Krustenstruktur und Geschwindigkeitsverteilung im Übergangsbereich von steiler zu flacher Subduktion. Im Norden des Untersuchungsgebietes wird eine stark strukturierte Kruste mit z.T. extremen Niedriggeschwindigkeitszonen und starker Dämpfung seismischer Wellen beobachtet. Eine plausible Erklärung dafür ist die Existenz partieller Schmelzen in der Kruste. Als Quelle des extremen Schwerehochs, das von Calama südöstlich streicht, wurde Material mit Geschwindigkeiten von 〉 6.4 km/s in 2-10 sowie 15-20 km Tiefe bestimmt. Im südlichen Teil des Untersuchungsgebietes dagegen ist die Kruste des magmatischen Bogens relativ unstrukturiert und weist keine erhöhte Dämpfung mehr auf. Als Ursache für diese Differenzen sowie das Zurückversetzen des magmatischen Bogens südlich von 23°S wird eine (prä-neogene) dünne und harte Kruste im südlichen Teil des Untersuchungsgebietes angesehen.

Description: The object of this paper is the presentation of the results of the seismic refraction experiment PISCO'94 [Proyecto de Investigaciones Sismológicas de la Cordillera Occidental 1994], carried out in 1994 by the Collaborative Research Center 267 "Deformation Processes in the Andes" in the Andean segment 21-24°S/ 67-70°N. The experiment continued a net of seismic refraction profiles measured in the 80s. The aim of the new measurements was to investigate the crustal structure of the magmatic arc region and its vicinity. A N-S-running profile, 300 km long with 4 shotpoints, was measured along the western margin of the magmatic arc, the Western Cordillera. Furthermore a new W-E profile at 23°30'S was observed, which reaches from the Coastal Cordillera to the Western Cordillera. Complementary shotpoints and reversed observations to earlier profiles in the Precordillera were realized. From the derived 1- and 2- dimensional models a generalized three dimensional model was produced. In the forearc region it confirms essentially the results of earlier seismic refraction studies. The average P-wave velocity of the crust decreases from 6.6 km/s beneath the Coastal Cordillera to 6.2 km/s beneath the Precordillera. The Moho of the downgoing oceanic plate is observed at about 40 km depth beneath the Coastal Cordillera. The original continental Moho was strongly modified and cannot be clearly determined by seismic data. The discontinuity in 10-12 km depth beneath the Coastal Cordillera, downgoing to about 20 km depth beneath the Precordillera, is interpreted as boundary between upper and lower crust. A high velocity zone at about 20 km depth beneath the Coastal Cordillera is interpreted as base of the continental crust This zone can be continued to a depth of 35-40 km beneath the Precordillera. The region below is characterized down to about 60 km depth by crustal velocities (vp 〈7.5 km/s). One explanation could be hydrated material of the peridotitic mantle wedge. In 60-70 km depth the velocity increases regionally to values above 7.9 km/s. The nature of this prominent discontinuity, called "Moho", is unclear. It indicates probably the top of a lithosphere/asthenosphere transition zone. A crustal thickness of 70 km for the magmatic arc, derived from seismological and gravimetric investigations, is not confirmed by the new seismic refraction datas. There are no Moho observations down to 60 km, but the seismic discontinuities of the Precordillera can be traced into the Western Cordillera. A discontinuitiy at about 20 km depth is interpreted as top of the lower crust, which reaches to about 40 km depth. Down to 45-60 km the velocities of the observed seismic discontinuities do not exceed 7.5 km/s. The average velocity is low (5.9-6.0 km/s). Along the strike of the magmatic arc crustal structure and velocity are changing in the transition zone from steep to flat subduction. In the north of the area under investigation a strongly structured crust with zones of extremely low velocities and strong attenuation of seismic waves is observed. This could be explained by partial melts in the crust. As source of the gravity high SE of Calama material with velocities 〉 6.4 km/s in 2-10 and 15-20 km depth was determined. In contrary, the crust of the southern part of the area is relatively uniform without high attenuation. These differences as well as the rebound of the magmatic arc south of 23°S could be caused by a pre-neogene thin and hard crust in the southern part of the area under investigation.

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Description: Eine für die Zentralanden erstellte geowissenschaftliche Datenbank erfaßt die umfangreichen Forschungsergebnisse des SFB 267 wie auch externe Datensätze in Form eines zentral verwalteten Dateisystems. Ein Datenkatalog, welcher seit Mitte 1996 auch im World Wide Web (WWW, URL: http://userpage.fu-berlin.de/~data) verfügbar ist, bietet einen Überblick über die aktuelle Datenbasis und erleichtert den allgemeinen Zugriff auf die einzelnen Datensätze. Vorgestellt werden ferner verschiedene Methoden zur Analyse raumbezogener Daten aus Bereichen der Statistik (streifen-gemittelte Topographieprofile, Standardabweichung, Korrelationen, Fraktale) , Bildverarbeitung (direktionale Richtungsfilter) , Geomorphometrie (Neigung und Vertikalwölbung) und Numerik (Horizontalgradienten, FFT). Die Anwendung dieser Verfahren bezüglich einer regionalen Strukturierung wird am Beispiel der für die Zentralanden flächendeckend vorliegenden Topographie und Schwerefelder getestet und mit den aus langjährigen Untersuchungen in den Anden zur Verfügung stehenden Forschungsergebnissen verglichen. Endogene und exogene Prozesse spiegeln sich in den topographischen Erscheinungsformen wider. Insbesondere mit Hilfe der geomorphometrischen Analyse und der FFT-Filterung lassen sich für die morphostrukturellen Einheiten typische Merkmale sehr gut herausarbeiten. Auch mit einer einfachen Statistik (streifen-gemittelte Topographieprofile, Berechnung von Minimum, Mittelwert, Maximum und Standardabweichung einzelner Untersuchungsgebiete) können für die ausgewählten Gebiete charakteristische Unterschiede ermittelt werden. Im Hinblick auf die Topographie unterscheidet sich bei allen Untersuchungsmethoden am Westrand der Zentralanden der hyperaride Norden im Bereich der Atacama Wüste deutlich vom weniger trockenen Süden. Studien zur fraktalen Geometrie der Geländeoberfläche zeigen, daß sich die andine Topographie skaleninvariant verhält und tektonische wie klimatische Einflüsse sich in der geometrischen Variation der Geländeoberfläche widerspiegeln. Morphologisch zergliederte Zonen, wie das durch starke Verkürzungen gekennzeichnete Subandin oder der Südwestrand der Zentralanden, weisen im Vergleich zur fraktalen Dimension des Gesamtgebietes eine höhere fraktale Dimension auf, während das hyperaride Gebiet im Bereich der Atacama Wüste durch einen vergleichsweise niedrigen Wert gekennzeichnet ist. Mit der direktionalen Lineamentverstärkung, z.T. aber auch mit anderen Methoden wie etwa der Darstellung der Neigungsrichtung, werden die wichtigsten Störungszonen (z.B. das Atacama- oder das Präkordilleren-Störungssystem) weitestgehend erfaßt. Auf dem Pazifik bilden sich - sowohl bei der geomorphometrischen Untersuchung wie auch bei der Lineamenterkennung - entlang der Peru-Chile-Tiefseerinne die im CINCA Experiment beobachteten morphologisch-tektonischen Charakteristika (Reichert et al., 1997), wie z.B. die Blocktektonik innerhalb einer ca. 50 km breiten, westlich der Tiefseerinne verlaufenden Zone, ab. Gravimetrische Lineamente, die aus den maximalen Horizontalgradienten im Schwerefeld abgeleitet werden, weisen auf abrupte, laterale Dichteänderungen hin, sind jedoch in den Zentralanden nur in Einzelfällen mit den an der Oberfläche anstehenden lithologischen Einheiten oder Störungszonen korrelierbar. Die zweidimensionale Korrelation im moving window Verfahren hat sich als nützliches Instrument zur Analyse von sich gegenseitig beeinflussenden, raumverteilten Datensätzen erwiesen. Die Wahl der Fenstergröße erlaubt, zwischen einer regionalen und einer eher lokalen Analyse zu differenzieren; mit Hilfe einer geeigneten Visualisierung lassen sich die Beziehungen zwischen den Variablen schnell erfassen. Die räumlich differenzierte, quantitative Analyse der Korrelation zwischen Schwerefeld und Topographie in den Zentralanden zeigt, daß nicht nur die Bouguer-Anomalie sondern auch das isostatische Restfeld stark negativ mit der Geländehöhe korreliert.

Description: A geoscientific database was established for the area of the Central Andes, which includes information about past and current research conducted within the frame of the ’SFB 267 - Deformation Processes in the Andes’ (Berlin, Potsdam) as well as data from external sources. The catalogue, which since 1996 is also available on the Web (WWW, URL: http://userpage.fu-berlin.de/~data/ provides a general view of the database architecture and contents, and facilitates common and easy access to singular sets of data. In addition, various methods for the analysis of spatial data from disciplines such as statistics (swath-averaged topographic profiles, standard deviation, correlation, fractals), digital image processing (directional filtering), geomorphometry (inclination and vertical doming) and numerical methods (horizontal gradient, Fast Fourier Transformation [FFT]) are presented in this thesis. Application of these techniques for structural analysis on a regional scale was tested for the Central Andes, for which topographic coverage is complete, as well as for associated gravity fields, and compared with information generated during long term investigations in the Andes. Endogenous and exogenous processes are mirrored in topographic forms and landscapes. Characteristic features of morphostructural units are particularly well characterized when employing geomorphometric analyses and FFT filter techniques. Even simple statistical methods (swath-averaged topographic profiles, calculation of minimum, mean, maximum and standard deviation) for selected areas allow recognition of specific features and characteristic variations. As far as topography is concerned, distinct differences between the hyperarid northern portion of the western Central Andes (Atacama Desert) and lesser arid southern sectors are evident for all methods employed. Studies of the surface fractal geometry show an invariance of scale of the Andean topography. Structural and climatic influences are mirrored in geometric variations of the landscape. Morphologically intensely structured portions, like the Subandean ranges, characterized by pronounced crustal shortening, or the southwestern margin of the Central Andes are marked by a higher fractal dimension, when compared to the entire area studied, whereas the hyperarid portion of the Atacama Desert is characterized by a lower fractal dimension. Directional lineament enhancement, but other methods such as areal inclination detection as well, allow to accentuate major zones of structural weakness, such as the Atacama and Precordilleran fault systems. Both, geomorphometric investigations and lineament recognition, enhance morpho-structural features such as block-faulting of oceanic lithosphere along the Peru-Chile deep sea trench in a 50 km wide sector to the west of the subduction zone, and verify results gathered during the CINCA experiment (Reichert et al., 1997). Gravimetric lineaments, derived from maximum horizontal gradients in gravity fields of the Central Andes, point to abrupt lateral density variations, but can only occasionally be correlated with outcropping lithologic units or fault zones. The two dimensional correlation using the moving average technique has proven to be useful for analysis of mutually influencing and spatially arranged data sets. Selection of a proper window size allows to differentiate between analyses on regional resp. local scales. Employing proper visualization, relations between variables are easily detectable. A spatially differentiated and quantitative analysis of the relationship between gravity field and topography in the Central Andes shows a strong negative correlation of altitude with Bouguer anomaly and isostatic residual field.

Description: http://www.cms.fu-berlin.de/sfb/sfb267/results/data_catalogue/index.html

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Description: Schweremessungen im Hochgebirge erfordern eine genaue Bestimmung der topographischen Reduktion für die Berechnung der Bouguer-Anomalie. Von besonderer Wichtigkeit ist hierbei die optimale Approximation der Erdoberfläche durch geometrisch einfache Geländemodelle und die Kenntnis der Gesteinsdichteverteilung im Untersuchungsgebiet. Mit modernen Reduktionsverfahren ist es möglich, topographische Effekte zu verringern oder zu eliminieren und somit die Genauigkeit der Bouguer-Anomalie zu erhöhen. Anhand der verfügbaren Literatur wird eine Übersicht über bislang entwickelte Verfahren zur Berechnung der topographischen Reduktion gegeben. Hierbei handelt es sich um Verfahren, bei denen die Gestalt des Geländes zumeist durch unterschiedliche Modellvorstellungen (Quader, Kreisringsegmente) approximiert wird. Ein weiteres Problem ist die korrekte Berücksichtigung der Reduktionsdichte innerhalb des Untersuchungsgebietes. Darauf aufbauend wird ein Reduktionsverfahren entwickelt, das eine optimale Anpassung der Topographie durch die Triangulation aller Höheninformationen erlaubt bei gleichzeitiger Berücksichtigung von lateral variierenden Gesteinsdichteverteilungen, sog. Dichteprovinzen im Vergleich zum Standarddichteansatz. Die Höheninformationen bestehen aus einer Kombination von exakten Punkthöhen der Gravimeterstationen, den Höhenwerten aus hochauflösenden digitalen Höhenmodellen (DHM) und sonstigen Höhendaten. Durch eine Dreiecksvermaschung aller Höhenpunkte entsteht eine triangulierte irreguläre Netzwerk-Struktur (TIN). Die Geländereduktion für eine Station erhält man durch Summierung der Schwerewirkung aller Polyeder, deren Grundfläche aus ebenen Dreiecken im Stationsniveau und deren Deckflächen aus geneigten Flächen der Geländeapproximation bestehen. Die Berechnung der Schwerewirkung erfolgt durch eine analytische Lösung des auftretenden Volumenintegrals des Polyeders. Bei dieser Polyeder-Methode entfällt außerdem die klassische Einteilung des Geländes in unterschiedliche Entfernungszonen. Aufgrund des Rechenalgorithmus gehört das Polyeder- Verfahren zu den stationsunabhängigen Reduktions verfahren. Die Anwendung des Verfahrens erfolgt an Schweremessungen aus den Zentralen Anden in Südamerika zwischen 19°-29° S und 60°-71° W. Als Datengrundlage dienen ca. 15 000 Schwerestationen und das hochauflösende 30”x30” Höhenmodell ’GTOPO30’ des USGS. Mit einem modifizierten Nettleton-Verfahren werden erstmalig mittlere Reduktionsdichtewerte aus Bouguer-Schwerewerten für den zentralen Andenbereich bestimmt. Die Verwendung von diesen Dichtemodellen stellt den Versuch dar, die Schweredaten mit einer lateral variierenden DichteVerteilung neu zu interpretieren. Es ist deshalb nur als ein erster Ansatz zu verstehen, weil die derzeit verfügbare Dichtedatenbasis im Untersuchungsgebiet noch nicht ausreichend gut ist. Mit dem Polyeder- Verfahren steht ein moderner und flexibler Rechenalgorithmus zur Verfügung, der in idealer Weise alle notwendigen Höhen- und Gesteinsdichteinformationen zur optimalen Berechnung der topographischen Reduktion in der Gravimetrie verwendet.

Description: Gravimetric measurements in high mountains need an exact determination of the topographic reduction for the calculation of the Bouguer-Anomaly. The optimum representation of the shape of the earth’s relief by simple geometric ground models and the knowledge of the rock density distribution in the examined area is very important. It is possible to reduce or eliminate topographic effects by modern reduction procedures and to increase the exactness of the Bouguer- Anomaly. The available literature so far about this topic gives a survey about the developed procedure of calculating the topographic reduction. These procedures deal with the approximation of the ground condition by different model proceedings. Another problem is the correct consideration of the reduction density in the explored area. Based on this a new method for calculating the topographic reduction at each gravity station with a simultaneous consideration of variable rock density distribution, which are called density provinces, is developed. This method bases on the approximation of the terrain by polyhedrons. The source of the terrain model consists of digital elevation models (DEM), the heights of the gravity station themselves and perhaps other heights. Next step is the triangulation of the data and the result of it is a network of triangulation facets (TIN). The triangulated topography and the reference surface of the gravity surface built a polyhedron by which gravity attraction can be calcuated immediately and exactly and in an analytical form to each gravity station in the area. This procedure is called polyhedron-method and it belongs to the station-independent reduction procedures. The approximation of the topography in the triangulation facets avoids a classical division of the surroundings into different distance zones. The application of this procedure is carried out in gravity measurements of the Central Andes in South America between 19°-29°S and 60°-71°W. The data source includes 15 000 gravity stations and a 30-arc second digital elevation model ’GTOPO30’ of South America from the USGS. The first medium reduction density values taken from the Bouguer gravity values are fixed for the Central Andes by a modified Nettleton-procedure. That is only to understand as the first attempt. The momentary available density data basis in the explored area is still not satisfying. A new modern and flexible polyhedron method which ideally uses all necessary elevation information about the topography to provide higher accuracy for the terrain reduction process than it was possible before is now available.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Subduktionszonen gehören zu den geologisch aktivsten Regionen der Erde. Viele der Prozesse in diesen Zonen laufen unter der Beteiligung von Fluiden ab und führen zu Aufschmelzung und Vulkanismus. Der Parameter der Absorption seismischer Wellen in der Erde (Kruste, Mantel) wird entscheidend von Größen wie der Temperatur, der Porosität, dem Umgebungsdruck oder der Sättigung mit wässrigen Fluiden oder (partiellen) Schmelzen gesteuert. Er eignet sich demnach hervorragend zur Untersuchung des Zustandes von Kruste und Erdmantel und den Prozessen in einer Subduktionszone. Für die Absorptionsuntersuchungen in der Subduktionszone in den westlichen Zentralen Anden standen die Daten der beiden seismologischen Experimente PISCO ’94 und ANCORP ’96 zur Verfügung. Diese Projekte wurden vom Sonderforschungsbereich 267 ’’Deformationsprozesse in den Anden”, der Freien Universität Berlin und dem GeoForschungsZentrum Potsdam finanziert und gemeinsam mit südamerikanischen Partnern durchgeführt. So wurden in den Jahren 1994 und 1996/97 für jeweils rund 3 Monate seismologische Stationsnetze in Nord-Chile und Süd-Bolivien betrieben, die weite Bereiche des forearc und des magmatischen Bogens sowie Teile des Altiplano zwischen 21° und 24° S umfaßten. Sie registrierten eine große Anzahl überwiegend lokaler Ereignisse aus der Wadati-Benioff-Zone. Für die Absorptionsuntersuchungen konnten insgesamt 904 Ereignisse mit 11.738 P-Phasen des PISCO ’94-Experiments bzw. 686 Ereignisse mit 10.544 P-Phasen des ANCORP ’96- Experiments verwendet werden. Die Berechnung der Absorption der einzelnen Strahlen erfolgte (automatisch) aus den Amplitudenspektren der P-Wellen Einsätze. Es wurde ein Frequenzband von 3 bis maximal 30 Hz analysiert, in dem ein frequenzunabhängiger Qualitätsfaktor Q angenommen wurde. Dabei kamen zwei unterschiedliche Methoden, Spektralverhältnisse und Spektralinversion, zur Anwendung, um der prinzipiellen Schwierigkeit der Trennung von Quell- und Weg-Effekten zu begegnen und Annahmen beispielsweise über die Quellfunktion zu überprüfen. Eine Spektralinversion nach individuellen t*-Operatoren und Plateauwerten und einer für ein Beben gemeinsamen Eckfrequenz konnte erfolgreich angewendet werden. Die so bestimmten Absorptionswerte (t*-Operatoren) wurden für eine damped least squares-Inversion zur Berechnung der dreidimensionalen Absorptionsstruktur im Untergrund verwendet. Das raytracing wurde dabei in den dreidimensionalen Geschwindigkeitsmodellen durchgeführt, um den genauen Strahlverlauf zu berücksichtigen. Die errechneten Modelle erlauben einen detaillierten Einblick in die Subduktionszone der Zentralen Anden. Der Bereich unterhalb des arcs zwischen 21,5° und 24° S ist geprägt von einer prominenten Anomalie geringer Q-Werte, die von der Kruste bis in den oberen Mantel reicht. Große Stationskorrekturen der Stationen im arc und dem Altiplano deuten auf eine Erstreckung bis an die Oberfläche hin. Die krustale Absorption verläuft deckungsgleich mit der Verbreitung des rezenten Vulkanismus. Südlich von 22° S verläuft die Absorptionsanomalie bis in eine Tiefe von 250 km genau oberhalb der abtauchenden Nazca-Platte. Nördlich von 22° S scheint die starke Absorption auf den Bereich oberhalb von ca. 100 km begrenzt. In diesem nördlichen Bereich, in dem generell eine geringere Absorption verzeichnet wird, korrespondiert diese Zone mit dem dort angesiedelten Beben-cluster in ca. 100 km Tiefe; nördlich von 21° S verliert sie sich. Der forearc zeigt sich als relativ homogene, gering absorbierende Struktur mit Q-Werten um 1000; die abtauchende Platte weist ebenfalls hohe Q-Werte auf. Bedingt durch die Lage der Absorptionsanomalien relativ zu den seismologischen Netzen und die damit verbundene geringere Durchstrahlung war eine detaillierte Untersuchung der Auflösung der Modelle notwendig. Dazu wurden die aus der Modellresolutionsmatrix abgeleiteten Größen wie die spread-function berücksichtigt, aber auch synthetische Tests an Modellen mit oszillierenden Strukturen (Schachbrettmustern) und ’’realistischen” Untergrundmodellen vorgenommen. Sie zeigen, daß große Bereiche des forearcs und arcs in den Modellen sehr gut aufgelöst werden. Die gefundenen Anomalien lassen sich unter verschiedenen Gesichtspunkten diskutieren. Die ausgeprägte krustale Absorption unter großen Teilen der Westkordillere läßt sich mit der schon früher abgeleiteten Präsenz partieller Schmelzen erklären. Sie korreliert sehr gut mit der Verteilung des rezenten Vulkanismus, erniedrigten Durchschnittsgeschwindigkeiten, einem erhöhten vp/vs-Verhältnis, z.T. extrem erhöhten elektrischen Leitfähigkeiten und Bereichen, für die anomale Geschwindigkeits-Dichte Relationen angenommen werden müssen. Variationen innerhalb dieser krustalen Anomalien weisen auf eine unterschiedlich ausgeprägte Durchdringung mit partiellen Schmelzen hin. Die Anomalien im oberen Mantel deuten auf ein unterschiedliches Vordringen der heißen Asthenosphäre unter den magmatischen Bogen hin. Darüber hinaus können sie als Bereiche partieller Schmelzen und Fluide interpretiert werden, die Dehydratisierungs- und Hydratisierungsprozesse in dieser Subduktionszone widerspiegeln.

Description: Subduction zones are among the geologically most active regions of the world. Many processes in these zones take place under the influence of fluids and lead to the generation of melts and volcanism. Attenuation of seismic waves in crust and mantle depends strongly on parameters like temperature, porosity, confining pressure or saturation with hydrous fluids or partial melts. Therefore, this parameter is perfectly suited to examine the state of the crust and mantle in subduction zones. For the attenuation studies in the subduction zone of the western Central Andes datasets of two seismological experiments, PISCO ’94 and ANCORP ’96, were used. These projects were financed by the Collaborative Research Center 267 ’’Deformation Processes in the Andes”, the GeoForschungsZentrum Potsdam and the Department of Geophysics of the Free University of Berlin and were executed in cooperation with partners from South America. In 1994 and 1996/97 two temporary seismological networks were installed in northern Chile and southern Bolivia covering large areas of the forearc, the magmatic arc and the Altiplano between 21° and 24° S. They monitored a large number of earthquakes predominantly situated in the Wadati-Benioff zone. From the PISCO ’94 and ANCORP ’96 datasets 904 events with 11.738 attenuation values respectively 686 events with 10.544 values could be used for the tomography. Whole-path attenuation was (automatically) determined from the amplitude spectra of the F- waves. In a frequency-band between 3 and 30 Hz a frequency-independent Quality-factor Qp was assumed. In order to separate source- and path-effects two different methods were applied, spectral inversion, and spectral ratios relative to a constant reference station. The spectral inversion for individual C-operators and plateau-values and a single source corner frequency for all observations of an event was applied successfully. In a damped least squares approach the t*-operators were inverted for the three-dimensional attenuation structure. To account for the spatial distribution of both velocity and attenuation raytracing was performed in the three-dimensional velocity structure previously derived by simultaneous inversions of travel-time data. The obtained models allow a detailed insight into the subduction zone of the Central Andes. Crust and mantle of the forearc and subducting slab are generally characterized by low attenuation (Qp 〉 1000). Beneath the Western Cordillera, the recent magmatic arc, a prominent attenuation anomaly is found (Qp 〈 100). This anomaly reaches from the uppermost crust down to the upper mantle at a depth of 250 km. North-South variations can be seen: The western flank of the crustal attenuation anomaly is congruent to the curved course of the volcanic front. North of 21° S the attenuation is less developed and dies out north of 20° S. A deeper zone of high attenuation is resolved between 22° and 24° S directly above the subducting slab. In the northern part of the study area the low-Qp-zone penetrates westwards in the forearc-mantle. Due to the irregular ray-coverage of the model a detailed analysis of the resolution was necessary. Both, formal analysis of the model resolution matrix (e.g. via spread-function) and tests with synthetic models including checkerboard and ’’realistic” attenuation models were executed. They show that large areas of the models beneath forearc and arc are well resolved. The anomalies found in the tomographic models can be interpreted in several ways. The prominent crustal attenuation beneath the Western Cordillera can be explained by partial melts previously proposed by others. The anomaly correlates well with the distribution of recent volcanism, reduced seismic velocities, reduced electrical resistivity and regions for which anomalous velocity-density relations must be assumed. Variations within the anomaly point towards the irregular distribution of partial melting beneath the volcanic arc. The anomalies within the upper mantle may map the distribution of hot asthenosphere material. Furthermore, they may be interpreted in terms of subduction-related dehydration- and hydration processes.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: In der vorliegenden Arbeit wird die Krustenstruktur im östlichen Andenvorland untersucht. Das Gebiet umfaßt den Nordwesten Argentiniens, zwischen dem 22° und 25° südlichen Breitengrad und dem 66° und 62° westlichen Längengrad. Aus morphologischer Sicht befindet sich das Untersuchungsgebiet im Übergang zwischen dem Subandin (Sierras Subandinas) und der südlichen Ostkordillere zum Chaco Vorland (Llanura Chaqueña). Im Untersuchungsgebiet zeichnet sich ein Wechsel in den tektonischen Strukturen ab, welcher als Interaktion zwischen der tertiären Andenorogenese und kretazischen Riftbildungen gedeutet wird. Dieser als Inversionstektonik bekannte tektonischer Stil hat nicht nur oberflächennahe Strukturen hervorgerufen, sondern auch tiefgreifende Massenveränderungen verursacht. Teile dieser Modifikationen sind in der Signatur des Schwerefeldes erhalten geblieben, und somit ist die Interpretation gravimetrischer Meßergebnisse zusammen mit den geologischen Randbedingungen eine Grundvorraussetzung zur Untersuchung dieser tektonischen Interaktion. Zum Verständnis dieser Strukturen war es notwendig, sowohl den Teil des Beckens zu untersuchen, welcher nicht von der andinen Orogenese betroffen ist, als auch jenen der direkt in die letztere miteinbezogen wurde. Aus gravimetrischer Sicht ist die Bougueranomalie des Gebietes stark vom Effekt der Andenwurzel geprägt. Jedoch deuten einige Abweichungen auf die Existenz lokalerer Störkörper hin, die Ziel der Modellierung waren. Ein solcher Störkörper wurde am südöstlichen Rand des kretazischen Rifts identifiziert. Die Modellierung wurde einerseits zweidimensional durchgeführt um einen Überblick über das Gebiet zu bekommen. Eine regionale 3D Modellierung führte dann zu einer präziseren Interpretation des Gebietes. Insbesondere wurde dabei der Effekt überschobener Riftschollen am Ostrand des Beckens untersucht. Diese Überschiebungen drücken sich im gravimetrischen Restfeld als deutliche positive Anomalie aus. Allerdings kann diese Anomalie nicht direkt mit einem Astenosphärenanstieg, welcher durch Riftbildung entstanden sein könnte, in Einklang gebracht werden - wie von einigen Autoren vermutet wurde. Eine weitere modellierte Struktur bildete die Vortiefe, welche durch die Auflast der andinen Überschiebung enstanden ist. Die dadurch hervorgerufenen negativen Anomalien bilden einen deutlichen Kontrast zu der beschriebenen positiven Anomalie im Vorland, der sich auch im Restfeld als starker Gradient äußert. Die 2D Modellierung erbrachte folgende Ergebnisse: im anorogenen Breich des Untersuchungsgebietes wurde die Existenz einer deutliche Asymmetrie des Beckens bestätigt, mit einer nach Südosten geneigten Riftabscherungsfläche. Die Orogenese hinterließ deutliche Spuren in der Reaktivierung der Abscherungen wobei entlang der südostvergenten Störungen tieferes Krustenmaterial emporgeschoben wurde. Mit einer größeren Dichte wird dieser Vorgang als Ursache der positiven Anomalie intepretiert. Westvergente Störungen scheinen nur oberflächennahe Bereiche miteinbezogen haben. Im regionalen 3D Modell wurde ein Ansteigen der Unterkruste unterhalb des Beckens angenommen. Die asymmetrische Anordnung dieses Anstiegs deutet eher auf einen kompressive tektonischen Effekt hin als auf eine residuale Krustenverdünnung. Zusammenfassend kann gesagt werden, daß sich in diesem Breich im Schwerefeld die Effekte des Andengradienten mit denen der überschobenen Basement-Tektonik und der Vorlandtief kombinieren und als solche fur einen starken lokalen Gradienten am Rande des Effekts der Andenwurzel verantwortlich sind.

Description: In the present study, the structure of the crust beneath the eastern Andean foreland is analyzed. The area comprises part of northwest Argentina, between 22° and 25° S and 66° and 62° W. In terms of morphotectonics, the area studied covers the transition between the Sierras Subandinas (Subandean Ranges) and the southern part of the Cordillera Oriental (Eastern Cordillera) to the Chaco plains (Llanura Chaqueña). In the area, a pervasive change controls the tectonic features, which is interpreted as a consequence of the interaction between the Andean orogeny and preexistent Cretaceous rifting. This inversion tectonics did not only result in a particular suite of near to surface structures but also modified deeply the mass distribution within the crust. This changes in mass distributions and hence density contrasts is evidenced by the gravity field. As such, a careful analysis of gravity data together with the geological boundary conditions are the basis for an analysis of this tectonic interaction. Understanding these structures implied to analyse not only the part of the rift involved in the Andean compressive orogenesis but also that part where original extensional features are still preserved. From a gravimetrical point of view, the Bouguer-anomaly of the area shows a strong overprint related with the Andean root. Some smaller changes in the field however indicate the existence of local sources, which where the target of the modelling. Such a change had been indentified at the southeastern edge of the Cretaceous rift. Modelling was performed towfold. As such, a 2D model was made in order to get an insight into the regional aspects of the area. A more detailed 3D model led to a more precise interpretation of the area. In particular, the effect of the inverted rift tectonics at the eastern edge of the basin was studied. These upthrusts correlate with a readily identifiable positive anomaly within the residual field. The anomaly neverthless cannot be directly related with an astenospheric uprise, preserved since the rifting stage, as suggested by some authors. In addition, the foredeep related with the tectonic load of the Andean overthurst, was modelled. The negative anomalies generated during this process, show a strong contrast in comparison with the positive anomaly described above, depicted also by a prominent gradient in the residual field. 2D modelling led to the following results. In the region, where Creataceous rifting structures were not overprinted by the Andean orogeny an obvious asymmetry of the basin was defined, being the master detachment dipping to the northeast. The orogeny left evidences of reactivation, where the structures of the southeastern edge were the pathways of the uplift if deeper crustal material with a higher density. This process may be responsible for a part of the positive anomaly mentioned. Structures located at the western and northwestern edge of the basin seem to have only involved nearer-to surface structures. The 3D model assumed a slight uprise of the lower crust beneath the basin. The asymmetry in goemetty seem to stand more for a tectonic effect than for a remanent thinned crust. As a summary, the gravity field in this area shows the combined effects of the regional Andean gradient with the more local effects of the basement tectonics (inverted rifting) and the overthrusted foredeep. Hence, at least these three factors seem to be responsible for the strong local gradient in a lateral position of the Andean root.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: In dieser Arbeit wurden Laborexperimente im Ultraschallfrequenzbereich und begleitende theoretische Untersuchungen durchgeführt, um zu klären, welche Absorptionsmechanismen in fluidhaltigen Sandsteinen bei geringem einaxialen (26 MPa) und bei erhöhtem hydrostatischen Druck (bis 200 Mpa) wirksam sind. Die Kenntnis der Absorptionsmechanismen ist notwendig, um die Zusammenhänge von lithologischen und seismischen Gesteinsparametern zu verstehen und für die Interpretation von seismischen Feldmessungen zu nutzen. Bekannt war bislang, daß unter geringem einaxialen Druck frequenzabhängige lokale Flüssigkeitsströmungen den wesentlichen Absorptionsmechanismus in fluidhaltigem Gestein darstellen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, daß die Kompressionswellengeschwindigkeit in fluidhaltigem Gestein bei höheren Sättigungsgraden zusätzlich von einem partiellen Gesteinsversteifungseffekt beeinflußt wird. Damit gelang eine vollständige Erklärung des sättigungsabhängigen elastischen und anelastischen Gesteinsverhaltens bei geringem einaxialen Druck. Um die Bedeutung der Gesteinsmikrostruktur (z.B. Rißdichte, Kornkontakte) für die seismischen Gesteinsparameter (Geschwindigkeit, Absorption) direkt nachzuweisen, wurde diese bei einem Gestein künstlich, thermisch verändert. Die Änderung der Mikrostruktur führt bei gleichzeitiger vernachlässigbarer Änderung der makroskopischen Gesteinsparameter (Porosität, Permeabilität) zu einer Vergrößerung der Fluideffekte. Mechanismen und Modelle, in welche ausschließlich makroskopische Gesteinsparameter ein- gehen, erfassen nicht die beobachteten Änderungen im Gesteinsverhalten. Nur mit dem auf die Gesteinsmikrostruktur bezogenen Mechanismus lokaler Flüssigkeitsströmungen konnten die Änderungen der Fluidwirkungen erklärt werden. Diese Ergebnisse an verändertem Gestein bieten somit einen direkten Beweis für den grundlegenden Einfluß der Mikrostruktur auf die seismischen Gesteinsparameter. Bislang war nicht geklärt, ob der Mechanismus lokaler Flüssigkeitsströmungen, welcher von der Existenz feiner Spalten im Gestein abhängt, auch unter erhöhtem hydrostatischen Druck das Gesteinsverhalten bestimmt. Zur Untersuchung der Absorptionsmechanismen in Gestein unter erhöhtem Druck wurden Experimente an Sandstein mit verschiedenen Saturanden und Sättigungsgraden durchgeführt. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass auch unter erhöhtem Druck fluidbedingte Absorptionsmechanismen wirksam sind und auch hier polare Fluide im gesamten Druckbereich eine Modulerniedrigung verursachen. Der Vergleich der experimentellen Ergebnisse mit Modellvorhersagen ergab, daß lokale Flüssigkeitsströmungen den Einfluß unterschiedlicher Fluide auf Geschwindigkeit und Absorption erklären und auch unter hohem hydrostatischen Druck von wesentlicher Bedeutung für die elastischen und anelastischen Gesteinseigenschaften sind. Folglich existieren trotz einer partiellen Rißschließung auch unter hohem hydrostatischen Druck noch Risse und Spalten im Gestein. Die thermische Veränderung der Mikrostruktur eines Gesteins bewirkt eine Geschwindigkeitserniedrigung im trockenen Gestein, welche auch bei hohem hydrostatischen Druck erhalten bleibt, sowie eine Vergrößerung der Fluideffekte. Die Erklärung des geänderten Verhaltens des fluidhaltigen Gesteins gelang mit dem Mechanismus lokaler Flüssigkeitsströmungen. Die Ergebnisse an verändertem Gestein zeigen direkt, daß die Mikrostruktur auch bei hohem hydrostatischen Druck grundlegend für die seismischen Gesteinsparameter ist. Da auch unter erhöhtem hydrostatischem Druck, also unter ’in-situ’-Bedingungen, der frequenzabhängige Mechanismus lokaler Flüssigkeitsströmungen die seismischen Gesteinsparameterwesentlich beeinflußt, muß diese Frequenzabhängigkeit bei der Übertragung von Laborergebnissen auf die Feld- und Bohrlochseismik beachtet werden.

Description: Laboratory experiments in the ultrasonic frequency range and accompanying theoretical investigations were performed with the aim to clarify which absorption mechanisms are effective in fluid-containing sandstones at low uniaxial pressure (26 MPa) and at elevated hydrostatic pressure (up to 200 MPa). The knowledge of the effective absorption mechanisms is necessary to understand the relation of lithological and seismic rock parameters and to use it for the interpretation of seismic field measurements. Preceding investigations at the TU-Berlin had revealed that at low uniaxial pressure frequency dependent local-fluid-flow is the dominating absorption mechanism in fluid-containing rock and that polar fluids lead to a modulus reduction. Within the scope of the present study the investigations of the seismic rock parameters (velocity, attenuation) at low uniaxial pressure were continued. It was shown that the compressional wave velocity in fluid-containing rock is additionally influenced by a partial rock stiffening effect at higher saturations. With this result a complete explanation of the saturation dependent elastic and anelastic rock behaviour at low uniaxial pressure was achieved. To prove the significance of the rock microstructure (e.g. crack density, crack aspect ratios, grain contact properties) for the seismic rock parameters directly, the microstructure of a sandstone was artificially changed by thermal cracking. With negligible changes of the macroscopic rock parameters (porosity, permeability) the alteration of the microstructure leads to an increase of the fluid effects on the elastic and anelastic rock properties. Mechanisms and models which are solely based on macroscopic rock parameters do not cover the observed changes in the rock behaviour. Only by applying the mechanism of local-fuid-flow related to microstructure the changes in the fluid effects can be explained. Thus these results obtained on thermally changed rock are a direct prove of the fundamental influence of the microstructure on the seismic rock parameters. Until now it has not yet been clarified whether the mechanism of local-fluid-flow which depends on the existence of narrow cracks in rock also determines the rock behaviour under elevated hydrostatic pressure. To investigate the absorption mechanisms in rock under elevated pressure ultrasonic measurements were performed on sandstone with different saturands and degrees of saturation. The experimental results reveal that under elevated pressure fluid dependent attenuation mechanisms are effective too and polar fluids cause a modulus reduction in the entire pressure range. The comparison of the experimental results with model predictions reveals that local-fluid-flow explains the influence of different fluids on the velocity and attenuation and that this mechanism is of essential significance for the elastic and anelastic rock properties even under high hydrostatic pressure. Consequently despite a partial crack closure sufficient fine cracks exist even under high hydrostatic pressure. The thermal alteration of the microstructure of a rock leads to a velocity decrease in the dry rock which is preserved at high hydrostatic pressure, as well as to an increase of the fluid effects. The explanation of the changed behaviour of the fluid-containing rock was achieved by means of the mechanism of local-fluid-flow. The results obtained on altered rock directly demonstrate that the microstructure is of fundamental significance for the seismic rock parameters at high hydrostatic pressure too. Depending on the rock microstructure the mechanism of local-fluid-flow may cause attenuation and dispersion in all frequency ranges. Since it has been shown in this study that also under elevated hydrostatic pressure, i.e. under ’in-situ’conditions, this frequency dependent mechanism essentially influences the seismic rock parameters, the frequency dependence must be taken into account by extrapolating laboratory results to field and borehole seismic.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Es wurden verschiedene nichtlineare Optimierungsverfahren auf die Geometrieparameter von Dichtemodellen angewendet. Dabei waren diese mit Randbedingungen versehen. Ein Vergleich zeigte die Vor- und Nachteile der einzelnen Algorithmen. Anhand von zwei synthetischen Testfunktionen wurde das Verfahren Downhill-Simplex mit der (1,10)-CMA-ES verglichen. Das Simplexverfahren zeigte bei weniger als zehn Parametern ein besseres Konvergenz verhalten als die Evolutionsstrategie. Bei höheren Dimensionen konvergierte die Evolutionsstrategie deutlich besser, während Simplex bei mehr als 40 Parametern nicht mehr konvergierte. Die Evolutionsstrategie zeigt unabhängig von der Anzahl der Parameter logarithmische Konvergenzgeschwindigkeit. Die Evolutionsstrategie, genetische Algorithmen. Simulated-Annealing. Threshold-Accepting und der Deluge- Algorithm wurden danach anhand eines zweidimensionalen Salzstockmodells untersucht. Dabei wurden die Geometrieparameter optimiert und die Dichten des Modells konstant gehalten. Die 52 zu optimierenden Parameter wurden mit Randbedingungen versehen. Die (1,10)-CMA-ES benötigte im Durchschnitt die wenigsten Funktionsaufrufe und erreichte die besten Qualitäten. Ausgehend von verschiedenen Startmodellen konnten ähnliche Lösungen, welche alle sehr gute Qualitätswerte hatten, gefunden werden. Rekombination verbesserte die Konvergenzeigenschaften immer. Evolutionsstrategie war stabil gegenüber numerischen Variationen. Genetische Algorithmen konvergierten zu Beginn des Optimierungsprozesses schneller als alle anderen Verfahren, erreichten aber nie die von der Evolutionsstrategie gefundenen besten durchschnittlichen Qualitätswerte. Downhill-Simplex. Simulated-Annealing. Threshold-Accepting und der Deluge-Algorithm zeigten insgesamt schlechteres Konvergenzverhalten als die Evolutionsstrategie und die genetischen Algorithmen. Eine Anwendung der Evolutionsstrategie auf ein Salzstockmodell zeigte die Probleme der Optimierung in drei Dimensionen. Dennoch konnte das Modell in Hinblick auf die gravimetrische Anpassung deutlich verbessert werden.

Description: Various non-linear optimization techniques were applied to constrained geometry parameters of density models. A comparison showed advantages and disadvantages of each method. By means of synthetical test-functions the downhill-simplex-method has been compared to the (1,10)-CMA-ES. For numbers of parameters smaller ten. better convergence behaviour was achieved with the simplex-method. However, at higher dimensions evolution-strategy converges better than the simplex- met hod. Simplex does not converge for dimensions greater than 40. Independent of the number of parameters, the evolution-strategy showed a logarithmic convergence speed. The evolution-strategy, genetic algorithms, simulated annealing, threshold accepting and the deluge algorithm were investigated using a two-dimensional salt dome model. Here only the geometry of the model was optimized, the densities were held constant. The 52 parameters were constrained. In average the (1,10)-CMA-ES required the less function evaluations and gained the best qualities. Independent of the start configuration evolution-strategy found similar solutions, whose qualities were fairly good. Recombination always improved the results in terms of convergence behaviour. The evolution-strategy was stable against numerical variations. At the beginning of the optimization process genetic algorithms converge faster than all other methods, but they never reach the average quality values which were gained by evolution-strategy. In summary the simplex-method, genetic algorithms, simulated annealing, threshold accepting and the deluge algorithm showed worse convergence behaviour than evolution-strategy and genetic algorithms. An application of evolution-strategy to a three dimensional salt dome model showed the problems encountered in three dimensions. Despite this, in terms of gravity fit. the model could be improved noticeable.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Mit einer dreidimensionalen Vorwärtsmodellierung von Dichtestrukturen der Kruste und des oberen Mantels im Gebiet von 12°-35°S und 57°-79°W wird der regionale Trend des Schwerefelds und gleichzeitig das Geoid am aktiven Kontinentalrand Südamerikas zwischen 20° S und 29°S erklärt. Das Dichtemodell umfaßt die abtauchende Nazca-Platte, Teile des südamerikanischen Kratons, den Asthenosphärenkeil zwischen Unter- und Oberplatte und die Kruste der Zentralanden. Eine Vielzahl externer geowissenschaftlicher Randbedingungen schränkt die Dichteverteilung ein. Die Strukturierung der zentralandinen Kruste im Modell orientiert sich hauptsächlich an den Ergebnissen der Refraktionsseismik. Zur Ermittlung der Krustendichten wird eine druck- und temperaturabhängige Geschwindigkeits-Dichte-Beziehung (S. Sobolev) zur Anwendung gebracht. Neben der bekannten Berechnung der Schwerewirkung dreidimensionaler Dichteverteilungen erlaubt eine neuentwickelte Berechnung des Schwerepotentials nun auch die Modellierung des Geoids. Das Einbeziehen eines Referenzdichtemodells ermöglicht die Anpassung der berechneten Felder an die beobachteten Felder bei gleichzeitiger Verwendung von Absolutdichten. Verschiedene Dichtekontraste der abtauchenden Nazca-Platte gegenüber dem umgebenden Mantel sowie mögliche Dichtekontraste innerhalb des Slab, die sich aus Phasenumwandlungen der gesteinsbildenden Minerale ergeben, werden behandelt und ihre einzelnen Beiträge zum Schwerefeld und Geoid der zentralen Anden berechnet. Mit dem fertigen Gesamtmodell wird die Zusammensetzung des Schwerefeldes und des Geoids am aktiven Kontinentalrand Südamerikas analysiert und ihre Hauptbeiträge dargestellt. Die im Modell enthaltenen Strukturen erklären das regionale Schwerefeld und das Geoid vollständig. Daraus folgt, daß aus tieferliegenden Dichteinhomogenitäten, beispielsweise an der Grenze vom oberen zum unteren Mantel oder im unteren Mantel aufgrund einer möglichen isostatischen “in situ”-Kompensation keine weiteren Beiträge zu erwarten sind. Das Schwereminimum wird hauptsächlich durch eine bis auf 65km verdickte Kruste erklärt. Die Schweremaxima in der Küstenkordillere werden durch den Beitrag des Slab und eine Zone erhöhter Dichte in mittlerer Krustentiefe verursacht. Eine anomale VΡ-ρ-Beziehung unter dem rezenten Arc läßt dort partielle Aufschmelzung vermuten. Eine Untersuchung des Schwimmgleichgewichts des Modells ergibt isostatische Unterkompensation (= Massenüberschuß) im Bereich der Küstenkordillere und der Ostkordillere sowie isostatischen Ausgleich bis leichte Überkompensation im Bereich der Westkordillere und des Altiplano bzw. der Puna.

Description: A three-dimensional foreward modelling of the density structures of the crust and the upper mantle in the region between 12°-35°S and 57°-79°W explains both the regional trend of the gravity field and the geoid at the active continental margin of South America from 20°S to 29°S. The density model comprises the downgoing Nazca plate, parts of the South American craton, the asthenospheric wedge between lower and upper plate, and the crust of the Central Andes. A large number of external geoscientific boundary conditions constrains the density distribution. The Central Andean crust of the model is structured according to the results of refraction seismic studies. A pressure and temperature dependent velocity- density relation (S. Sobolev) is applied to determine densities within the crust. Apart from the well known calculation of the gravity effect of three-dimensional density distributions, a recently developped calculation of the gravity potential now allows the modelling of the geoid. Using absolute densities, the fitting of the calculated fields to the observed fields is realized by the application of a reference density model. Several density contrasts of the subducting Nazca plate against the surrounding mantle and possible density contrasts inside the slab resulting from mineral phase transitions are discussed and their particular contributions to the Central Andean gravity field and the geoid are calculated. Using the complete model, the composition of the gravity field and the geoid at the active continental margin of South America is analyzed and the main contributions are visualized. The model structures explain both regional gravity field and geoid completely. This implies that density inhomogeneities at greater depth than presented in the model, e. g. at the interface between the upper and the lower mantle or in the lower mantle are not expected to have effects at the surface due to possible isostatic “in situ” compensation. The gravity minimum is generally explained by a crust thickened to 65 km maximum. The gravity highs in the Coastal Cordillera are caused by the contribution of the slab and a zone of increased density in mid crustal layers. An anomalous VΡ-ρ- relation beneath the recent arc implies partial melt. The investigation of the isostatic state of the density model results in isostatic undercompensation (= mass surplus) in the region of the Coastal Cordillera und the Eastern Cordillera, and isostatic equilibrium to slight overcompensation in the Altiplano/Puna region.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Mit dem Ziel, aktuelle Arbeitshypothesen zum geologischen Aufbau der Südural-Lithosphäre zu überprüfen, wird das Schwerefeld im Bereich des Südurals mit folgenden gravimetrischen Methoden untersucht: • Numerische Analyse des Schwerefeldes mit Hilfe von Tiefenabschätzungen, Wellenlängenfilterungen und des Parker- Algorithmus sowie • zwei- und dreidimensionale Dichtemodellierungen. Im Vergleich mit dem hauptsächlich eingesetzten Verfahren zur Dichtemodellierung kann festgestellt werden, daß direkte gravimetrische Auswerteverfahren, wie z.B. die Wellenlängenfilterung, für komplizierte geologische Strukturen dem indirekten Auswerteverfahren mittels Dichtemodellierung weit unterlegen sind. So ist es z.B. mit der Wellenlängenfilterung nicht möglich, langwellige negative Schwerewirkungen der paläozoischen Sedimente von den bivergenten Unterkrustenstrukturen zu trennen. Auch mit variablen Dichtekontrasten bezüglich des Krusten-Mantel-Übergangs bei der Anwendung des Parker-Algorithmus ist es nicht möglich, die Schwerewirkung dieser Grenzfläche im gesamten Untersuchungsgebiet abzuschätzen. Die Verbindung und Interpretation aller verfügbaren Randbedingungen aus der Reflexions- und Refraktionsseismik sowie den zur Verfügung stehenden Datensätzen zur Sedimentbedeckung und Moho-Tiefe führt zu komplexen dreidimensionalen Dichtemodellen der Südural-Lithosphäre. Diese führen mit den derzeit verfügbaren Ergebnissen über die strukturellen und physikalischen Eigenschaften der Südural-Lithosphäre im Bereich von 52° - 65° O und 50° - 55,5° N auf zwei gleichberechtigt nebeneinanderstehende Dichtemodelle: 1. Das Dichtemodell 1 beruht auf einer bis in 90 km Tiefe subduzierten osteuropäischen Unterkruste, die massiv eklogitisiert wurde (Dichte 3,55 g /cm3 ). Die Ursache für diese Dichteinterpretation sind geringe Dichten im Bereich der bivergenten geologischen Strukturen der Unterkruste in 24 bis 42 km Tiefe. Diese bivergenten Strukturen sind ebenso die Folgen einer fossilen Subduktion. 2. Im Dichtemodell 2 bildet eine unter dem Orogen liegende osteuropäische Unterkruste eine Krustenverdickung, in deren Folge die Krustenmächtigkeit bis zu 60 km erreicht. Während der Delamination der Unterkruste muß ebenfalls eine Eklogitisierung stattgefunden haben. Das Dichtemodell 2 basiert auf höheren Dichten der bivergenten geologischen Strukturen innerhalb der Unterkruste als im Dichtemodell 1. Eine Gebirgswurzel mit einem deutlichen Kontrast zwischen Kruste und Mantel existiert nicht im Südural. Es wird eine Übergangszone mit Dichtegradienten modelliert. Dieser Dichtegradient kann auf Eklogitisierung des Unterkrustenmaterials beruhen und könnte somit auch die Ursache für das Ausbleiben von seismischen Reflektoren sein. Mit beiden Dichtemodellen werden auch Geoidundulation und Magnetfeld berechnet und deren Wirkung mit der Geoidundulation und dem aeromagnetischen Residualfeld verglichen. Der Vergleich ergibt für die Geoidundulation und das aeromagnetische Residualfeld im langwelligen Anomalienbereich em befriedigendes Ergebnis. Die auf der Interpretation der Bouguer-Schwere beruhenden Dichtemodelle 1 und 2 lassen folgende Schlußfolgerungen zum Aufbau der Lithosphäre im Südural zu: • Die bivergenten Strukturen vor allem im unteren Krustenbereich der Südural-Lithosphäre verursachen langwellige negative Schwereanteile. Zu diesen Strukturen gehören: - die nach Osten einfällende osteuropäische Kruste, - der Falten- und Überschiebungsgürtel im Westural, - die nach Westen einfällenden Strukturen des Ost- und Transurals sowie des kasachischen Terrans. • Eine durch Obduktion in der Oberkruste eingelagerte ozeanische Kruste erzeugt in der Magnitogorsk Zone eine positive kurzwellige Schwereanomalie, die die negativen Schwerewirkungen der darunter befindlichen Strukturen überlagert. • Die negative! Schwerewirkung im Bereich der Voruralsenke ist auf die Schwerewirkung der paläozoischen Sedimentbedeckungen zurückzuführen. Die Untersuchungen zum isostatischen Verhalten der Südural-Lithosphäre zeigen, daß keine klassischen isostatischen Modelle den isostatischen Zustand des Gebirges erklären können, da eine gering ausgeprägte Topographie im Bereich des West- und Zentralurals um 50 bis 100 km nach Westen versetzt ist gegenüber der Krustenverdickung im Bereich der Magnitogorsk und Osturalzone. Mit einem modifizierten Verfahren werden Airy-, Pratt- und Vening-Memesz-Modell miteinander kombiniert. Zunächst wird der lokale isostatische Ausgleich mit Hilfe der Auflastverteilung und -kompensation aus den komplexen Dichtemodellen der Südural-Lithosphäre abgeleitet (Airy- und Pratt-Modell). Um die von den Dichtemodellen nicht mehr kompensierten Masseninhomogenitäten im Zusammenhang mit der Rigidität der Lithosphäre betrachten zu können, werden sie in eine ’’topographische” Auflast zurückgerechnet. Anschließend wird in einem Vening-Meinesz-Modell der regionale isostatische Ausgleich für diese zurückgerechnete ’’topographische” Auflast berechnet. Nur unter Berücksichtigung einer hohen Rigidität der Lithosphäre (3,8 • 1024 Nm) befinden sich beide vorgestellten Dichtemodelle im isostatischen Gleichgewicht. Dies ist offensichtlich auch ein wesentlicher Grund dafür, daß sich die geologischen Strukturen in ihrer vertikalen Position seit der Unteren Trias nicht mehr geändert haben.

Description: I investigate the gravity field in the southern Urals in order to test current hypotheses on the lithospheric structure in this area. My approach to this problem includes the following gravimetric methods: • numerical analyses of the gravity field by means of depth estimations, wavelength filtering and application of the Parker algorithm • two- and three-dimensional density modelling. In contrast to the mainly used density modelling, inverse gravity methods (e.g. wavelength filtering) are not successful at resolving the complex geological structures in this area. For example, I am not able to separate the long-wavelength components of the gravity field from Paleozoic sediments and bi-vergent structures in the lower crust. Estimating the gravity effect of the crust-mantle boundary in the study area, using the Parker-algorithm, is not possible due to its variable density contrast. Data from seismic reflection and refraction surveys and other information relating to the sedimentary cover and Moho depth have been used in the construction of complex three-dimensional density models for the southern Urals’ lithosphere. Incorporating the available details on the structural and physical properties of the southern Urals’ lithosphere in the region between 52° - 65° E and 50° - 55, 5° N, two alternative density models are derived: 1. The density model 1 is based on an East European lower crust which could have been subducted to 90 km depth and eclogitized to a density value of 3.55 g/cm3 . The low density values in the bi-vergent geological structures of the lower crust (from 24 till 42 km depth) overlie a high density body in the upper mantle. These bi-vergent geological structures may be remnants of a fossil subduction setting. 2. In the density model 2, crustal thickening is caused by the East European crust underlying the orogen. The crustal thickness is 60 km. During delamination, the East European lower crust may have been eclogitized. The density model 2 is based on higher density values for the bi-vergent geological structures within the lower crust than in the density model 1. A crustal root, having a significant density contrast between crust and mantle, does not exist in the southern Urals. Using a density gradient, a transition zone is modelled. This density gradient is inferred to be due to eclogitized material in the lower crust. The increasing density could be the cause for the lack of seismic reflectors. The geoid undulation and the magnetic field are calculated for both density models. The results compare satisfactorily with the long- wavelength components of the observed geoid undulation and aeromagnetic residual field. Based on the interpretation of the Bouguer gravity, density models 1 and 2 reveal implications concerning the lithospheric fabric of the southern Urals: • The bi-vergent structures, particularly in the lower crust of the southern Urals’ lithosphere, cause long-wavelength gravity lows. There are following structures: ─ the East European crust dipping to the east, ─ the foreland fold and thrust belt located in the western Urals, ─ the westward-dipping structures of the eastern and Trans-Urals as well as the Kazakhstan terrain. • The obducted oceanic crust in the upper crust of the Magnitogorsk zone causes positive short-wavelength gravity anomalies which are superimposed on the long-wavelength negative gravity effects of the structures located beneath. • Negative gravity anomalies in the area of the Pre-Uralian Foredeep are associated with the gravity effects of the paleozoic sedimentary cover. The investigations into the isostatic behaviour of the southern Urals’ lithosphere show that no classic isostatic model is able to explain the isostatic state of the orogen. The moderate topography in the area of the West and Central Urals is shifted by 50 to 100 km to the west, relative to the largest crustal thickness beneath the Magnitogorsk and East Uralian Zone. A modified method combines the Airy-, the Pratt- and the Vening-Meinsz models. Firstly the local isostatic balance is inferred from the load distribution and the load compensation using the complex density models of the southern Urals’ lithosphere (Airy- and Pratt-model). In order to consider the non-compensated mass inhomogeneities of the density models according to the flexural rigidity of the lithosphere, the non-compensated mass inhomogeneities are recalculated to a ’’topographic” load. Next, the regional isostatic balance as a Vening-Meinesz-model is calculated for the recalculated ’’topographic” load. When allowance is made for the high flexural rigidity of the lithosphere (3.8 • 1024 Nm), both density models presented here are in isostatic balance. Obviously this is the main reason why the geological structures have not changed their vertical position since the Lower Triassic time.

Description: Целью данной работы является проверка существующих моделей строения литосферы Южного Урала по гравиметрическим данным. Для этого исрользуются методы численного анализа гравитационного поля, основанные на: • эмпирической оценке глубин источников аномалий, частотной фильтрации, методе Паркера и • прямом гравитационном моделировании литосферы (двух- и трехмерном). В отличие от обычно используемой технологии гравитационного моделирования, такие методы, как, например, частотная фильтрация не могут быть использованы в данном случае. Невозможно разделить влияние длинноволновых компонент гравитационного поля, обусловленных влиянием палеозойских осадочных отложений и наклоненных слоев нижней коры ц обеих сторон Урала. Также неправомерно использовать алгоритм Паркера для оценки влияния границы между корой мантией вследствие переменного перепада плотности на ней. Включение в анализ доступных опорных данных, основанных на результатах сейсмических методов с использованием отраженных и преломленных волн, данных об осадочном чехле и положении границы Мохо приводит к созданию комплексной плотностной модели литосферы Южного Урала. Использование всех существующих данных о структуре и физических свойствах литосферы Южного Урала в пределах 52° - 65° Е и 50° - 55,5° N позволило построить две эквивалентные плотностные модели: 1. Первая плотностная модель основана на представлении о том, что нижняя кора Восточно-Европейской платформы погружается на глубину 90 кт, при этом происходит эклогитизация её вещества с увеличением плотности до 3,55 g/cm3. Таким образом, наклоненные с обеих сторон блоки нижней коры ответственны за существование высокоплотного тела в верхней мантии. На глубинах 24 - 42 km они характеризуются сравнительно низкими значениями плотностей. Существование этих блоков может быть объяснено также как результат обычной субдукции. 2. Согласно второй модели, утолщение коры объясняется поддвигом под ороген коры Восточно-Европейской платформы. Толщина коры достигает 60 кт. Вследствие деламинации, часть её также должна быть эклогитизирована. Во второй модели значения плотностей наклоненных блоков нижней коры существенно больше, чем в пербой. Копень коры с существенным перепадом плотности под Южным Уралом отсутствует. Вместо этого мы используем при моделировании переходную зону с некоторым градиентом плотности. Этот градиент может быть оценен в предположении об эклогитизации нижней коры. Непрерывное увеличение плотности может быть связано с отсутствием отражающих горизонтов на этих глубинах. Ундуляции геоида и вариации магнитного поля были рассчитаны для обоих моделей и сопоставлены с наблюденными значениями геоида и аэромагнитными измерениями. Оказалось, что удовлетворительное соответствие наблюдается только для длинноволновых аномалий. Таким образом, основанные на интерпретации аномалий Буге плотностые модели 1 и 2 позволяют сформулировать следующие выводы о строении литосферы Южного Урала: • наклоненные в сторону Урала структуры коры, в особенности нижней, ответственны за существование длинноволнового гравитационного минимума. К ним можно отнести: ─ погружающуюся на Восток Восточно-Европейскую платформу, ─ предгорный складчатый пояс Южного Урала, ─ заглубленные в западном напрвлении структуры Восточный зоны, Трансуральской зоны и Казахстанского террэйна. • Фрагмент океанической коры, находящийся вблизи от поверхности в Магнитогорской зоне, вызывает сравнительно коротковолновую положительную аномалию гравитационного поля, которая наложена на длинноволновую отрицательную аномалию, обусловленную структурами, располагающимися ниже. • Отрицательная аномалия в районе Предуральского прогиба может быть объяснена за счёт гравитационного эффекта палеозойского осадочного чехла. Исследование изостатического состояния литосферы Южного Урала показывает, что классические изостатические модели не позволяют объяснить изостазию этого горного массива. Современная топография Западного и Центрального Урала смещена на 50 - 100 кт к западу по отношению к самому глубокому корню коры. Модифицированный метод соединяет изостатические модели Эри, Пратта и Вейнинг-Мейнеса. Первоначально, локальный изостатический баланс оценивается на основании данных о нагрузке и её компенсации в соответствие с построенной комплексной моделью литосферы Южного Урала (модели Эри и Пратта). Для того, чтобы оценить сумму нескомпенсированных плотностных неоднородностей, поддерживаемых за счёт жесткости литосферы, эти неоднородности пересчитываются в ” топографическую” нагрузку. Затем, для этой нагрузки рассчитывается региональная изостатическая компенсация в соответствие со схемой Вейнинг-Мейнеса. Обе рассмотренные плотностные модели могут считаться изостатически сбалансированы только в предположении о высокой эффективной жесткости литосферы (3,8 • 1024 Nm). Очевидно, это является также основной причиной того, что эти геологические структуры не претерпели существенных вертикальных движений со времени позднего Триаса.

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Description: Das Normal-Null (NN), bei Höhenangaben am Wegesrand als „Höhe über NN" mehr oder weniger bekannt, eröffnet zahlreiche Fragen: Was ist ein Normal-Null? Was bedeutet eine Höhenangabe über Normal-Null? Die Beantwortung dieser Fragen hat den Berufsstand der Geodäten mit dem Fachgebiet Geodäsie mitgeprägt. (yeco8mcmx: Teilung der Erde, historische Bezüge in Aristoteles: Metaphysik, Buch 2, 997 b, 26, 31). Die geodätische Höhenbezugsfläche als Normal-Null entstammt einem Vorschlag von C. F. Gauß (1828), im Detail ausgearbeitet von seinem Schüler J. B. Usting (1873, Göttinger Schule): Der mittlere Meeresspiegel ist das Normal-Null, genannt Geoid, physikalisch eine Äquipotentialfläche des Schwerepotentials zu einem Referenzzeitpunkt. Denken wir uns den mittleren Meeresspiegel, beispielsweise über einen Kanal, fortgesetzt „unter die feste Erde", so erhalten wir die Fläche des Normal-Null, auf welche sich lokale Höhenangaben beziehen. Neben der Höhenbezugsfläche Geoid ist auch die Höhenangabe eines Punktes auf der Erdoberfläche physikalisch, nämlich im Sinne dynamischer Höhen als gravitative Spannung gegen Erde, als Unterschied des Schwerepotentials W - W0 gegenüber dem geoidalen Potentialwert W0 definiert. Konkret sind metrische Höhenangaben im Sinne des obigen Beispiels „orthometrisch", das heißt sie geben die „Länge der Lotlinie" von einem Punkt der Erdoberfläche zu einem Projektionspunkt „unterhalb" auf dem Geoid an. Genauer gesagt bestimmt die Länge der geodätischen Linie zwischen Oberflächenpunkt und Geoid die geodätische Höhe eines Punktes, namentlich gerechnet mit einer konform-flachen Metrik und dem halbierten Quadrat des Schwerevektors als Konformfaktor. Der Gradient in einem derartig physikalisch definierten Höhensystem gibt an, „wohin das Wasser fließt". So ist eine topographische Situation vorstellbar, in der Wasser einen geometrischen Berg „hinauffließt".

Description: Im nördlichen Bereich der Provinz Kantabrien (Nordspanien) wurden Sedimente der "Mittelkreide" (Oberalb und Cenoman) unter stratigraphischen, faziellen und sedimentologi sehen Gesichtspunkten bearbeitet. Strukturell gehört die Region zum Nordkantabrischen Becken (NCB), dessen Einsenkung mit tektonischen Bewegungen im mittleren Valangin beginnt. Das NCB ist eines der zahlreichen Sedimentbecken, die sich infolge des mesozoischen Riftings und Spreadings in der Biscaya auf dem iberischen Nordschelf bilden. Strukturgeologisch zeigt das NCB eine E/W-Ausrichtung zwischen zwei Hochgebieten im S und N (Cabuemiga-Rücken und Liencres-Hoch), die als "Santillana-Achse" bezeichnet wird. Im W grenzt das NCB an das Paläozoikum des Asturischen Massivs. Östlich Santander wird es strukturell und faziell durch die N/S-streichende Rio-Miera-Flexur vom hochsubs identen Basko-Kantabrischen Becken abgetrennt. Die Sedimentation im NCB wird stark von tektonischen Ereignissen im sich bildenden Biscaya-Ozeans beeinflußt, durch welche die Strukturierung der Schichtenfolge in sedimentäre Megasequenzen erfolgt. Im Alb und Cenoman können folgende Megasequenz-Grenzen erkannt werden, durch welche die Megasequenzen des Alb und Cenoman definiert werden: • Santander-Tectoevent (Cenoman/Turon-Grenzbereich) • Vraconian Tectoevent (hohes Oberalb) • "Mittelalb-Ereignis" ("break-up unconformity", [?hohes] Unteralb). Das Mittelalb-Ereignis fuhrt im Arbeitsgebiet zum Zerbrechen der faziell wenig differenzierten Urgon-Karbonatplattformen des Clansay (Oberapt/Unteralb) in ostvergente Kippschollen. In den entstehenden N/S-orientierten Halbgräben werden im Mittelaib fluvio-deltaische Klastika abgelagert, während auf den Hochschollen eine Verkarstung erfolgt. Im tiefen Oberalb initiiert ein transgressiver Puls die weit verbreitete Ablagerung mariner Sedimente im NCB. Dieses transgressive Ereignis ist in ganz Iberien nachzuweisen. Im Laufe des Oberalb kommt es zu einem Onlap mariner Sedimente auch auf den ehemals emergenten Hochschollen und zu einem Ausgleich des durch das Mittelalb-Ereignis erzeugten Paläoreliefs. Durch weit verbreitete Emersion des NCB's infolge tektonischer Bewegungen im oberen Oberalb (Vraconian Tectoevent) wird die sedimentäre Megasequenz des Alb beendet. Die sedimentäre Megasequenz des Cenoman beginnt im Alb/Cenoman-Grenzbereich mit der Progradation deltaischer Klastika. Die im NCB der Santillana-Achse folgend von W nach E kanalisiert werden. Dieses "Santillana-Delta" mündet im Bereich Galizano/Langre östlich Santander in das Basko-Kantabrische Becken und verzahnt sich dort mit den Prodelta-Sedimenten des Valmaseda-Deltas ("Schwarzer Flysch" der Bilbao-Region). Die differentielle Subsidenz im NCB in Folge des Vraconian Tectoevents wird von den Delta-Sedimenten ausgeglichen. Im tiefen Untercenoman (untere Mantelliceras mantelli-Zone) gestaltet eine bedeutende transgressive Faziesentwicklung das gesamte NCB in einen vollmarinen, karbonatisch dominierten Ablagerungsraum um. Dieser transgressive Puls dürfte mit der "Untercenoman-Transgression" sensu lato korrelieren. Im Cenoman können folgende Ammoniten-Biozonen erkannt werden: • Obercenoman: Eucalycoceras pentagonum-Zone, und Metoicoceras geslinianum-Zone [pars] • Mittel cenoman: [Cunningtoniceras inerme-Zone], Acanthoceras rhotomagense-Zone und A. jukesbrownei-Zone • Untercenoman: Mantelliceras mantelli-Zone und M. dixoni-Zone. Das höchste Obercenoman (oberer Teil der geslinianum-Zone und die Neocardioceras juddii-Zone) fehlt im NCB. In der oberen mantelli-Zonc des NCB etabliert sich in weiten Bereichen die flachmarine Karbonat-Fazies der Altamira-Plattform, die sich östlich der Rio-Miera-Flexur mit mächtigen Beckensedimenten (Mergel, Knollenkalke, Kalk/Mergel-Rhythmite) verzahnt. Im Mittel- bis unteren Obercenoman wird die Altamira-Plattform in drei Schritten von E nach W "ertränkt". Die prominenten Drowning-Unconformities (mineralisierte Hartgründe mit Ammoniten) werden dabei stufenweise nach W jünger. Im Obercenoman (pentagonum-Zono) ist die gesamte Altamira-Plattform ertränkt und weite Teile des NCB werden in die Beckensedimentation einbezogen. Die Ablagerungsgeschichte des Cenoman wird durch das Santander-Tectoevent in der oberen geslinianum-Zonc beendet, infolgedessen weite Teile des NCB trockenfallen. Selbst in hochsubsidenten Beckenprofilen ist der Cenoman/Turon-Grenzbereich durch eine Schicht lücke gekennzeichnet. Die fazielle Entwicklung der cenomanen Megasequenz ist durch die schubweise voranschreitende ("pulsierende") Cenoman-Transgression geprägt. Insgesamt können im Cenoman sechs Sequenzgrenzen (SB's) erkannt werden, durch die die Ablagerungssequenzen DS Ce I bis VI definiert werden. Ihre stratigraphischen Positionen sind: • SB Ce VI = obere geslinianum-Zonc • SB Ce V = Wende Mittel/Obercenoman • SB Ce IV = basale jukesbrownei-Zone • SB Ce III = hohe dixoni-Zone • SB Ce II = obere mantelli-Zone • SB Ce I = untere mantelli-Zone. Im regionalen Vergleich zeigt sich für das Cenoman eine gute Übereinstimmung mit sequentiellen Gliederungen aus dem Basko-Kantabrischen Raum. Überregionale Vergleiche dokumentieren, daß viele der Meeresspiegel-Bewegungen im Cenoman (z.B. SB Ce III, mfz in der rhotomagense-Zone, SB Ce IV, HST in der pentagonum-Zone) über weite Entfernungen korreliert werden können und wahrscheinlich eustatische Signale darstellen. Die Korrelation mit der "globalen Meeresspiegel-Kurve" (Exxon Chart) ist schlecht. Betrachtet man die im Cenoman im NCB abgelagerten Sedimente als "2nd-order cycle", so zeigt sich ein übergeordneter transgressiver Trend mit einem maximalen Onlap im Obercenoman innerhalb der mfz von DS Ce VI (pentagonum-Zone). Das NCB zeigt im Oberalb und Cenoman im biogeographischen Vergleich starke tethyale Einflüsse. Das Turrilites scheuchzerianus/Neohibolites ultimus-Evert. im tiefen Mittelcenoman des NCB korreliert in bio-, sequenz- und Isotopen-stratigraphischer Hinsicht mit dem Actinocamax primus-Event NW-Europas, womit eine eventstratigraphische Anbindung an das "temperierte" Cenoman erreicht werden kann.

Description: Mid-Cretaceous (Upper Albian and Cenomanian) sediments in the northern part of the province of Cantabria (northern Spain) were investigated with the emphasis on stratigraphical and sedimentological aspects. Structurally, the area belongs to the North Cantabrian Basin (NCB), the depositional history of which started with distensional tectonic movements in the Mid-Valanginian. The NCB is one of the numerous sedimentary basins which developed on the north Iberian continental margin in consequence of the rifting and spreading in the Bay of Biscay during Mesozoic times. It is a gulf-like basin with an E/W-elongation ("Santillana axis"). In the south and in the north the NCB is bordered by the Cabuemiga Ridge and the Liencres High, respectively. To the west, the NCB is bordered by the Palaeozoic Asturian Massif; in the east, the N/S-trending Rio Miera Flexure forms a structural boundary to the strongly subsiding Basco-Cantabrian Basin. The depositional history of the NCB was strongly influenced by tectonic events which can be related to the evolving Biscay Ocean. These tectoevents give rise to a gross subdivison of the succession into sedimentary megasequences. Three tectonically induced megasequence boundaries can be recognized in the Albian and Cenomanian, defining the Albian and Cenomanian megasequences: • Santander-Tectoevent (Cenomanian/Turonian boundary interval) • Vraconian Tectoevent (late Late Albian) • "Middle Albian event" (break-up unconformity, [?late] Early Albian). The "Middle Albian event" caused a disintegration of the widespread Urgonian Clansay platforms (Late Aptian/Early Albian) into a palaeo-relief of eastward-dipping tilted blocks. In the N/S trending halfgrabens, fluvio-deltaic clastics were deposited during the Middle Albian, whereas the exposed tilted block crests were karstified. A strong transgressive pulse flooded the NCB in the early part of the Late Albian, giving rise to the widespread deposition of marine Upper Albian sediments. This transgressive event can also be recognised in southern Iberia and Portugal. During the later part of the Late Albian, the emergent crestal areas of the tilted blocks were onlapped by marine sediments, resulting in the filling-up of the Middle Albian palaeo-relief. Tectonic movements in the latest Albian (Vraconian tectoevent), causing emergence in wide parts of the NCB, terminated the Albian Megasequence. The Cenomanian megasequence started in the Albian/Cenomanian boundary interval with progradation of deltaic clastics, which were channelized (following the Santi liana-axis) into an eastward direction. This "Santillana Delta" flowed into the Basco-Cantabrian Basin east of Santander, where an interfingering with the prodeltaic sediments of the Valmaseda Delta ("Black Flysch" of the Bilbao area) took place. The differential subsidence in the NCB due to the Vraconian tectoevent was compensated by the deltaic sedimentation. In the lower part of the Mantelliceras mantelli Zone, a transgressive pulse flooded the NCB and led to the deposition of marine, predominantly calcareous sediments. This transgressive event is thought to correlate with the "Early Cenomanian transgression" sensu lato. In the Cenomanian succession of the NCB, the following ammonite zones can be recognized: • Late Cenomanian: Eucalycoceras pentagonum Zone and Metoicoceras geslinianum Zone [pars] • Middle Cenomanian: [Cunningtoniceras inerme Zone], Acanthoceras rhotomagense Zone and A. jukesbrownei Zone • Early Cenomanian: Mantelliceras mantelli Zone and M. dixoni-Zone. The upper part of the Upper Cenomanian (upper part of the geslinianum Zone and the Neocardioceras juddii Zone) is missing in the NCB. In the upper part of the mantelli Zone, deposition of the shallow marine carbonate sediments of the Altamira Platform became established over large areas of the NCB. In the strongly subsiding area east of the Rio Miera Flexure, thick successions of basinal sediments (marls, nodular limestones, marl/limestone rhythmites) were deposited contemporaneously. During the Middle to early Late Cenomanian, the Altamira Platform was drowned in three successive steps from east to west. The developing drowning unconformities (condensed, mineralized hardgrounds with ammonites) young towards the west, resulting in a backstepping of the Altamira Platform. In the Late Cenomanian (pentagonum Zone), all former sites of shallow marine carbonate deposition were drowned. The depositional history of the Cenomanian was terminated in the higher part of the geslinianum Zone when tectonic movements of the Santander tectoevent caused widespread emersion of the NCB. The resulting Cenomanian/Turonian boundary hiatus can be recognized both in the condensation horizons on top of the submerged platform as well as in the basinal successions. The facies development of the Cenomanian Megasequence is dominated by the pulsatory nature of the "Cenomanian transgression". Within the Cenomanian succession of northern Cantabria, six sequence boundaries can be recognized, which define six depositional (3rd-order) sequences (DS Ce I - VI). The stratigraphic positions of the sequence boundaries (SB) are as follows: • SB Ce VI = upper geslinianum Zone • SB Ce V = Middle/Late Cenomanian boundary interval • SB Ce IV = basal jukesbrownei Zone • SB Ce III = upper dixoni Zone • SB Ce II = upper mantelli Zone • SB Ce I = lower mantelli Zone. Comparison of this sequential subdivision with regional cycle charts from the Basco-Cantabrian area reveals good agreement, whereas correlation with the "global sea-level curve" (Exxon Chart) is poor. The extent to which many of the sea-level events in the Cenomanian (e.g. SB Ce III, mfz within the rhotomagense Zone, SB Ce IV, HST in the pentagonum Zone) can be correlated between basins elsewhere in Europe and Tunisia suggests that they were probably of eustatic nature. Considering the Cenomanian Megasequence as a "2nd-order cycle", an overall transgressive trend occurs throughout the Cenomanian; maximum coastal onlap was reached during the maximum flooding of DS Ce VI (pentagonum Zone). Palaeobiogeographically, the NCB shows strong tethyan affinities in the Late Albian and Cenomanian. The Turrilites scheuchzerianus/Neohibolites ultimus event in the early Middle Cenomanian permits a correlation with the Actinocamax primus event of the temperate Cenomanian of northern Europe by means of bio-, sequence and isotope stratigraphy.

Description: Los sedimentos del Cretácico medio (Albiense superior/Cenomaniense) en la parte septentrional de la Provincia de Cantabria han sido estudiados, centrándose en aspectos estratigráficos y sedimentolögicos. El área de estudio pertenece estructural mente a la Cuenca Norcantábrica (NCB), cuya historia depositional comenzó con movimientos tectónicos distensivos en el Valanginiense medio. La NCB es una de las numerosas cuencas sedimentarias que se desarrollaron en el margen continental norteibérico como consecuencia del "rifting" y apertura del golfo de Vizcaya durante el Mesozoico. Es una cuenca con forma de golfo con una elongatión E/W ("Eje de Santillana"). Los límites septentrional y meridional de la NCB son el "Liencres High" y el Escudo de Cabuemiga respectivamente. Hacia el Oeste, la NCB queda confinada por el Macizo Paleozoico Asturiano; en el Este, el límite estructural conocido como Flexión del Río Miera de dirección N/S, la separa de la Cuenca Vasco-cantábrica mucho más subsidente. La historia deposicional de la NCB estuvo fuertemente influenciada por eventos tectónicos que pueden ser relacionados con la evolution del oceano de Vizcaya. Estos tectoeventos dieron lugar a una gruesa subdivision de la sucesión en megasecuencias sedimentarias. Tres límites de megasecuencias, que están inducidos por la tectónica, pueden ser reconocidos en el Albiense y Cenomaniense, definiendo respectivamente las megasecuencias albienses y cenomanienses: • Tectoevento de Santander (intervalo límite del Cenomaniense/Turoniense) • Tectoevento Vraconiense (Albiense superior tardío) • "Evento del Albiense medio" (discordancia de ruptura, Albiense inferior [?tardio]). El "Evento del Albiense medio" causo una desintegración de las plataformas urgonianas clansayenses (Aptiense superior/Albiense inferior), que estaban muy extendidas en paleorelieves de bloques basculados hacia el Este. Se produjo durante el Albiense medio una sedimentatión clástica fluvio-deltaica en los semi-grabenes, de dirección N/S, mientras que las cimas expuestas de los bloques basculados sufrieron procesos de karstificatión. Un fuerte pulso transgresivo inundó la NCB al comienzo del Albiense superior, dando lugar al depósito de sedimentos marinos en el Albiense superior due alcanzaron una muy amplia extensión. Durante la parte superior del Albiense superior las crestas de los bloques basculados fueron recubiertas por sedimentos marinos, indicando el equilibrio del paleorelieve en el Albiense medio. Los procesos tectónicos al final del Albiense superior (Tectoevento Vraconiense), que causaron la emersión de amplias zonas de la NCB, terminan la megasecuencia albiense. La megasecuencia cenomaniense comenzó en el limite Albiense/Cenomaniense con la progradatión de material clástico deltaico que fue canalizado (siguiendo el Eje de Santillana) hacia el Este. Dicho delta ("Delta de Santillana") discurria al Este de Santander hacia la Cuenca Vasco-cantabrica, interfiriendo con los sedimentos de prodelta del Delta de Valmaseda ("Flysch Negro"). En la parte inferior de la zona de Mantelliceras mantelli, un pulso transgresivo inundó la NCB y permitió el depósito de sedimentos marinos, predominantemente calcáreos. Este evento transgresivo puede ser correlacionado con la "transgresión del Cenomaniense initial" sensu lato. En la sucesion Cenomaniense de la NCB pueden ser reconocidas las siguientes zonas: • Cenomaniense superior: Zona de Eucalycoceras pentagonum y la Zona de Metoicoceras geslinianum [pars] • Cenomaniense medio: [Zona de Cunningtoniceras inerme], Zona de Acanthoceras rhotomagense y Zona de A. jukesbrownei • Cenomaniense inferior: Zona de Mantelliceras mantelli y Zona de M. dixoni. La parte superior del Cenomaniense superior (parte superior de la zona de M. geslinianum y la Zona de Neocardioceras judii) está ausente en la NCB. Los sedimentos marino-someros de naturaleza carbonatada de la "Plataforma de Altamira" comenzaron a depositarse en amplias zonas de la NCB en la parte superior de la zona de mantelli. Al Este de la Flexión de Río Miera, en un área fuertemente subsidente, fueron depositadas contemporáneamente potentes sucesiones de sedimentos de cuenca (margas, calizas nodulares y ritmitas de marga/caliza). Durante el Cenomaniense medio hasta la base del Cenomaniense superior, la Plataforma de Altamira fue inundada desde el Este al Oeste en tres intervalos sucesivos. El desarrollo de discordancias de inundatión ("drowning unconformities" = series condensadas, "hardgrounds" mineralizados con ammonites) resultan más recientes hacia el Oeste, concluyendo en un basculamiento hacia atrás de la Plataforma de Altamira. En el Cenomaniense superior (Zona de pentagonum) todos los anteriores lugares caracterizados por el depósito de carbonates marino-someros fueron anegados. La historia deposicional del Cenomaniense acabó en la parte alta de la zona de geslinianum, cuando movimientos tectonicos del Tectoevento de Santander causaron la emersión generalizada de la NCB. El hiato resultante puede ser reconocido en los horizontes condensados a techo de las plataformas sumergidas e igualmente en las sucesiones de cuenca. El desarrollo de facies del Cenomaniense está dominado por el carácter de pulsos que tuvo la "transgresión cenomaniense". Seis límites de secuencia pueden reconocerse dentro de la sucesión cenomaniense del norte de Cantabria, los cuales definen seis secuencias deposicional es de tercer orden (DS Ce I-VI). La positión estratigráfica de los límites de secuencia (SB) son los siguientes: • SB Ce VI = parte superior de la Zona de geslinianum • SB Ce V = intervalo límite del Cenomaniense medio/superior • SB Ce IV = base de la Zona de jukesbrawnei • SB Ce III = parte superior de la Zona de dixoni • SB Ce II = parte superior de la Zona de mantelli • SB Ce I = parte inferior de la Zona de mantelli. Una comparación de esta subdivisión secuencial con las tablas de ciclos regionales del reino vasco-cantábrico revela una buena correlatión, mientras que la correlatión con la "tabla global" ("Exxon chart") es pobre. La correlatión entre varias cuencas sugiere una causa eustática para los numerosos eventos de cambios del nivel del mar en el Cenomaniense (por ejemplo SB Ce III, mfz dentro de la Zona de rhotomagense, SB Ce IV, HST en la Zona de pentagonum). Considerando la megasecuencia del Cenomaniense como un "ciclo de segundo orden", una tendencia transgresiva general ocurrió a lo largo del Cenomaniense, el máxirno "onlap" costero fue alcanzado durante la máxima inundatión de la DS Ce VI (Zona de pentagonum). Desde el punto de vista paleobiogeográfico, la NCB muestra fuertes afinidades tethyales en el Albiense superior y el Cenomaniense. El "Evento de Turrilites scheuchzerianus/Neohibolites ultimus" al comienzo del Cenomaniense medio permite una correlation con el "Evento de Actinocamax primus" del Cenomaniense de la Provincia templada norteuropea.

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Description: Gerhard Hahn & Renate Hahn: Neue Beobachtungen an Plagiaulacoidea (Multituberculata) des Ober-Juras 1 . Zum Zahn-Wechsel bei Kielanodon. ... 1 ; Gerhard Hahn & Renate Hahn: Neue Beobachtungen an Plagiaulacoidea (Multituberculata) des Ober-Juras 2. Zum Bau des Unterkiefers und des Gebisses bei Meketibolodon und bei Guimarotodon. ... 9 ; Gerhard Hahn & Renate Hahn: Neue Beobachtungen an Plagiaulacoidea (Multituberculata) des Ober-Juras 3. Der Bau der Molaren bei den Paulchoffatiidae. ... 39 ; Gerhard Hahn & Renate Hahn: Neue Beobachtungen an Plagiaulacoidea (Multituberculata) des Ober-Juras 4. Ein Vertreter der Albion baataridae im Lusitanien Portugals. … 85 ; Bernard Krebs: Drescheratherium acutum gen. et sp. nov., ein neuer Eupanthotherier (Mammalia) aus dem Oberen Jura von Portugal. ... 91 ; Rolf Kohring: Neue Schildkröten-Eischalen aus dem Oberjura der Grube Guimarota (Portugal). ... 113 ; Thomas Martin: The premolars of Crusafontia cuencana (Dryolestidae, Mammalia) from the Early Cretaceous (Barremian) of Spain. ... 119 ; Spyridon M. Bellas, Karina Kussius, Julia K. Kommerell & Jürgen Kriwet: Integrated biostratigraphical approach of the Neogene Pigadia basin of Karpathos Island (Dodecanes Group, Greece) - Implications on the depositional palaeoenvironment based on calcareous nannofossils, ostracodes and facies development data with special references to Messinian fish assemblages. ... 129 ;

Description: thesis

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Description: REITNER, Joachim & KOHRING, Rolf: Prof. Dr. Gundolf ERNST zum 65. Geburtstag. Eine kritische Würdigung des Jubilars ... 5 ; VOIGT, Ehrhard & GORDON, Dennis P.: Ascancestor and Confusocella - two new genera of cheilostomate Bryozoa from the Upper Cretaceous with transitional frontal-shield morphologies ... 15 ; KENNEDY, William J. & KAPLAN, Ulrich: Pseudojacobites farmeryi (CRICK, 1905), ein seltener Ammonit des westfälischen und englischen Ober-Turon ... 25 ; SEIBERTZ, Ekbert & SPAETH, Christian: Die Kreide-Belemniten von Mexiko II. Belemniten des Turon Nord-Mexikos ... 45 ; WIESE, Frank & WILMSEN, Markus: Erstnachweis aus Europa von Litophragmatoceras incomptum (Ammonoidea, Kreide) aus dem Mittel-Cenoman von Liencres (Kantabrien, Nordspanien) ... 53 ; WIESE, Frank: Das mittelturone Romaniceras kallesi-Event im Raum Santander (Nordspanien): Lithologie, Stratigraphie, laterale Veränderung der Ammonitenassoziationen und Paläobiogeographie ... 61 ; KRÜGER, Fritz J.: Leere Oberkretazische Echiniden-Coronen als Habitat benthonischer Organismen ... 79 ; MEHL, Dorte & NIEBUHR, Birgit: Diversität und Wachstumsformen bei Coeloptychium (Hexactinellida, Lychniskosa) der Meiner Mulde (Untercampan, NW-Deutschland) und die Palökologie der Coeloptychidae ... 91 ; REHFELD, Ursula & OTTO, Armin: Distribution and preservation of siliceous sponges of the rhythmically bedded spongiolitic rocks in the Lower Campanian of northern Spain (Cantabria, Santander area): Response to autecology and sea level development ... 109 ; FECHNER, Glenn G.: Phytoplankton und Sporomorphen aus dem Cenoman-Basiskonglomerat von Bochum (Nordrheinwestfalen, Deutschland) ... 129 ; KEUPP, Helmut: Die kalkigen Dinoflagellaten-Zysten aus dem Ober-Alb der Bohrung Kirchrode 1/91 (zentrales Niedersächsisches Becken, NW-Deutschland) ... 155 ; VOIGT, Silke: Verbreitung humider und arider Klimate der nördlichen Hemisphäre während der Oberkreide ... 201 ; HORNA, Frank: Komplexer Nachweis einer Tufflage im Turon von Hoppenstedt ... 207 ; WRAY, David S. & WOOD, Christopher J.: Geochemical identification and correlation of tuff layers in Lower Saxony, Germany ... 215 ; MUTTERLOSE, Jörg & WIEDENROTH, Kurt: Die Bio- und Lithofazies der Unterkreide (Hauterive bis Apt) in NW-Deutschland ... 227 ; TRÖGER, Karl-Armin & VOIGT, Thomas: Event-und Sequenzstratigraphie in der Sächsischen Kreide... 255 ; SEIBERTZ, Ekbert: Towards the single-species boundary definition - a concept proposal with application to the Turonian-Coniacian stage boundary (Upper Cretaceous) ... 269 ; WOOD, Christopher J. & MORTIMORE, Rory N.: An anomalous Black Band succession (Cenomanian - Turonian boundary interval) at Melton Ross, Lincolnshire, eastern England and its international significance ... 277 ; KUTZ, Andreas: Kalk-Mergel-Rhythmite der Oberkreide (Campan und Maastricht) am Massiv von Oroz Betelu (N-Spanien, Provinz Navarra). Ein Exkursionsführer ... 289 ; WOLF, Ernst-Otto.: Sedimentologie, Paläogeographie und Faziesentwicklung der Allochthonite des Campan von Beckum/Zentrales Münsterland ... 305 ; KRIWET, Jürgen & GLOY, Uwe: Zwei mesopelagische Raubfische (Actinopterygii: Euteleostei) aus dem Unterturon der Kronsberg-Mulde bei Hannover / Misburg (NW-Deutschland) ... 335 ; RAUHUT, Oliver W.M.: Zur systematischen Stellung der afrikanischen Theropoden Carcharodontosaurus STROMER 1931 und Bahariasaurus STROMER 1934 ... 357 ; WERNER, Christa: Neue Funde von mesozoischen Wirbeltieren in Äthiopien... 377 ;

Description: commemorativepublication

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Description: In der Zentralen Dobrogea in Ostrumänien liegen die östlichsten europäischen Vorkommen oberjurassischer Mikrobialith/Kieselschwamm-Gesteine (Spongiolithe). Im Oxfordium existierte in der Zentralen Dobrogea eine flach nach Westen geneigte Karbonatplattform (homoklinale Rampe), auf der verschiedene kieselschwamm- und korallendominierte Rifftypen auftraten. Die Entwicklung der Karbonatrampe begann mit einer raschen Transgression im unteren Oxfordium. Gegen Ende der transgressiven Phase konnten sich in Wassertiefen unterhalb ca. 25 m Schwammrasen etablieren, in der Hochstandsphase schließlich auch Kieselschwamm/Mikrobialith-Bioherme. Ein für die rumänischen Vorkommen charakteristischer ringförmiger Biohermtyp spiegelt vermutlich ein präexistierendes Relief des Untergrundes wieder. Diese Kieselschwamm/Mikrobialith-Riffe besaßen ein früh zementiertes rigides Gerüst aus mikrobiellen Automikriten, das in erster Linie von lithistiden Demospongien und von hexactinelliden Kieselschwämmen besiedelt war. Deren Skelette wurden nach ihrem Absterben ebenfalls mikrobiell zementiert und kalzifiziert. Die Reste ihrer Skelette sind in den Riffen untergeordnet überliefert, in den Biostromen dominieren sie jedoch gegenüber Mikrobialithen. Diese Mikrobialith-Kieselschwamm-Bioherme besiedelten die mittlere Rampe in Wassertiefen, die unterhalb der Schönwetter-Wellenbasis lagen und nur bei schweren Stürmen von der Sturmwellenbasis erreicht wurden. Auf der äußeren Rampe von Sturmwellen nicht erreichbar entwickelten sich gleichzeitig kleine Thrombolith-Kieselschwamm-Mudmounds, an denen vorwiegend Hexactinellida beteiligt waren. Landwärts verzahnten sich die Spongiolithe mit kalkigen Areniten. In Wassertiefen vermutlich um 10 bis 15 m traten die ersten sehr dünnplattigen hermatypen Korallen auf und bildeten weite Biostrome (Fungiiden-Biostrome). Gründe für die Ablösung der Mikrobialith-Kieselschwamm-Assoziation durch hermatype Korallen erst in so flachem Wasser sind zum einen die geringe Toleranz der Mikrobialith-Kieselschwamm-Assoziation gegenüber stärkerer Wasserbewegung mit erhöhten Sedimentations- und Sedimentumlagerungs-Raten. Zum anderen hinderte möglicherweise eine Einschränkung der euphotischen Zone durch ein zeitweise leicht erhöhtes Nährstoffangebot mit Planktonblüte und dadurch verringerter Wassertransparenz hermatype Korallen daran, in tiefere Bereiche vorzudringen. Die im oberen Oxfordium einsetzende Regression führte zur Progradation der lagunären und bioklastischen Fazies der inneren Rampe. In dieser retrograden Phase entstanden Korallen-Fleckenriffe im hochenergetischen Flachwasser und Korallen-Stromatoporen-Chaetetiden-Fleckenriffe in den flachsten Teilen der mittleren Rampe. Die Schwamm-Mikrobialith-Assoziation verschwand zuerst in der östlichen Zentralen Dobrogea. In landferner Position im Westteil der Zentralen Dobrogea wurde sie etwas später von Korallenvorkommen abgelöst.

Description: The Central Dobrogea in Eastern Romania exhibits the easternmost occurrence of Upper Jurassic microbialite/siliceous sponge facies (spongiolite facies) in Europe. The spongiolites are part of the Lower to Upper Oxfordian Casimcea Fm. which was deposited on a gently westward dipping carbonate platform (homoclinal ramp). This platform was surrounded by deep marine basins in the south, west and north, while to the east the existence of a land area with low relief is assumed. The gently sloping carbonate ramp shows an E-W facies zonation. A lagoonal belt is followed towards the open sea by a coral patch reef belt, a bioclastic-oolitic sand belt, and a spongiolitic belt. The lagoonal belt is rich in structureless to laminated microbial crusts, which occasionally exhibit prism cracks and comprise bioclasts and dark lithoclasts ("black pebbles"). Crusts are accompanied by oncoidal wackestones with Bacinella-Lithocodium oncoids. C/adocorops/s-cayeuxiid floatstones are transitional to the facies of the coral patch reef belt. Seaward of the coral patch reef belt, bioclastic and oolitic sands occupy the proximal middle ramp. The transition to deeper water is reflected by changes in sedimentary and faunal composition from moderately to poorly sorted bioclastic and intraclastic grainstones/rudstones, to oolitic sands, and eventually to fine grained bioclastic packstones. In these packstone areas, coral reef banks grew which are entirely different from coral reefs of the patch reef belt. They were constructed almost exclusively by thin laminoid fungiid corals (Microsolena sp., Comoseris sp. Thamnasteria sp.). Seaward adjacent to these packstone areas are sponge meadows with interspersed microbialite/siliceous sponge reefs. These are followed by monotonous bioclastic wackestones. Small mud mounds bearing siliceous sponge are intercalated. The different reef types occupied specific positions on the ramp. In general spongiolitic facies developed at a more distal and deeper position on the ramp than any coral-dominated facies. The development of the carbonate ramp started with a rapid transgression in Lower Oxfordian time. At the end of the transgressive phase sponge meadows could establish themselves at water depths below about 25 m. During the time of relative sea level high stand microbialite-siliceous sponge bioherms developed, interspersed into the sponge meadows. These spongiolitic reefs occasionally show peculiar ring shapes, a feature that is only observed in Romania. Their formation was most probably controlled by a preexisting uneven surface with subtle hollows. The spongiolitic bioherms had an early cemented microbialitic framework, which was settled by lithistid demosponges and hexactinellid sponges. After the death of the sponges, their skeletons were also calcified and microbially cemented. The ring-shaped bioherms developed on the distal middle ramp below fair weather wave base, where only during heavy storms waves could touch the bottom. On the outer ramp below storm wave base small thrombolitic mud mounds dominated by hexactinellid sponges developed at the same time. Landwards, on the middle ramp, the spongiolitic belt interfingered with bioclastic sands. In water depths of about 1 0 to 1 5 m very thin platy corals appeared forming wide biostromes (fungiid biostromes). One important reason why hermatypic corals did not substitute the siliceous sponge facies in deeper water as well might have been pulses of slightly elevated nutrient concentrations. These elevated nutrient concentrations stimulated growth of plankton, which reduced water transparency, limiting depth range of hermatypic corals and calcareous algae. On the other hand high water turbulence together with elevated rates of sediment input and sediment movement prevented siliceous sponges from growing in areas where fair weather waves influenced the sea-bottom. Regression started in late Oxfordian time and lagoonal and bioclastic facies of the inner ramp prograded to the west. During this phase coral patch reefs developed in very shallow and turbulent water and coral-stromatoporoid patch reefs grew on the proximal middle ramp. The microbialite-siliceous sponge association first disappeared in the eastern part of the Central Dobrogea. In the western part the spongiolitic association was substituted by coral-dominated associations only during the latest Oxfordian. All reef types bearing microbialites (all spongiolitic buildups and fungiid biostromes) developed during transgression or relative sea level highstand. Coral patch reefs in shallow water did establish themselves during the regressive phase. Two basic types of microbialite crusts are recognized in Central Dobrogea: Fenestral automicritic crusts and peloidal automicritic crusts. In fenestral automicritic crusts lamination is often indistinct and defined by dense intervals alternating with losely packed intervals where small linear arranged spar-cemented areas (fenestrae) occur. This crust type is exclusively observed in the spongiolitic belt on the outer ramp where it forms the primary 'framework' in the thrombolitic mudmounds and participates in the hexactinellid-dominated biostromes. In a slightly shallower position within the ring-shaped bioherms they play only a minor role. Peloidal automicritic crusts show a rhythmical lamination which originates from the alternation of spar-cemented peloidal intervals and thin micritic layers. The peloidal intervals have integrated a varying amount of detrital grains. A fine-grained variety of this crust type forms the rigid primary framework of the ring-shaped bioherms. Coarse-grained varieties, locally with an ooid portion, developed in somewhat shallower and more turbulent water in the fungiid biostromes and in the coral-stromatoporoid patch reefs. Like the formation of the different crust types, the early diagenesis of sponge skeletons together with their organic tissue is another example for a microbially induced formation of automicrites. In general two modes of cementation are distinguished, a dense aphanitic and a peloidal one. It is assumed that the mode of cementation of the siliceous sponges (lithistid demosponges and hexactinellids) depends on the taxonomic affiliation of the sponges and on the physical and chemical conditions of the environment where they lived and died. Lithistid demosponges always show a peloidal mode of preservation. Hexactinellids, from deep and very low energy settings, however, exhibit dense aphanitic cementation and complete preservation. In shallower, more turbulent zones (ring-shaped bioherms) they have a low preservation potential and are in general incompletely preserved with a coarse grained peloidal mode of cementation.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Contents ; List of Contributors ; Introduction ; I. General Problems of Sponge Biology. S. M. Efremova: Once more on the position among Metazoa - Gastrulation and germinal layers of sponges ; N. N. Marfenin: Sponges viewed in the light of up-to-date conception on coloniality ; A. V. Ereskovsky & G. P. Korotkova: The reasons of sponge sexual morphogenesis peculiarities II. Developmental Biology of Sponges. O. M. Ivanova-Kazas: Analysis of the sponges ontogeny at sexual reproduction ; R. P. Anakina: The cleavage specifity in embryos of the Barents Sea sponge Leucosolenia complicata Montagu (Calcispongiae, Calcaronea) ; L. V. Ivanova: New data about morphology and metamorphosis of the spongillid larvae (Porifera, Spongillidae). 1. Morphology of the free-swimming larvae ; L. V. Ivanova: New data about morphology and metamorphosis of the spongillid larvae (Porifera, Spongillidae). 2. The metamorphosis of the spongillid larvae ; L. V. Ivanova & V. V. Semenov: Feeding habits of the larvae of sponges ; N. A. Sizova & A. V. Ereskovsky: Ultrastructural peculiarities of the early embryogenesis in a White Sea sponge Halisarca dujardini (Demospongiae, Dendroceratida) ; III. Ecology of Sponges. R. P. Anakina & E. I. Slepian: Spiculas' malformations of freshwater sponges as indicators of water environment in St. Petersburg City ; A. S. Plotkin & A. V. Ereskovsky: Ecological aspects of asexual reproduction of the White Sea sponge Polymastia mammillaris (Demospongiae, Tetractinomorpha) in Kandalaksha Bay ; I. S. Smirnov & V. M. Koltun: Symbiosis of the antarctic sponge genus lophon (Porifera) and ophiuroid genus Ophiurolepis (Ophiuroidea, Echinodermata) ; IV. Palaeontology and Systematics. L. V. Bolshakova: Stromatoporoids - the fossil sponges ; E. V. Veinberg, 0. M. Khlystov, S. S. Vorobyova, E. G. Kornakova, 0. V. Levina, S. M. Efremova, & M. A. Grachev: Distribution of sponge spicules in sediments of the underwater Akademichesky ridge of Lake Baikal ; K. R. Tabachnik & C. Levi: Amphidiscophoran Hexasterophora (Part I & II) ;

Description: conference

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Description: Baron-Szabo, R.C. & Steuber, T.: Korallen und Rudisten aus dem Apt im tertiären Flysch des Pamass-Gebirges bei Delphi-Arachowa (Mittelgriechenland) … 3 ; Fechner, G.G.: Septarienton und Stettiner Sand als Fazieseinheiten im Rupelium der östl. Mark Brandenburg: Palynologisch-fazielle Untersuchungen bei Bad Freienwalde ... 77 ; Fischer, K.: Das Mammut (Mammuthus primigenius Blumenbach, 1799) von Klinge bei Cottbus in der Niederlausitz (Land Brandenburg) ... 121 ; Frydas, D. & Keupp, H.: Biostratigraphical results in Late Neogene deposits of NW Crete, Greece, based on calcareous nannofossils ... 169 ; Kohring, R.: Structure and Biomineralization of Eggshell of Elaphe guttata (Linnö 1766) (Serpentes: Colubridae) ... 191 ; Kriiger, F.J.: Parietale Modifikationen bei Echinocorys obliqua (Nilssohn 1828) (Echinoidea, Holasterida) und ihre Beziehungen zur Weichkörper-Organisation ... 201 ; May, A. & Becker, R.T.: Ein Korallen-Horizont im Unteren Bänderschiefer (höchstes Mitteldevon) von Hohenlimburg-Elsey im Nordsauerland (Rheinisches Schiefergebirge) ... 209 ; Mehl, D. & Reitner, J.: Observations on Astraeospongium meniscum (Roemer, 1848) from the Silurian of western Tennessee: Constructional morphology and palaeobiology of the Astraeospongiidae (Calcarea, Heteractinellidae) 243 ; Neumann, C.: The mode of life and paleobiogeography of the genus Douvillaster Lambert (Echinoidea: Spatangoida) as first recorded in the Lower Cretaceous (Albian) of Spain ... 257 ; Niebuhr, B.: Die Scaphiten (Ammonoidea, Ancyloceratina) des höheren Obercampan der Lehrter Westmulde östlich Hannover (N-Deutschland) ... 267 ; Rehfeld, U.: Der Ausgangschemismus fossiler peloidaler und aphanitischer Zemente - eine geochemische Analyse an jurassischen und kretazischen Karbonatgesteinen ... 289 ; Rehfeld, U.: Steuerungsfaktoren bei der Dissoziierung des Skelettes und der Zementation des Gewebes bei jurassischen und kretazischen Kieselschwämmen ... 303 ; Rehfeld, U.: Paläoredoxpotential während der Diagenese von jurassischen und kretazischen spongiolithischen Biokonstruktionen ... 321 ; Werner, C. & Bardet, N.: New record of elasmosaurs (Reptilia, Plesiosauria) in the Maastrichtian of the Western Desert of Egypt ... 335 ; Wiese, F.: Preliminary Data on the Turanian Ammonite Biostratigraphy of the Liencres Area (Province Cantabria, Northern Spain) ... 343 ; Wilmsen, M.: Flecken-Riffe in den Kalken der „Formaciön de Altamira“ (Cenoman, Cobreces/Tofianes-Gebiet, Prov. Kantabrien, Nord-Spanien): Stratigraphische Position, fazielle Rahmenbedingungen und Sequenzstratigraphie ... 353 ; Rauhut, O.W.M.: Bibliographie 1995, Institut für Paläontologie, Freie Universität Berlin ... 375 ;

Description: research

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Von den bisher weitgehend unbearbeiteten, Oberkretazischen Gesteinsfolgen im Raum Santander (Provinz Kantabrien, Spanien) wurde der Zeitabschnitt Turon bis Unter-Coniac lithologisch, sedimentologisch sowie stratigraphisch (Bio-, Event-, Sequenzstratigraphie) detailliert bearbeitet. Die Sedimente eines gemischten, siliziklastisch/karbonatischen Systemes wurden in einem, durch starke synsedimentäre Tektonik geprägten, E-W-streichenden Meeresraum abgelagert, der nach Westen graduell in die flachmarine Asturianische Kreide überging und im Süden durch den, aus paläozoischem Basement bestehendenden Cabuemiga Rücken begrenzt war. Im Norden markierte das Liencres Hoch die Grenze. Dieser Sedimentationsraum repräsentierte einen eigenständigen Beckenbereich, für den die Bezeichnung Nordkantabrisches Becken (NKB) eingeführt wird. Das NKB entstand in der Unterkreide (Valangin/Hauterive) durch Blockrotation an E-W-streichenden Lineamenten. Strukturell trennt die N-S-streichende Rio Miera-Flexur im Osten das NKB vom Basko-Kantabrischen Becken. Proximale Sedimente sind durch das Auftreten von (glaukonitischen) Knollenkalken charakterisiert. Die eher distalen Ablagerungsräume zeichnen sich durch zyklische Kalk/Mergel-Wechselfolgen aus. Während regressiver Phasen treten Allochthonite auf (Calciturbidite). Im bearbeiteten Zeitraum Turon und Unter-Coniac führen möglicherweise fünf Phasen verstärkter differentieller Subsidenz (tektonische Aktivitätsphasen ?) zu Reliefakzentuierung und, damit einhergehend, zur Umgestaltung des Sedimentationsraumes. Besonders ein Ereignis im Unter-Coniac (deformis-Zone) kann offensichtlich in weiten Teilen Europas erkannt werden. Die biostratigraphische Gliederung wird mit Ammoniten und im höheren Ober-Turon und Unter-Coniac mit Inoceramen durchgeführt. Das basale Unter-Turon fehlt. Die Sedimentation setzt vermutlich erst in der höchsten devonense-Zvne des unteren Unter-Turon ein. Das obere Unter-Turon ist durch die Zone des Mammites nodosoides gekennzeichnet. Das Mittel-Turon kann in die Zonen des Kamerunoceras turoniense, Romaniceras kallesi, Romaniceras ornatissimum und Romaniceras deverianum untergliedert werden. Im Ober-Turon werden Faunenzonen ausgehalten (Assemblage Zones). Es können (in aufsteigender Reihenfolge) die AZ des Subprionocyclus neptuni/ Romaniceras deverianum, die AZ des Mytiloides incertus/Subprionocyclus neptuni und die AZ des Mytiloides scupini/Prionocyclus germari erkannt werden. Das Unter-Coniac wird in eine untere Zone des Cremnoceramus rotundatus und eine obere Zone des Cremnoceramus deformis unterteilt. Zehn Bio-Events und Akmen werden erkannt und auf ihr Potential für die regionale wie überregionale Korrelation geprüft. Dies sind das Mytiloides-Akme [Unter-Turon (?)]; das K. turoniense/Mytiloides-Event (turoniense-Zone), das R. kallesi-Event (kallesi-Zone), das R. ornatissimum-Event (ornatissimum-Zone), das R. Deverianum-Event (neptuni/deverianum- AZ), das Mytiloides incertus/Mieraster leskei (klein)-Event (incertus/neptuni-AZ), das M. Leskei (groß)-Event (scupini/germari-AZ), das Sternotaxis plana-Event (scupini/ germari- AZ), das Didymotis I-Event (scupini/ germari-AZ) und das Didymotis II-Event (Turon/Coniac-Grenze). Für eine Korrelation nach Deutschland oder England eignen sich besonders das turoniense/ Mytiloides-Event, das deverianum-Event sowie das incertus/leskei (klein)- und leskei (groß)-Event. Das plana-Event kann vermutlich nach Norddeutschland korreliert werden. Sechs sedimentäre Sequenzgrenzen (SB) werden im Zeitraum Turon bis Unter-Coniac erkannt und datiert. SB Tu 1 liegt vermutlich im Unter-Turon und kann wegen eines ausgeprägten Hiatus im Cenoman/Turon-Grenzbereich datiert werden. Die stratigraphischen Positionen der folgenden Sequenzgrenzen können wie folgt datiert werden: SB Tu 2: obere turoniense-Zone (Mittel-Turon), SB Tu 3: deverianum-Zont (höchstes Mittel-Turon), SB Tu 4: Top neptuni/deverianum- AZ (Ober-Turon), SB Tu 5: untere scupini/ germari-AZ (Ober-Turon), SB Co 1: höhere deformis-Zone des Unter-Coniac. Die Sedimentationszyklen werden als "3rd order cycles" sensu Haq et al. (1988) interpretiert. Die stratigraphische Position der Sequenzen werden unter kurzer Diskussion der jeweiligen regionalen Biostratigraphie mit sequentiellen Gliederungen für Tunesien, Spanien, Frankreich, Südengland und Deutschland (Westfalen, Niedersachsen, Sachsen) mit nur mäßigem Erfolg verglichen. Die "global cycle chart" erweist sich als Standard für untauglich. Schlüsselwörter: Nordkantabrien, Spanien, Nordkantabrisches Becken, Turon, Unter-Coniac, tektono-sedimentäre Entwicklung, Biostratigraphie, Eventstratigraphie, Sequenzstratigraphie, überregionaler Vergleich.

Description: The Lower Turonian to Lower Coniacian succession of the Upper Cretaceous series from the Santander area (Cantabria, Spain) was investigated in detail by means of lithology, bio-, event and sequence stratigraphy. The sediments of a mixed, siliciclastic/calcareous system were deposited in an E-W trending basin that was bordered to the South by the palaeozoic Cabuemiga High. The northern boundary formed the Liencres High, a palaeo-structure that had its position in the Bay of Biscay not far away from the present day shoreline. Towards the West, a connection to the shallower, Asturian Cretaceous basins existed. For this individual basin the term "North Cantabrian Basin" is suggested herein. It developed during the Early Cretaceous (Valanginian/Hauterivian) as a result of block rotation along E-W trending major faults. The NCB is structurally separated from the Basco-Cantabrian Basin by the N-S trending Rio Miera Flexure in the East. Proximal sediments are characterized by (glauconitic) nodular to massively bedded limestones. In distal environments, marl/limestone alternations accumulated. During phases of regression, allochthonites with only limited geographic extent were shed into the basin. Within the Turonian to Early Coniacian, five phases of accelerated, differential subsidence (tectonic phases ?) were recognized. Especially the Early Coniacian movement (deformis Zone) can be observed in wide parts of Europe. Biostratigraphic subdivision is mainly based on ammonites, and, in the Late Turonian and Early Coniacian, on inoceramids. Lower Lower Turonian strata are missing and sedimentation started presumably in the upper part of the Watinoceras devonense Zone of the early Early Turonian. The late Early Turonian is represented by the Mammites nodosoides Zone. The Middle Turonian can be subdivided into the zones of (in ascending order) Kamerunoceras turoniense, Romaniceras kallesi, Romaniceras ornatissimum, and Romaniceras deverianum. The Late Turonian is subdivided into assemblage zones (AZ). These are (in ascending order) the AZ of Subprionocyclus neptuni/Romaniceras deverianum, the AZ of Mytiloides incertus/Subprionocyclus neptuni and the AZ of Mytiloides scupini/Prionocyclus germari. The latter correlates with the scupini Zone of Germany. The Early Coniacian is characterized by a zone of Cremnoceramus rotundatus and a higher zone of Cremnoceramus deformis. Ten events are recognized and dated. These are the Mytiloides-acme [Lower Turonian (?)], the Kamerunoceras turoniense/Mytiloides event (turoniense Zone), the Romaniceras kallesi event (kallesi Zone), the Romaniceras ornatissimum event (ornatissimum Zone), the Romaniceras deverianum event (neptuni/deverianum AZ), the Mytiloides incertus/Micraster leskei (small) event (incertus/neptuni the Micraster leskei (large) event (scupini/germari AZ), the Sternotaxis plana event (scupini/germari AZ), the Didymotis I event (scupini/germari KL) and the Didymotis II event (Turonian/Coniacian boundary). These events can, to some extent, be used for interbasinal correlation. Especially the turoniense/Mytiloides, the deverianum, the plana and the Didymotis events can be correlated to northern Germany. The incertus/leskei (small) and the leskei (large) events can be traced to England. Six sedimentary sequence boundaries (SB) were recognized and dated. These are: SB Tu I : Lower Turonan, SB Tu 2: late turoniense Zone, SB Tu 3: deverianum Zone, SB Tu 4: top neptuni/deverianum KL, SB Tu 5: early scupini/germari AZ, SB Co 1: late deformis Zone. The sedimentary sequencec, delimited by the SBs, are interpreted to represent 3rd order cycles sensu Haq et al. (1988). The position of the sequences is (based on a brief discussion of the reginal biostratigraphic subdivisions) compared with cycle charts from Tunisia, Spain, France, southern England, and Germany (Westphalia, Lower Saxony, Saxony) with only limited results. The "global" cycle chart appears to be not helpful for detailed sequence correlation and should be abandoned as a standard.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: SCHUDACK, Michael E.: Neue mikropaläontologische Beiträge (Ostracoda, Charophyta) zum Morrison-Ökosystem (Oberjura des Western Interior, USA) ... 389 ; BARTHOLDY, Jan, BELLAS, Spyridon M., MERTMANN, Dorothee, MACHANIEC, Elsbieta & MANUTSOGLU, Emmanuil: Fazies- Entwicklung und Biostratigraphie einer Sequenz eozäner Sedimente im Steinbruch Pod Capkami, Tatra-Gebirge, Polen ... 409 ; SCHULZ, Eberhard: Palynologische Untersuchungen des marinen Mittelrhäts im Creuzburger Graben bei Eisenach (W-Thüringen) ... 427 ; KRUTZSCH, Wilfried: Verbreitung der Trockenzonen im Kainophytikum - Eine Skizze ... 439 ; KOHRING, Rolf & SCHLÜTER, Thomas: Erhaltungsmechanismen känozoischer Insekten in fossilen Harzen und Sedimenten ... 457 ; ZILS, Wolfgang, WERNER, Christa, MORITZ, Andrea & SAANANE, Charles: Orientierende Tendaguru-Expedition 1994 ... 483 ; KIENEL, Ulrike, REHFELD, Ursula & BELLAS, Spyridon M.: The Miocene Blue Clay Formation of the Maltese Islands: Sequence-stratigraphic and palaeoceanographic implications based on calcareous nannofossil stratigraphy ... 533 ; SOUJON, Andr6, MANUTSOGLU, Emmanuil, REITNER, Joachim & JACOBSHAGEN, Volker: Lithistide Demospongiae aus der metamorphen Plattenkalk-Serie der Trypali Ori (Kreta/Griechenland) … 559 ; BARON-SZABO, Rosemarie C.: Taxonomy and Palaeoecology of Late Miocene corals of NW-Crete (Gramvoüssa, Roka- and Koukounaras- Fms.) ... 569 ; MANUTSOGLU, Emmanuil, MERTMANN, Dorothee, SoujON, Andre, DORNSIEPEN, Ulrich Friedrich & JACOBSHAGEN, Volker: Zur Nomenklatur der Metamorphite auf der Insel Kreta, Griechenland ... 579 ; FRYDAS, D., KONTOPOULOS, N., STAMATOPOULOS, L., GUERNET, C. & VOLTAGGIO, M.: Middle-Late Pleistocene sediments in the northwestern Peloponnesus, Greece. A combined study of biostratigraphical, radiochronological and sedimentological results ... 589 ; BECKER, R. Thomas: Taxonomy and Evolution of Late Famennian Tornocerataceae (Ammonoidea) ... 607 ; GRÖSCHKE, Manfred & KAPILIMA, Saldi: Ammoniten aus dem Septarienmergel (Kimmeridgium) des Mandawa-Mahokondo-Gebietes bei Nchia, Südtansania ... 645 ; KEUPP, Helmut & RIEDEL, Frank: Nautilus pompilius in captivity: a case study of abnormal shell growth ... 663 ; KRIWET, Jürgen: Beitrag zur Kenntnis der Fisch-Fauna des Ober-Jura (unteres Kimmeridge) der Kohlengrube Guimarota bei Leiria, Mittel-Portugal: 1 . Asteracanthus biformatus n. sp. (Chondrichthyes: Hybodontoidea) ... 683 ; MARTIN, Thomas: Incisor enamel microstructure and phylogenetic interrelationships of Pedetidae and Ctenodactyloidea (Rodentia) ... 693 ; ERESKOVSKY, Alexander V.: Materials to the Faunistic Study of the White and Barents seas sponges. 5. Quantitative Distribution ... 709 ; ERESKOVSKY, Alexander V.: Materials to the Faunistic Study of the White and Barents seas sponges. 6. The origin of the White and Barents seas sponge faunas ... 715 ; WÖRHEIDE, Gert: Bi- und multivariate Analyse borealer und mediterraner Populationen der Echinocardium cordatum - Gruppe (Echinoidea; Spatangoida) ... 731 ; HILBRECHT, Heinz: Computergestützte Methoden in der Morphometrie ... 765 ; CLAUSING, Andreas: Some critical notes on qualitative versus quantitative analysis in terrestrial palaeoecology ... 781 ; GLOY, Uwe: Bibliographie 1994, Institut für Paläontologie, Freie Universität Berlin ... 787 ;

Description: commemorativepublication

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: At the beginning of Late Jurassic both the Lochen (LA) and the Cracow areas (CA) were palaeotopographic highs in an epicontinental basin located at the stable northern margin of the Tethyan Ocean. The topographically high position of the LA was probably caused by intensive carbonate production which proceeded on a small sea-floor bulge located close to the boundary between middle and lower parts of the low-angle carbonate ramp. Lack of deep structural control of this rise caused prograding facial unification during the Oxfordian and Kimmeridgian and led to gradual disappearance of the LA individuality in relation to the neighbouring areas. The topographical high of the CA resulted from anomalously low subsidence rate in comparison to the adjacent areas which has lasted at least for the whole Oxfordian. Low subsidence directly gave rise to the development of a barrier (so-called Cracovian Platform) which separated the interior basin in the north from the deeper parts of the basin in the south. Topography of the Polish part of epicontinental basin along the Czestochowa-Cracow line corresponds to the low-gradient rimmed carbonate shelf which graded laterally (to the northeast and east) into the low-angle carbonate ramp. Stratigraphic subdivision of Upper Jurassic strata is very precise in the LA and rather poor in the CA due to scarcity of ammonites in the massive facies which predominates in the latter area. However, ammonite fauna from both areas belongs to the same German-Polish Submediterranean Subprovince which allows to attempt the correlation of lithologies and determination of factors which controlled deposition. Both the studied areas show distinct differences in the development of carbonate buildups. In the LA the main components of carbonate buildups during whole Oxfordian and the Early Kimmeridgian were siliceous sponges and microbolites whilst in the CA the flourishing growth of microbolites and gradual decline of siliceous sponges domination took place during the Late Oxfordian. The sediment was initially diversified into the two varieties: that formed by siliceous sponges and the microbolites incipient rigid framework, and the soft mud. In such carbonate buildups stromatactis cavities might have developed even in early diagenesis due to internal erosion of the soft mud. The principal reason of the internal erosion was turbulent water flow through the sediment. However, in generally low-energy sedimentary environments such flow could be triggered by submarine gravity flows or strong bottom currents. Pseudonodular textures encountered in carbonate buildups in both the areas resulted from shallow-burial diagenesis. During the burial diagenesis some parts of the sediment has been disintegrated under the pressure of overlying strata owing to the existing open spaces and different susceptibility to compaction showed by the incipient rigid framework and the soft sediment. Deposition in the LA was controlled mainly by sea-level pulses and ecological factors. In the CA principal control was provided by subsidence rate supported by synsedimentary tectonics, sea-level changes and ecological factors. All these controlling factors were variable in time which provoked changes in carbonate production rates from intensive, aggradational growth of the buildups to drowning of the carbonate ramp and rimmed shelf. The drowning of carbonate ramp on which the LA was located took place at the Oxfordian/Kimmeridgian break. It is documented by spectacular development of redeposited pelagites of skeletal-calciturbidites type with abundant fragments of Saccocoma sp. which have appeared for the first time in mass quantities in the Upper Jurassic. By analogy, it can be inferred that in the CA similar Saccocoma-calciturbidites prove the drowning of rimmed shelf related to the same trangressive event at the Oxfordian/Kimmeridgian break.

Description: Zu Beginn des Ober-Jura waren das Lochengebiet (Schwäbische Alb) und der Raum Krakau (Südpolen) übereinstimmend Hochgebiete eines epikontinentalen Beckens auf dem passiven nördlichen Schelf der Tethys. Die topographische Hochposition des Lochengebietes war vermutlich durch eine hohe Karbonat-Produktion bedingt, welche auf einer schmalen submarinen Schwelle nahe dem Übergangsbereich zwischen unterem und mittlerem Abschnitt einer flach geneigten Karbonatrampe erfolgte. Während des Oxfordiums und Kimmeridgiums war die Lochenschwelle tektonisch inaktiv und ermöglichte einen zunehmenden Faziesausgleich mit den benachbarten Gebieten und führte dadurch zu einer successiven Aufgabe ihrer individuellen Entwicklung. Die Hochposition der Krakau-Region resultierte aus ihrer im Vergleich zur Umgebung ungewöhnlich geringen Subsidenzrate, welche mindestens während des gesamten Oxfordiums anhielt. Die geringe Subsidenz war unmittelbare Ursache für die Entwicklung einer Barriere (die sogenannte Krakau-Plattform), welche das seichtere Innenschelf-Becken im Norden von den tieferen Beckenanteilen im Süden trennte. Die Topographie des polnischen Anteils dieses epikontinentalen Beckens entsprach entlang der Czestochowa-Krakau-Linie einem „low-gradient rimmed carbonate shelf, der nach Nordosten und Osten lateral in eine flache Karbonatrampe überging. Die stratigraphische Gliederungsmöglichkeit der Ober-Jura-Schichfolge ist im Lochengebiet gut und feinauflösend, in der Krakau-Region dagegen, in der die Massenfazies vorherrscht, aufgrund der selteneren Ammonitenfunde zum Teil problematisch. Ungeachtet dessen, gehören die Ammoniten-Vergesellschaftungen beider Regionen derselben deutsch-polnischen, submediterranen Faunensubprovinz an und ermutigen zu einer Korrelation beider lithologischer Abfolgen und einer vergleichenden Abstraktion der Steuermechanismen für die Sedimentation. Beide Gebiete zeigen deutliche Unterschiede in der Entwicklung von karbonatischen Buildups. Im Lochen-Gebiet stellen während des Oxfordiums und Unter-Kimmeridgiums Kieselschwämme und Mikrobolithe die Hauptkomponenten der Riffstrukturen, während in der Krakau-Region die Bedeutung der Mikrobolithe und Kieselschwämme während des Ober-Oxfordiums successive abnimmt. Ursprünglich erfolgte eine Differenzierung der Riffstrukturen in einen autochthonen Hartsubstrat-Anteil, in dem Kieselschwämme und Mikrobolithe eine rigides Gerüst stellten, und in schlammiges Weichsubstrat. Innerhalb der Riffkörper konnten sich wohl frühdiagenetisch durch die interne Erosion der Schlamm-Anteile Stromatactis-Gefüge bilden. Grundsätzlich kann eine solche interne Erosion auf turbulente Porenwasserströme zurückgeführt werden. In den vorliegenden sedimentären Stillwasser-Milieus könnte ein solcher Porenwasserstrom durch submarine Schuttströme oder starke Bodenströmungen ausgelöst worden sein. Pseudonodulare Strukturen, wie sie in den Buildups beider Untersuchungsgebiete angetroffen wurden, werden durch eine flache Versenkungsdiagenese erklärt. Während dieser Vorgänge wurden unter dem Druck der Sedimentauflast aufgrund des vorhandenen, offenen Porenraumes und der unterschiedlichen Kompaktion von primär zementierten Riffkalken und des mergeligen Weichsubstrates Karbonatanteile gelöst. Das Sedimentationsgeschehen wurde in der Lochen-Region vor allem durch Meeresspiegel-Schwankungen und ökologische Parameter beeinflußt. In der Krakau-Region konnte als hauptsächlicher Kontrollfaktor die Subsidenzrate erkannt werden, in deren Gefolge synsedimentäre Tektonik, Änderungen von Meeresspiegel und der ökologischen Faktoren einhergingen. Veränderungen dieser Steuerfaktoren in der Zeit beeinflußten jeweils die Rate der Karbonatproduktion von intensiv (Aggradation der Buildups) bis zum Ertrinken der Karbonatrampe bzw. des Schelfrandes. Das Abtauchen der Karbonatrampe setzte in der Lochen-Region an der Oxfordium-Kimmeridgium-Wende ein. Es wird durch eine auffällige sedimentäre Entwicklung dokumentiert: Resedimentation pelagischer Kalke (skeletal calciturbidites), die häufig Saccocoma-Reste enthalten. Erste Massenvorkommen von Saccocoma treten in der Erdgeschichte im Oberjura auf. Ähnliche Saccoco/na-Kalkturbidite an der Oxfordium-Kimmeridgium-Grenze markieren in der Krakau-Region das Abtauchen des „rimmed shelf. Sie können auf dasselbe transgressive Ereignis zurückgeführt werden.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Am Westrand des Basko-Kantabrischen Beckens (Soba-Region, Prov. Cantabria, Nordspanien) sind die Plattform/Becken-Übergangszonen des Apt und Alb in nahezu ungestörtem Verband erhalten. Entlang dieser Randzonen befinden sich großdimensionierte Mud Mound-Strukturen mit einer Basisbreite bis 150 m und einer Höhe bis zu 70 m. Diese Arbeit zielt auf die Erarbeitung der Prozesse, die die Bildung der Mounds begleiten, beeinflussen oder steuern. Das Intervall Oberapt (Clansay) bis Mittelaib besteht aus sechs sedimentär-diagenetischen Zyklen (asymmetrische Trans-, Regressionszyklen), die in Kombination mit Markerhorizonten eine stratigraphische Kontrolle über den Plattform/Becken-Transekt ermöglichen. Meeresspiegelschwankungen (Paläokarst) sind im Apt/Alb-Grenzintervall und hohen Unteralb (Ammonitenzone: Douvilleiceras mammilatum) nachweisbar. Die Vorkommen der Mud Mounds sind an transgressive Faziesdiskontinuitäten gebunden. Ihre Position entspricht dem zu Strömungen exponierten Hang und dem oberen Plattformrand. Die Biofazies reicht von einer aphotischen Gemeinschaft aus “Lithistida“, Hexactinellida, krustosen Foraminiferen, Polychaeten, Thecideen und Acanthochaeteten zu der photischen Biofazies mit Scleractinia, Lithophyllum und Bacinella/Lithocodium. Die Strukturbildung erfolgt durch eine autochthone Mikritproduktion (Automikrit). Akkretionäre Automikrite bilden Stromatolithe, Thrombolithe und massive Gefügetypen. Container-Automikrit befindet sich in geschützten und geschlossen Räumen. Kieselschwamm Container-Automikrite sind aphanitisch, peloidal und peloidal-bakterioform. Unabhängig von Kieselschwämmen treten Container-Automikrite in Kleinhöhlen, Taschen und im Interpartikelvolumen auf. Sie bestehen aus in-situ Peloiden und in-situ Ooiden mit massivem und/oder stromatolithischem Gefüge. Die verschiedenen Automikrittypen besetzen zwischen 50 und 80 Vol.-% der Mud Mounds. Anbohrungen durch lithophage Bivalven und Aka sowie die ausschließliche Produktion angularer Mound-Lithoklasten belegen eine Lithifizierung in statu nascendi. Die Primärmineralogie der Automikrite ist Hoch-Mg-Calcit; die Residualgehalte an MgCOa liegen zwischen 1 ,2 und 3,6 Mol-%. Die Zusammensetzung der stabilen Isotope S13C und S18O (vs PDB) ist analog zu anorganisch gebildeten, marinen Zementen (513C von 2,9 bis 3,8 und S18O von -1,5 bis -4). Die vergleichende Aminosäuren-Analyse ergibt ein relatives Maximum bei Glu und Asp, Pyruvaten und Glycin, resp. Tyrosin. Das Spektrum ist analog zu den Literaturdaten von modernen Automikriten aus Riffhöhlen von Lizard Island (GBR) und unterscheidet sich grundlegend von den strukturgebundenen Skelett-Automikriten von Bacinella/Lithocodium. Die Biomarker-Analyse akkretionärer Automikrite ergab ein spezifisches n-Alkan Muster, ebenfalls vergleichbar mit Spektren rezenter Thrombolithe (Lizard Island) und Beispielen der oberjurassischen Spongiolith-Fazies. Die Grundvoraussetzung der Mud Mound-Genese ist daher die Bereitstellung saurer Makromoleküle (Organomikrit) und eine anhaltend ungestörte Wechselwirkung mit dem umgebenden Medium. Die chemische Randbedingung ist eine erhöhte Karbonatalkalinität. Nach mikrofaziellen Kriterien ist Organomikrit ein faziesbrechendes Element der unterkretazischen Plattformränder. Beispiele reichen von karbonatischen Barrensanden mit Organomikrit-Rindenkörnern, über deltaische Sandsteine (Organomikrit um Quarz) bis zu Kondensationshorizonten auf Paläokarst sowie Drowning-Sequenzen auf Korallenpflastern (Sclercatinia zu Kalkalgen zu Thrombolith). Die Bildung der Mud Mounds (Organomikrit-Riffe) der Soba-Region ist korreliert mit einer regional extrem herabgesetzten Karbonatproduktion. Diese durch terrigenen Input und mögliche Eutrophierungen verursachten Produktionskrisen setzten die relativ uneffektive Organomikritproduktion in Vorteil gegenüber den stenoöken Gemeinschaften der euphotischen Zone. Die erhöhte Karbonatalkalinität kann von der Zufuhr der Verwitterungslösungen (regional) und dem Abau organischer Substanzen abgeleitet werden (lokal, Sulfatreduktion). Möglicherweise bestand ein Zusammenhang mit der Auslaugung von Keuperdiapiren.

Description: At the western margin of the Vasco-Cantabrian Basin (Soba-Region, Prov. Cantabria, N-Spain) the primary facies architecture of the Aptian-Albian platform/basin transition is well preserved. Along these zones large-scaled mud mounds reach 70 meters in height with a basal diameter of up to 150 meters. Aim of this work is to point out processes that are limited to coexistance and such that influence or even control mud mound formation. The Upper Aptian (Clansayesian) to Middle Albian interval consists of six sedimentary-diagenetic cycles that represent asymmetric transgressive/regressive facies sequences. In combination with marker horizons these cycles provide a stratigraphic control across the platform/basin transition. Sea-level changes recorded as paleokarst are documented in the Aptian/Albian boundary interval and within the upper parts of the Lower Albian (ammonite zone: Douvilleiceras mammilatum). Mud Mounds follow transgressive discontinuities of facies. These structures are both located at slopes facing wave-induced current systems and at the upper platform margin. The involved biofacies include an aphotic community with lithistid demosponges, hexactinellids, encrusting foraminifera, polychaetes, thecidean brachiopods and acanthochaetetids as well as a photic community with scleractinian corals, calcareous algae such as Lithophyllum and the problematic structure of Bacinella/ Lithocodium. Mud mounds are constructed by autochthonous production of micrite (automicrite). Accretionary automicrites form stromatolites and thrombolites as well as massive fabrics. Container-automicrite is restricted to protected and closed spaces. Container-automicrites of siliceous sponges reveal aphanic, peloidal and peloidal-bacterioform microfabrics. However, container-automicrite may also occur within minicaves, pockets and the interstitial space of rudstones lacking any sponge evidence. These automicrites consist of in-situ peloids and in-situ ooids forming massive and/or stromatolitic microfabrics. All automicrites, variously developed, hold 50 to 80 % of the total mud mound volume. Borings by lithopagous bivalves and sponges (Aka) and additionally the exclusive occurrence of angular mound lithoclasts provide evidence for lithification in statu nascendi. The primary mineralogy of the automicrites is high Mg-calcite with residual MgCOa-contents between 1.2 and 3.6 mole-%. The composition of stable isotopes (S13C and S18O vs. PDB) goes along with inorganically precipitated marine cements (813C: 2.9 to 3.8, S18O: -1,5 to -4). The comparative analysis of amino acid quantity reveals relative maxima of glutamin and asparagin, pyruvates and glycin as well as tyrosin. The relative amounts of amino acids are very similar to those obtained from modern automicrites of Lizard Island reef caves (GBR) and are clearly seperated from skeletal automicrites of Bacinella/ Lithocodium. In addition, biomarker analysis of accretionary automicrites resulted in a specific n-alkane pattern comparable to literature data of modern marine thrombolites (Lizard Island) and Upper Jurassic spongiolites. According to these results, the basic neccessity for mud mound genesis is the occurrence of acidic macromolecules producing a specific automicrite (organomicrite) and their persistent interaction with thesurrounding medium. Chemically, an increased carbonate alkalinity is required. Thin section analysis provides evidence that organomicrite is a widespread element of Lower Cretaceous platform margins overlapping different facies zones. These include carbonate shoal sediments with organomicrite-coated grains and deltaic sandstones with organomicrite-coated quartz grains. Further examples are intervals of stratigraphic condensation overlaying paleokarst or drowning sequences following a succession from scleractinian corals towards calcareous algae and thrombolites. On the regional scale mud mounds (organomicrite reefs) of the Soba-Region correlate with times of drastically reduced carbonate production. This, potentially caused by terrigenous input and episodes of eutrophism, leads to a dominance of the relatively ineffective production of organomicrite over the highly productive stenotopic (euphotic) communities. An increase of carbonate alkalinity can be deduced from regional scale continental weathering and from sulfate reduction on local scale. Possibly, a correlation between brines of subsoluted diapirs (Keuper) and the formation of automicrites might have existed.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: The present study considered calcareous nannofossils from material represented by outcrops of Flysch successions of the External Hellenides belt in the area of the Ionian Zone (I.Z.), northwestern Greece. The studied outcrops are located in Epirus mainland and the Ionian island Korfu. Three subdivisions have been traditionally in literature distinguished in the I.Z., the Internal, Middle and External (moving from east to the west), each of which was subsequently recognized in the Flysch deposits as well. Aim of the study was, a refinement of the current biostratigraphic resolution of the area through detailed taxonomic descriptions and consequently, a reliably better correlation of the investigated sedimentary deposits with the help of calcareous nannofossils. The biostratigraphic data were also processed semiquentitatively (frequency variations and distributions), in order to accurately determine important biohorizons. For this purpose, the nannofossils were studied under the LM and the SEM, from ten closely sampled sections representing clastic sequences of all the three subdivisions of the I.Z. The investigated sections are situated at about 39° northern mid latitudes, a fact which resulted to mixed nannoflora assemblages of low and high latitudes character. The sections are namely: Elatos, Korfovouni (Internal I.Z. subdivision), Kato Despotiko, Strouga Goumenou and Ekklisia (Middle I.Z. subdivision), lower and upper Argyrotopos, National Road, Monos and Anacharavi (External I.Z. subdivision). They were found to range in age from the latest Eocene to the Early Miocene. Based on the systematic palaeontology, 107 species of calcareous nannofossils were observed and documented in the studied material. Among them, a new species Rhabdosphaera epirotica sp. nov. was described, and four recombinations were proposed. Moreover, two calcareous dinoflagellate cysts, Cervisiella saxea and Obliquipithonella sp. were reported for the first time from the I.Z. in Greece. Despite the mid latitude palaeogeographic position of the sections, all the conventional calcareous nannofossil zonal markers for the Oligocene and Early Miocene were recorded, although some in fewer abundances than in low latitudes. Improving the biostratigraphic reliability, a new zonational scheme was here developed and proposed for the Oligocene to Early Miocene interval. It was mainly established on use of redefined biohorizons and composed of five zones and five subzones following below: 1. Latest Eocene: Ericsonia formosa Partial-range Zone, 2. Oligocene: llselithina fusa / Ericsonia formosa Concurrent-range Zone, Ericsonia formosa-Reticulofenestra umbilicus/R. hillae Interval Zone, Cyclicargolithus abisectus Partial-range Zone, including the subzones: Rhabdosphaera spp. Interval Subzone, and Sphenolithus predistentus Interval Subzone, Reticulofenestra scissura Interval Zone, including the Sphenolithus delphix Abundance Subzone, and 3. Earliest Miocene: Triquetrorhabdulus spp. Partial-range Subzone Sphenolithus conicus Interval Subzone. Based on a new biohorizon of the absolute First Occurrence (FO) of llselithina fusa, the Eocene/Oligocene (E/O) boundary was identified in the lower part of the Argyrotopos section. On the absence of disc-shaped discoasters, the I. fusa biohorizon represented a better approximation of the boundary, which was clearly correlated with the other studied sections of the three subdivisions of the I.Z. The Oligocene/Miocene (O/M) boundary was identified in the Monos section located in the Plataria syncline (External I.Z.), but Early Miocene strata were recorded in the Middle I.Z. as well. This boundary was placed at the Last Common Occurrence (LCO) biohorizon of the Reticulofenestra scissura. Moreover, six associate bioevents were reported near the O/M boundary, among them the highest occurrence of I. fusa, located above the boundary, in the Anacharavi section of Korfu island (western part of the External I.Z.). For the first time were evaluated reworked together with „autochton“ taxa of calcareous nannofossils in Greece. Maximum diversity values along each of the studied sections, have shown increased reworking and erosional processes in the Internal subdivision of the I.Z. than in the Middle and the External ones. This is interpreted to be connected with the higher tectonic instability along the Pindos thrust to the east, in relation to the central and western parts of the Ionian basin mainly during the Oligocene.

Description: Die der vorliegenden Arbeit zugrundeliegenden kalkigen Nannofossilien stammen von Flyschabfolgen der Externen Helleniden (Ionische Zone) Nordwest-Griechenlands.So wurden in die Untersuchung Aufschlüsse des Festlandes in Epirus und der Ionischen Insel Korfu aus dem stratigraphischen Intervall vom obersten Eozän bis zum untersten Miozän einbezogen. Die Ionische Zone (I.Z.) wird traditionell von Osten nach Westen in die Interne, Mittlere und Externe Subzone unterteilt. Diese Einteilung läßt sich auch auf die Flyschablagerungen übertragen. Ziel der Arbeit ist eine Verfeinerung der bestehenden Biostratigraphie durch detaillierte taxonomische Beschreibungen, um damit eine bessere Korrelation der untersuchten Ablagerungen mit Hilfe der kalkigen Nannofossilien zu erreichen. Mit einer halbquantitativen Erfassung der biostratigraphischen Daten (Häufigkeitsvariation und -Verteilung) gelingt es darüberhinaus, einzelne Biohorizonte genauer zu definieren. Zu diesem Zwecke wurde das kalkige Nannoplankton von zehn eng-beprobten Profilen aus klastischen Abfolgen aller drei Subzonen der I. Z. unter dem Licht- und Elektronenmikroskop (REM) untersucht. Die Profile im einzelnen sind: Elatos und Korfovouni (Interne Subzone), Kato Despotiko, Strouga Goumenou und Ekklisia (Mittlere Subzone), Unter bzw. Ober Argyrotopos, National Road, Monos und Anacharavi (Externe Subzone). Zur Ablagerungszeit befanden sich die untersuchten Profile in einer nördlichen Paläobreite um 39°, was zu einer gemischten Nannoflora aus charakteristischen Vertretern niedriger und höherer Breiten führte. In dem untersuchten Material konnten insgesamt 107 Spezies von kalkigem Nannoplankton gefunden und dokumentiert werden. Die Art Rhabdosphaera epirotica nov. sp.wird neu beschrieben und vier Rekombinationen werden vorgeschlagen. Darüberhinaus konnten zwei kalkige Dinoflagellatenzysten Cervisiella saxea und Obliquipithonella sp. zum ersten Mal in der I.Z. nachgewiesen werden. Trotz der paläogeographischen Position der Profile in mittleren Paläobreitenbereich konnten alle konventionellen Zonenleitformen des kalkigen Nannoplanktons für das Oligozän und das Untermiozän gefunden werden, einige davon jedoch in geringerer Häufigkeit als in den niedrigeren Breiten. Durch die Verbesserung der biostratigraphischen Genauigkeit wird hier ein neues mediterranes Zonenschema für das Oligozän und das Untermiozän entwickelt, das im wesentlichen auf neu definierten Biohorizonten basiert. Es enthält fünf Zonen und fünf Subzonen: 1. Jüngstes Eozän: Ericsonia formosa Partial-range Zone, 2. Oligozän: llselithina fusa/Ericsonia formosa Concurrent-range Zone, Ericsonia formosa-Reticulofenestra umbilicus/R. hillae Interval Zone, Cyclicargolithus abisectus Partial-range Zone, gegliedert in den Subzonen: Rhabdosphaera spp. Interval Subzone, und Sphenolithus predistentus Interval Subzone, Reticulofenestra scissura Interval Zone, die eine Subzone enthält: Sphenolithus delphix Abundance Subzone, und 3. Ältestes Miozän: Triquetrorhabdulus spp. Partial-range Subzone Sphenolithus conicus Interval Subzone. Mit dem ersten Auftreten (FO) von llselithina fusa wird ein neuer Biohorizont definiert, mit dem die Grenze Eozän/Oligozän (E/O) in dem unteren Teil des Argyrotopos-Profils nachgewiesen wird. Trotz der Abwesenheit von scheibenförmigen Discoasteriden läßt sich nun diese Grenze mit dem I. fusa-Biohorizont besser fassen und kann eindeutig mit den Profilen in den beiden anderen Subzonen der I.Z. korreliert werden. Die Oligozän/Miozän-Grenze (O/M) konnte im Monos-Profil der Plataria-Synklinale (Externe I.Z.) charakterisiert werden. Untermiozän ließ sich aber auch in der Mittleren Subzone nachweisen. Die Grenze O/M ist durch das letzte Vorkommen (LCO) von Reticulofenestra scissura bestimmt. Sechs assoziierte Bioevents fallen in diesen Grenzbereich, darunter im Anacharavi-Profil der Insel Korfu (Westteil der Externen Subzone) das jüngste Vorkommen von I. fusa, unmittelbar über der Grenze O/M. Zum erstem Mal für Griechenland konnten aufgearbeitete Taxa von kalkigen Nannofossilien zusammen mit den autochthonen Taxa nachgewiesen werden. Ein Vergleich der maximalen Diversitätswerte in den untersuchten Profilen zeigt eine signifikant höhere Aufarbeitungsrate in der Internen Subzone gegenüber der Mittleren und Externen Subzonen. Dieser Umstand dürfte mit der höheren tektonischen Instabilität entlang der Pindos-Decken-Front im Osten des Arbeitsgebietes Zusammenhängen.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Die kontinuierliche Aktivität basaltischer Vulkane an vielen Stellen der Erde produziert den Haupteil der globalen vulkanischen Masseneruptionsrate. Bei diesen Eruptionen bildet Magma mit der entmischten Gasphase eine homogene Zweiphasenströmung, wenn die Volatilsättigungstiefe relativ gering und die Aufstiegsrate des Magmas höher als die Beweglichkeit der Gasblasen ist. In niedrigviskosem Magma (μ 〈 500 Pa s) hingegen bewirkt die Beweglichkeit der Gasblasen eine separate Zweiphasen-Strömung, insbesondere wenn die Entgasung bereits in großer Tiefe beginnt (z.B. C02). Gasblasen können am Dach einer oberflächennahen Magmakammer akkumulieren und eine gasgetriebene Eruption auslösen, vorausgesetzt daß die Rate der Gasanreicherung den Verlust durch stille Entgasung ins Nebengestein übersteigt. Die Massenbilanz von extrudierter Lava zu Gasemission wird bei solchen gasgetriebenen Eruptionen vollständig vom Volatilenbudget des austretenden Magmas entkoppelt. Gaseruptionsraten werden nicht mehr durch Rekonstruktion des präeruptiven Volatilengehalts bilanzierbar. Stattdessen reguliert die Mischungskapazität der Zweiphasenströmung im Schlot dann die Massenbilanz. In der vorliegenden Arbeit wurden theoretische Strömungsmodelle für den separaten Gas-Magma Aufstieg entwickelt und das typische Eruptionsverhalten beschrieben. In skalierten Experimenten wurden die theoretischen Modelle bestätigt. Eine neue strömungsdynamisch fundierte Unterteilung basaltischer Eruptionstypen in • sporadisch pulsierende Fontäneneruption, • periodisch pulsierende Fontäneneruption und • stationäre Fontäneneruption wird statt der bisherigen Unterteilung in Strombolianische Explosionen und Hawaiianische Lavafontänen vorgeschlagen. Typisch für den Stromboli ist die sporadisch pulsierende Fontäneneruption, verursacht durch diskrete Großblasen (Slugs), die durch Verdampfung externen Wassers gebildet werden. Bei periodisch pulsierenden Fontäneneruptionen bricht die kontinuierliche Gaszufuhr in eine Zweiphasenströmung mit periodischen Folgen von Großblasen und Magma auf (Slug-Flow-Regime). Oberflächennahe, pulsierende Stösse magmatischer Fragmentierung in kurzen, regelmäßigen Zeitabständen resultieren aus dem periodischen Kollaps der Slugblasen. Steigerung der Gasfreisetzungsrate führt mit kontinuierlichem Übergang zur stationären Fontäneneruption mit annularem Strömungsregime im Schlot. Das Magma wird im Schlot zu Partikeln fragmentiert, die von der kontinuierlichen Gasphase mitgeführt werden. Der Strömungswiderstand der Zweiphasen-strömung wirkt an Stelle des lithostatischen Druckgradienten auf die Magmakammer. Der Druckgradient sinkt auf 1/3 des lithostatischen Wertes. Volatil-Übersättigung und beschleunigte Entgasung sind die Folge. Die Eruption endet abrupt, sobald die Gaszufuhr zur Aufrechterhaltung des Strömungsregimes nicht mehr ausreicht. Bildet die separate Gasphase eine ausgedehnte Gastasche in der Magmakammer, und überschreitet der sich entwickelnde Auftriebsdruck die Bruchfestigkeit des Vulkangebäudes, kollabiert die Gastasche in das sich öffnende Spaltensystem. Es entwickelt sich ein Supplied Slug, eine Riesenblase, die ständig von einem Gasstrom aus der Tiefe gespeist wird. Der Blasenkopf erreicht im offenen Schlot um eine Größenordnung höhere Geschwindigkeiten als bei fehlender Gaszufuhr (Unsupplied Slug). Die auflastende Magmasäule wird effusiv in der Art eines Kolbens ausgestossen. Öffnet sich die Blase, entwickelt sich ein annulares Strömungsregime mit stationärer Fontäneneruption. Dieser Vorgang wird als Auslöser der Pu'u O'o Eruptionsserie am Kilauea angesehen. Experimente mit kontinuierlicher Gaszufuhr zeigen eine Abhängigkeit der eruptiven Massenbilanz vom Strömungsregime, der Viskosität des Magmas, dem Mischungsgrad zwischen beiden Phasen, aber auch sehr stark von der Reibung im Schlotsystem. Im Slug-Flow-Regime wird das Magma durch die Blasenbewegung und das Längenwachstum der Slugblasen transportiert. Das Massenverhältnis von Flüssigkeit zu Gas sinkt mit steigender Viskosität. Die Experimente zeigen deutlich, daß die zylindrische Struktur der Slugblase und die Entwicklung eines runden, zentralen Strömungskanals weitgehend unabhängig von der äußeren Geometrie sind. Die Transportkapazität der Gasströmung begrenzt die Magmaförderrate im annularen Strömungsregime, so daß das Massenverhältnis von Partikeln zu Gas auf 50 〈 k 〈 80 eingegrenzt wird. In den Experimenten war k zusätzlich von der Reibung im magmatischen Fördersystem abhängig. Die Viskosität erhöht die Reibung und verringert k. Alle Experimente weisen daraufhin, daß vulkanischer Tremor durch Druckschwingungen entsteht, die aus Blasenbildungsprozessen herrühren, und das Frequenzspektrum des Tremors in typischer Weise mit dem Strömungsregime variiert. Slug-Flow erzeugt ein stark verrauschtes Signal, das in periodischen Abständen von den steilen Transienten der Slugbildung unterbrochen wird. Annulares Strömungsregime induziert eine Schlotresonanz mit starker Fluktuation der Resonanzfrequenz durch die turbulenten Schwankungen des Mischungsverhältnisses. Beim Aufstieg diskreter Slugblasen entwickelten sich in den Experimenten tieffrequente Druckschwingungen (〈 1 Hz). Wird die Blase als impulsangeregte Gasfeder aufgefaßt, die mit der Magmaauflast zum Schwingen angeregt wird, läßt sich ein quantitativer Zusammenhang zwischen der experimentellen Druckoszillation und Breitbandaufzeichnungen des natürlichen Tremors am Stromboli Vulkan finden. Drastische Druckverringerung in der Magmasäule während der negativen Amplitude der Schwingung führt zur oberflächennahen Freisetzung von Volatilen und so zu den sporadisch pulsierenden Fontäneneruptionen des Stromboli. Magmatransport auf der Grenzfläche der aufsteigender Blasen induziert starke, vertikale Konvektion im Schlot und sättigt die anstehende Magmasäule langfristig mit Volatilen. Erstmalig wurde die Radar-Doppler-Technik für in situ Geschwindigkeitsmessungen vulkanischer Ejekta von uns am Stromboli eingesetzt. Die neue Technik erwies sich als gut geeignet für den Aufbau eines Meßsystems zur dreidimensionalen, zeitlich und ortsaufgelösten Geschwindigkeitsanalyse der Eruptionsfontäne. In Kombination mit seismischen Messungen ist dies ein wesentlicher Schritt zu einem besseren Verständnis des Eruptionsdynamik.

Description: The main objective of this study was to investigate the influence of the subducting Juan Fernandez aseismic ridge on the central Chilean margin structure. Seismic wide-angle data were collected during the cruise of RV SONNE 103 (S0103) in 1995. At the latitude of Valparaiso (≈ 32° S), a fundamental change in the configuration of the Benioff zone, volcanic activity, and the structure of the continental margin occurs opposite the subducting Juan Fernandez Ridge. The seismic surveying of the continental margin and the oceanic plate offshore Valparaiso reveal the crustal structure and possible causes for the change in slab configuration. Coincident near-vertical (S0104) and wideangle measurements were made along two profiles. Profile 1, located at the south of the study area, away from the influence of the subducting ridge, crosses the margin where thick trench sediment and an accretionary wedge near the trench is observed. Profile 2, located in the north, runs from the Juan Femandez ridge to the Chilean coast The crustal velocity models ohtained for the two profiles reveal that the continental ernst extends to the middle-lower slope boundary, which is also reflected in morphology. In addition, they show that the crustal structure of the oceanic plate is rather similar, but the plate seems to be slightly more inclined along the nothern profile (13° versus 10° in the south). The two profiles are only 70 km apart but their structures differ significantly. No correlation amongst the two profiles existed which could be attributed to ridge collision. The data support that the 1985 earthquake ruptured the plate boundary in this specific area that includes the segment boundary and mainly where continental ernst forms the upper plate. A supplementary 3-D wide-angle survey with an experimental geometry has been carried out on top of the Valparaiso Basin. The Valparaiso forearc basin lies opposite the ridge at a midslope depth, the most northern basin along the margin. 3-D data were acquired with ocean bottom hydrophones using a star-shaped network of 10 airgun profiles with 10 intersection points. The data constrain the velocity structure over a 85 x 85 km region to a maximum depth of about 20 km, including the Valparaiso Basin, the frontal collision zone, the continental backstop, and the top of the subducting oceanic plate. The results of a first arrival inversion using a 3-D tomographic method is presented. Swathmap (SO101) and coincident deep and high-resolution seismic reflection data were taken into account to develop a 2-D starting model for each profile. The reflecting interfaces within the 10 2-D profiles represent the base of the slope sediments, accretionary wedge, the Valparaiso forearc basin, and the subducting oceanic crust. Simultaneous 2-D inline modeling of refracted and reflected arrivals was used to construct the 3-D starting model. 3-D traveltimes and raypaths were calculated using a finite difference solution of the eikonal equation that is accurate for large velocity contrasts. The 3-D dataset consists of about 9,500 first arrivals recorded at seven ocean bottom hydrophones (3-D experiment) and approximately 8,000 first arrivals recorded at thirteen ocean bottom hydrophones located at profile 2. The 3-D tomographic method involves a simultaneous refraction inversion incorporating smoothness and smallest perturbation constraints so that a minimum structure model with minimum perturbation from the starting model can be obtained. The selection of the starting model and the type of regularization is important given the ray coverage and strong lateral variations of the study area. Model constraint is explored by clipping the velocity values in regions of relatively large total perturbation with respect to the starting model at each iteration. This approach yields realistic velocities in regions that would otherwise contain unrealistic velocities using conventional forms of regularization alone, yet minimizes the amount of bias introduced into the solution. The 3-D model shows several large-scale features including the Valparaiso Basin, the forearc wedge, the hackstop, the Punta Salinas Ridge; and possibly the top of the subducted Papudo seamount. From this study it can be concluded that a different 3-D shot receiver geometry will significantly improve the possibility of exploitation of rays travelling through the subsurface.

Description: Laudatio anlässlich der Verleihung der C. A. WEBER-Medaille an Jürgen Schwaar während der 16. Jahreshauptversammlung der DGMT am 23. Juni 1999 in Schleswig.

Description: editorial

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Alaska weist eine Vielzahl von Feuchtgebieten und Pfianzengesellschaften auf. Besonders moorreich ist die Alaska Peninsula. Dort wurde ein Moorkomplex (muskeg) in unmittelbarer Nähe der Mt. Peulic Lodge (Ugashik-Seen) anhand von vegetationskundlichen Aufnahmen untersucht. Im untersuchten Moorkomplex dominierten Zwergsträucher, Seggenarten und Moose. Insgesamt konnten 9 verschiedene Vegetationstypen aufgrund von Oberfiächenstrukturen und Vegetation unterschieden werden: deckenmoorartige Strukturen, Bultkuppen, seitliche Bultränder, Schlenken, Wildwechsel, zwei verschiedene teppichartige Matten, rasenartige Horizonte und Wasserlachen.

Description: Alaska carries a great variety of wetland plant communities, above all the Alaska Peninsula is very rich in mires. One of these mire complexes (muskeg) in the vicinity of the Mt. Peulic Lodge (Lake Ugashik) was investigated by vegetation studies and documented by phytosociological relevés according to the principles of the BRAUN-BLANQUET-school. The mire vegetation was dominated by dwarf shrubs, sedges, and mosses. 9 different vegetation types were ascertained on the basis of topography and floristical composition. These were blanket bog-like structures, elavated hummocks, lateral sites of hummocks, interspersed runnels and hollows, game pathes, two different types of flat mosscarpets, lawn-like vegetation structures, and plant associations of small pools.

Description: research

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: abstract

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Periphyton was grown on transparent plastic substrata in the Kiel Fjord and used for short-term laboratory experiments to study the feeding selectivity of the periwinkle Littorina littorea in response to the vertical structure of the periphyton. The susceptibility of algae to periwinkle grazing was assessed by comparing the species-specific biomass within the grazing tracks of the snails to the biomass outside the tracks. After 3 weeks of incubation, the periphyton consisted of a scattered monolayer of algal cells without vertical structure. No apparent grazing could be found. After 6 weeks of incubation, periphyton consisted of a tightly attached undergrowth (mainly Cocconeis scutellum, Bacillariophyceae, and Myrionema sp., Phaeophyceae) and canopy of filamentous (Melosira moniliformis, Bacillariophyceae) and stalked forms (Achnanthes longipes, Bacillariophyceae). The unicellular diatoms Fragilaria tabulata and Stauroneis constricta grew partly on the primary substratum and partly as epiphytes on the canopy species. The canopy species and the epiphytes were decimated inside the grazing tracks, while the tightly attached undergrowth species appeared ungrazed.

Description: Schwach zersetzter Sphagnum-Torf (Weißtorf) ist ein wertvoller Rohstoff, der für eine Reihe spezieller Anwendungen, insbesondere im Erwerbsgartenbau, schwer substituierbar ist. In West- und Mitteleuropa ist bereits ein Großteil der Vorräte aufgebraucht und wird zunehmend Weißtorf aus Nord- und Ost-Europa sowie Kanada importiert. Langfristig werden die Weißtorf-Vorräte und wachsende Hochmoore nur in Reservaten und in kommerziell nicht erschließbaren Regionen überdauern. Es ist daher an der Zeit, in eine Phase der nachhaltigen Nutzung von Torfen, die Paludikultur, einzutreten. Daß eine Rotationskultur junger Sphagnum-Torfe technisch machbar ist, zeigen Erfahrungen mit dem Sphagnum-Harvesting sowie mit der Revitalisierung von Hochmooren zu Naturschutzzwecken. Die Paludikultur wirft Fragen auf zur Auswahl geeigneter Sphagnum-Sippen, zu Techniken der Etablierung und Beerntung von Moorflächen, zur Optimierung der Erträge und Substratqualitäten, zu erforderlichen Flächengrößen, zur Rentabilität und zu möglichen positiven oder negativen Nebenwirkungen. Diese Aspekte werden ansatzweise diskutiert. In Mitteleuropa stellen insbesondere abgetorfte Hochmoore und andere Bergbaufolgelandschaften ein Flächenpotential für die Paludikultur dar.

Description: Slightly humified Sphagnum peat is a valuable resource that is difficult to be substituted in professional horticulture. In West- and Central Europe, the stocks are nearly exhausted and peat is increasingly imported. At the long run, Sphagnum moss peat and virgin Sphagnum bogs may only survive in nature reserves or in areas that are technically and commercially inaccessible. Time has, therefore, come for peat extraction to develop into sustainable peat cultivation: paludiculture. Experiences with Sphagnum-harvesting and restoration of cut-over bogs indicate that a rotation culture of young Sphagnum peat is technically possible. A future paludiculture implies the identification of optimal conditions and Sphagnum taxa for peat accumulation, the development of adequate cultivation and retrieval techniques, an estimation of necessary areas and economics, and an assessment of possible positive and negative side effects. This paper presents a review of these aspects. Suitable areas for paludiculture in Central-Europe may include cut-over bogs and other exhausted open-cast mining areas.

Description: research

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Die Geologie des Arbeitsgebietes Derudeb ist mit Methoden der Fernerkundung und Geo- Informationssystemen auf der Grundlage einer begrenzten Datenbasis untersucht worden. Als Ergebnis wurde ein geologisches Kartenblatt im Maßstab 1 : 250 000 erstellt. Das Gebiet der südlichen Red Sea Hills, im NE des Sudan gelegen, bildet den nubischen Teil des Arabisch-Nubischen Schildes.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: In memoriam Prof. Dr. Herbert Kuntze (8. Februar 1930 bis 29. Mai 1995).

Description: editorial

Description: DFG, SUB Göttingen, DGMT

Description: Im Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit wurde eine geologische Neukartierung der triadischen Schichtenfolge in einem Gebiet westlich von St. A vold, im NE des Lothringischen Schichtstufenlandes durchgeführt. Die letzte amtliche Neuaufnahme im Bereich des Kartiergebietes stammt von GREBE et al. (1894). Das Arbeitsgebiet umfaßt eine Fläche von etwa 11 km2 und wurde im Maßstab 1 : 10 000 aufgenommen. Die hier verwendete lithostratigraphische Gliederung der Trias wurde vom ehern. Geologischen Landesamt des Saarlandes für das westliche Saarland entwickelt und konnte problemlos auf das Untersuchungsgebiet übertragen werden. Insgesamt wurden die folgenden neun triadischen Schichteinheiten unterschieden: Ceratitenschichten (mo2) Trochitenkalk (mol) Graue Mergel und helle Dolomite (mmo) Bunte Tone und Mergel (mmu) Orbicularisschichten ( mu2) Muschelsandstein (mul) Voltziensandstein (so2) Zwischenschichten (sol) Mittlerer Buntsandstein (sm2) Tertiäre Bildungen wie Höhenlehme und Tertiärquarzite wurden beobachtet, aber aufgrund ihrer geringen flächenmäßigen Ausdehnung auf der geologischen Karte nicht ausgeschieden. Als quartäre Sedimente wurden holozäne Talaue-Sedimente und anthropogene Veränderungen kartiert. Lokal begrenzte, holozäne Kalksinterbildungen konnten ebenfalls beobachtet werden. Die im Kartiergebiet beobachteten Verwerfungen konnten zwei unterschiedlichen Richtungssystemen zugeordnet werden, die den vorherrschenden tektonischen Streichrichtungen des saarländisch-lothringischen Raumes entsprechend NE-SW, bzw. NW-SE verlaufen. Die Störungen weisen unterschiedliche Versatzbeträge von 7 bis ca. 45 m auf (Bezugsniveau: Top so2). Die im Deckgebirge beobachteten Störungen von Faulquemont-Folschviller und Longeville konnten aufgrund des im Arbeitsgebiet ehemals betriebenen Kohlebergbaus mit weit höheren Versatzbeträgen bis in das permo-karbonische Grundgebirge nachgewiesen werden (DONSIMONI, 1981). Bei den Störungen handelt es sich ausschließlich um Abschiebungen, die durch postvariszische Dehnungstektonik entstanden, bzw. reaktiviert wurden.

Description: Das Steilwinkelproblem bei der Migration mit Hilfe der Finiten-Differenzen (FD) kann durch die sequentielle Anwendung von einfachen Operatoren (Kaskadierung) bei gleichzeitiger Erhöhung der Rechenzeit gelöst werden. Es wurde gezeigt, daB sich die Muir-Claerbout-Operatoren kaskadieren lassen. Zur Verbesserung des Steilwinkelverhaltens - gleichbedeutend mit lateraler Auflösung - und zur Einsparung von Rechenzeit wurden zwei Verfahren untersucht: a.) Optimierung der Koeffizienten der kaskadierten 2D-Operatoren mit dem Ziel die Anzahl der Operatoren zu reduzieren. b.) Vergrößerung der Tiefenschrittweite bei der 2D-Wellenfeldextrapolation. Zu a.): Es wurde gezeigt, daB sich drei kaskadierte Operatoren nach Muir-Claerbout durch Optimierung der Koeffizienten auf zwei Operatoren bei gleichem Steilwinkelverhalten reduzieren lassen. Zu b.) Rechenzeit kann durch die Vergrößerung der Tiefenschrittweite bei der Wellenfeldextrapolation eingespart werden. Dies hat aber auch eine Auswirkung auf das Steilwinkelverhalten der Operatoren. Die Möglichkeit, das Wellenfeld im f/x-Bereich nur bei jedem dritten Tiefenschritt zu berechnen und eine Feldinterpolation im x/z-Bereich auf die restlichen Tiefenniveaus durchzuführen, kann die Rechenzeit um mehr als 50 % verringern. Die Tiefenschrittänderung wird so gewählt, daß ein akzeptables Steilwinkelverhalten gewährleistet ist. Die Ergebnisse über Kaskadierung und Tiefenschrittweite in Bezug auf 2D-FD-Verfahren lassen sich sinnvoll auf die 3D-Migration mit Hilfe von Finiten-Differenzen übertragen. Das am GEOMAR Kiel vorliegende 3D-Migrationsprogramm ließ aus Rechenzeitgründen nur eine Kaskadierung zu, aber mit variabel auswählbaren Koeffizienten (63°-0perator). Für die Tiefenschrittweite konnte lediglich das aus den 2D-Daten-Tests ermittelte Verhältnis deltτ/Δτ=20/4 angewandt werden. Bei der Auswertung des KTB-Datensatzes mit einem 3D-Interpretationssystem (CHARISMA) wurde Gewicht auf die Erkennung der Lagen dreier markanter Reflektoren SE1, SE2 und SE12 gelegt. Hier stellt SEl die Hauptverwerfungszone dar, welche das kristalline Basement im Nordosten von dem, mit mesozoischen und paläozoischen Sedimenten bedeckten Areal im Südwesten trennt. Der Reflektor ließ sich über alle Inline-Sektionen (I 185 - I 541) anreißen, jedoch mit unterschiedlicher Reflektivität. In Crossline 278 konnten erste Einsätze bei etwa einer halben Sekunde und letzte Einsätze konnten in der Nähe von Crossline 520 bei ungefähr 4.2 Sekunden beobachtet werden. Der hauptsächlich glatte Verlauf im oberen Laufzeitbereich konnte zudem bestätigt werden. Im unteren Laufzeitbereich konnte mit Hilfe der Zeitscheiben- und Crosslinedarstellung ein leichtes Auffächern von SE1 festgestellt werden. Denkbar für diese Erscheinung kann eine weniger gute Datenqualität sein. Diese Vermutung liegt nahe, denn der kleinere Reflektor SE12 - nordöstlich von SEl gelegen - konnte aufgrund mangelnder Kohärenz nur über die Inline-Sektionen (I 280 - I 380) angerissen werden.

Description: Ziel dieser Arbeit war es, die Sensitivität von verschiedenen Nukleinsäurevariablen (RNA- und DNA-Gehalt, RNA/DNA-Verhältnis, relativer RNA- und DNA-Gehalt, Protein/DNA-Verhältnis) bezüglich der Widerspiegelung von Wachstum (Trockengewicht, Standardlänge, Proteingehalt, Otolithenradius) und Kondition (Ernährungslage) an Heringslarven (Clupea harengus) einer Mesokosmosaufzucht zu prüfen. Die Nukleinsäurebestimmung erfolgte nach der Methode von BUCKLEY (1979). Zur Untersuchung des Einflusses von schlechter Kondition auf das Wachstum wurden 34 Tage alte Larven aus dem Mesokosmos einer Hungersituation ausgesetzt. Die RNA- und DNA-Mengen und das RNA- bzw. Protein/DNA-Verhältnis zeigten bereits nach drei Hungertagen Unterschiede zwischen beiden Gruppen. Dieser Trend konnte jeweils am letztmöglichen Vergleichszeitpunkt (Tag 46 bzw. 12. Hungertag) statistisch bestätigt werden. Die täglichen Protein- und Trockengewichtswachstumsraten der Hungergruppe hatten bereits nach drei Tagen negative Werte erreicht. Innerhalb der Futtergruppe waren Protein- und Trokkengewichtswachstumsraten stets positiv und zeigten in ihrer Entwicklung einen ähnlichen zeitlichen Verlauf wie die Evertebratenplanktondichte. Es wurde festgestellt, daß von allen untersuchten Nukleinsäure- und Wachstumsvariablen die engste Beziehung zwischen dem RNA/DNA-Verhältnis und der Protein- und Trockengewichtswachstumsrate bestand. Dabei folgte das RNA/DNA-Verhältnis in seinem Verlauf im Trend der zeitlichen Entwicklung der Evertebratenplanktondichte. Die maximalen RNA/DNA-Werte reflektierten die größten beobachteten Protein- bzw. Trockengewichtswachstumsraten. Die Enge der Beziehung zwischen Längen- bzw. Otolithenradiuswachstumsrate und den Nukleinsäurevariablen in Abhängigkeit von der larvalen Kondition erwies sich als vergleichsweise weniger stark. Das Otolithenwachstum zeigte im Trend eine zeitlich verzögerte Reaktion bezüglich der Veränderungen in der Evertebratenplanktondichte.

Description: Im Jahre 1994 wurden im Rahmen der Ausfahrt SO 97 cold seep Gemeinschaften in der Aleuten Subduktionszone entdeckt. Die Gemeinschaften werden dominiert von Bivalvia und Pogonophora. Für Calyptogena phaseoliformis, Vsesicomya sp. nov. (Vesicomyidae) und Acharax sp (Solemyidae) konnte anhand der stabilen Kohlenstoffisotope die Symbiose mit chemoautotrophen schwefeloxidierenden Bakterien bestätigt werden. Alle acht Arten des Stammes Pogonophora sind zuvor noch nicht beschrieben worden. An ausgesuchten Arten konnte die Chemoautotrophie mittels der delta-13-C-Wetrte bestätigt werden, wobei methan- oder schwefeloxidierende Bakterien als Endsymbionten in Frage kommen. Im Edge-Arbeitsgebiet wurden an den ersten beiden Akkretionsrücken die größte Ansammlung an Calyptogena-dominierten Gemeinschaften entdeckt. Das Feuchtgewicht ohne Schale von Calyptogena sp. beträgt in Gebieten mit aktivem Fluidausstrom 5+-3 kg m-2. Innerhalb einer Fläche, in der nach geophysikalischen Berechnungen ein Großteil der gesamten Fluidentwässerung des Akkretionskeils auftritt (Suess et al., eingereicht), wir 0,08 % von Calyptogena sp. besiedelt. Bezogen auf diese Fläche beträgt die das Feuchtgewicht von Calyptogena sp. 1,6 g m-2. Der Bedarf dieser Muschel an Schwefelwasserstoff steht nicht im Einklang mit geochemischen Ergebnissen (Wallman et al., eingereicht). Es gibt deutliche Hinweise auf einen Partikelexport von den cold seeps in die umliegende Tiefsee. Freie chemoautotrophe Bakterien bilden die Nahrungsgrundlage für endemische Aktinien an den cold seeps und führen wahrscheinlich zu einer Aggregation von suspensionsfressender Tiefseefauna. Dieser Partikelexport beeinflußt damit die Dichte der benthischen Megafauna in bis zu einigen Kilometern Entfernung um die cold seeps herum.

Description: The Seine estuary, located on the northern coast of France, is underlies strong macrotidal effects of the English Channel. Previous workers have demonstrated the formation of so called "macroflocs", aggregates of particles and sedimentary debris, in predominantly marine (i.e. saline) environments. Having used a new video observation system for surface measurements, this study provides evidence for the occurrence of macroflocs in the freshwater environment of the Seine estuary. The amount of suspended particles as well as the floc size distribution correspond directly to variations in tidal currents in the study area. Enhanced contents in organic matter are found to correlate positively with the rigidity of macroflocs.

Description: Auf vier Stationen im Arabischen Meer wurde die an einem Kader (2100 - 5300 g Thunfisch) erschienene Fauna mit Photo-Zeitserien über Zeiträume zwischen 1,4 und 4,4 Tagen dokumentiert. Die Einsätze fanden in 3200 - 4400 m Tiefe im nördlichen, zentralen, südlichen und westlichen Arabischen Meer zwischen 10 - 20° N und 60 - 65° O statt. Mit den Versuchen wurde ein konzentrierter Nahrungseintrag in die Tiefsee durch einen zum Meeresboden absinkenden pelagischen Kadaver, einen sogenannten "large food fall", simuliert. Mit einem über dem Köder angebrachten Fallnetz, einer Fischfalle und einem benthischen Trawl konnten zusätzlich Belegexemplare der vorkommenden Taxa gefangen werden. Mit Hilfe der Photos wurden die zeitlichen Muster der Individuenzahlen am Kader bestimmt. Zusätzlich wurden photogrammetrische Längenmessungen durchgeführt. Die gefangenen Individuen wurden zur Identifikation der Arten und für Mageninhaltsuntersuchungen verwendet. In der Tiefsee des Arabischen Meeres ließ sich eine effiziente Nekrophagen-Gemeinschaft nachweisen, die innerhalb eines Tages zwischen 1700 und 4300 g Köder konsumierte. Die am zahlreichsten aufgetretenen Fischtaxa waren der Ophidiide Barathrites iris und Zoarciden aus der Gattung Pachycara. Unter den Crustaceen waren der lysianasside Arnphipode Eurythenes gryllus und die aristeide Garnele Plesiopenaeus armatus besonders häufig. Zusätzlich traten, in einem Teil der Einsätze, der Ophidiide Holcomycteronus aequatorius, liparide Fische der Gattung Paraliparis sowie galatheide Krebse aus der Gattung Munidopsis in größerer Zahl auf. Mit Ausnahme von H. aequatorius sind alle in dieser Studie gefundenen Taxa auch in anderen Seegebieten an Ködern beobachtet worden. Macrouriden, die die nekrophage Fischfauna in weiten Teilen des Atlantik und Pazifik dominieren, fehlten im Arabischen Meer fast vollständig. Der größte Teil der Köder wurde von E. gryllus und B. iris gefressen. Während diese Fähigkeit für E. gryllus bereits aus zahlreichen Untersuchungen bekannt war, wurde für B. iris hier der erste Nachweis einer raschen Köderkonsumption erbracht. Möglicherweise ist es B. iris durch das Fehlen nekrophager Macrouriden im Arabischen Meer möglich, "large food falls" als Nahrungsquelle zu nutzen. E. gryllus und B. iris erschienen bereits nach wenigen Stunden in größerer Zahl am Köder. Ihr Verhalten steht im Einklang mit einer Ernährungsstrategie, bei der die Tiere einerseits einen hohen Energieeinsatz aufwenden, um "large food falls" frühzeitig zu erreichen, andererseits aberbesonders große Mengen der noch weitgehend unberührten Kadaver fressen können. Die am Köder erschienenen Individuen von B. iris und E. gryllus hatten sehr unterschiedliche Längen (150 - 816 mm bzw. 16- 137 mm). Für E. gryllus wurde damit bestätigt, daß Nekrophagie über den ganzen, für die Art beschriebenen Größenbereich vorkommt. Da für B. iris keine Vergleichsmessungen verfügbar waren, blieb unklar, ob die Längen der am Köder aufgetretenen Tiere, das im Gebiet vorkommende Spektrum vollständig repräsentierten. Der Anteil der übrigen Arten am Köderkonsum war durchweg gering. Für die Zoarciden, die oft erst an größtenteils verzehrten Ködern auftraten, wurde eine generalistische Ernährungsweise nachgewiesen, die neben der Nekrophagie auch die Prädation am Köder akkumulierender, kleiner Amphipoden einschloß. Auch für H. aequatorius und Paraliparis sp. ist das Fressen von kleinen Amphipoden als ein möglicher Grund für ein Erscheinen an "large food falls" anzunehmen. Bei B. iris, E. gryllus, H. aequatorius und Paraliparis sp. war ein Zusammenhang zwischen dem zeitlichen Muster der Individuenzahlen am Köder und den auf allen Stationen angetroffenen periodischen Gezeitenströmungen zu beobachten. Dieses Phänomen wurde zurückgeführt auf den Einfluß, den die Strömung sowohl auf die Verbreitung der vom Köder freigesetzten Attraktantien als auch auf die Annäherung der Tiere an den Köder hat. Die auf den verschiedenen Stationen beobachteten Gemeinschaften wiesen, vor allem in bezug auf die für den Hauptanteil der Köderkonsumption verantwortlichen Taxa, starke Unterschiede auf. Diese Unterschiede zeigten eine auffällige Parallelität zum Trophiegrad der jeweiligen Gebiete. Im produktiven, nördlichen und zentralen Arabischen Meer wurden die Köder vor allem durch die besonders zahlreich aufgetretenen E. gryllus gefressen, während im weniger produktiven, südlichen Teil B. iris die Köderkonsumption fast vollständig dominierte. Es liegt nahe, daß E. gryllus auf den produktiveren Stationen eine große Dichte potentieller Beuteorganismen vorfindet. Daher wurde angenommen, daß E. gryllus dort durch Prädation diese Ressource nutzt und hohe Populationsdichten erreicht, die sich in den hohen Individuenzahlen am Köder widerspiegelten. Die Häufigkeit von B. iris am Köder im südlichen Arabischen Meer wurde als Ausdruck einer besonders starken Abhängigkeit von "large food falls" angesehen. Zusätzlich wurde B. iris im nördlichen und zentralen Arabischen Meer möglicherweise durch die hohen Zahlen von E. gryllus zum Teil vom Köder ausgeschlossen. Im westlichen Arabischen Meer, wo die Tiefsee einen besonders reichhaltigen Eintrag organischer Substanz erfaßt, waren sowohl E. gryllus als auch B. iris von geringerer Bedeutung. Dies wurde einem verringerten Bedarf an "large food falls" infolge einer größeren Verfügbarkeit alternativer Nahrungsquellen zugeschrieben und stand im Einklang mit besonders geringen Köderkonsumptionsraten. Durch die verringerte Dominanz von E. gryllus und B. iris waren die Zoarciden im westlichen Arabischen Meer in der Lage, in einem stärkeren Maße am Köder zu fressen. Die dort besonders rasch ansteigenden Individuenzahlen der Zoarciden sprachen für hohe Populationsdichten. Diese basieren möglicherweise zum Teil auf einer verbesserten Ernährungslage der Tiere durch die Nutzung von "large food falls".

Description: Holocene peat bog deposits in Northem Germany have been studied by physical, chemical, and petrological methods for the presence of (microscopic) tephra layers. Aim of this study was the detection, chemical-petrological characterization and conelation of isochronous tephra layers in the peat sequences, and the identification of their volcanic sources, and contribution to a tephrostratigraphic dating framework of Northem Europe through the definition and coITelation of regionally widespread tephrostratigraphic marker horizons. The raised peat bogs studied (Jardelunder Moor, Dosenmoor/Neumünster, Grambower Moor) are located along a northwest-southeast transsect, extending from Denmark via Schleswig-Holstein to Mecklenburg-Vorpommern. Their Holocene peat deposits comprise a time span ranging from Preboreal to present. A total of four cores was analyzed, three of which represent the central ranges of the peat bogs. In order to verify the local reproducibility/persistance of tephra layers, an additional core was studied from the marginal facies of the Dosenmoor, the bog showing the highest peat accumulation rate among the sections studied. None of the cores contained visible ash layers. Moreover, volcanic ash horizons could not be detected by non-destructive physical detection methods, including measurements of magnetic suszeptibility, saturation isothermal remanent magnetization (SIRM), and detection of natural gamma and alpha ray emmissions. By contiguous sampling in 4-6 cm intervals of the up to 750 cm long cores and enrichment of inorganic components by buming and chemical digestion techniques, 37 tephra horizons were found within the mineral residue at different levels of the cores. Glass shards occur in well-defined horizons with concentrations ranging from 〈1 to 〉30 shards/cm3 sample. Single glass shards are up to 115 μm in diameter, the median of the glass shards being generelly 〈40 μm. Most glass particles are colorless, highly vesicular pumice and bubble wall shards. Brownish glass shards are rare ( 〈〈1 Vol.-% ). Individual tephra layers cannot clearly be distinguished from each other on the basis of glass shard morphology alone, except for one layer: Tephra layer DOST-6, found in all four cores, contains abundant glass shards with microlites. The chemical composition of the glass shards was determined by adjusted Electron Microprobe techniques. Glass shards analyzed are rhyolitic to rhyodacitic (Si02 〉65 wt%), and rarely andesitic (Si02 〈62 wt%) in composition. Compositionally homogeneous and petrologically consistent glass shard populations, clast morphologies, and grain size distributions indicate that the tephra horizons in the bog sediments represent primary fallout layers from specific emptive events. Based on characteristic major and minor element compositions (i.e. Si02, Ti02, FeO, MgO, CaO, Na20 and K20) of their glass shards, tephra layers from eleven explosive ernptions have been identified and conelated between cores (Dosenmoor: DOST-2 to -9; Jardelunder Moor: JART-1 and -2; Grambower Moor: GRAT-1). Nine of the tephra markers occur in at least two of the drill cores studied.The approximate ages of the tephra layers were inferred from 14C-dated organic sediments bracketing the tephra layers in the Dosenmoor core. All tephra layers identified were deposited during the past 7000 years. Explosive ernptions from Holocene volcanic fields in Europe have been evaluated as potential volcanic sources for ash layers. Most of the volcanic areas can be ruled out as the source for the tephra layers based on the comparison of the glass shards. Potassium-poor to potassium-rich subalkalic glass shard compositions con-elate with magma compositions of explosive ernptive events on Iceland, and in one case possibly of an eruption on the Eolian Islands 1400 BP (DOST-3). Four of the tephra layers found in Northern Germany were unambiguously identified as the ultra-distal deposits of explosive, compositionally zoned eruptions of Hekla volcano, which produced at least 5 major plinian fallout ash layers during the past 7000 years (Hekla 1, Hekla 3, Hekla Selsund, Hekla 4, and Hekla 5; Larsen & Thorarinsson 1977). Tephra layer JART-2 has been identified as ash from Hekla 5 eruption (ca. 6600 BP). Tephra DOST-9 has been identified as a tephra layer from the Hekla 4 eruption (ca. 4000 BP). Tephra DOST-8 is interpreteted as the distal deposit of the Hekla Selsund eruption (3500 BP). Tephra layer DOST-7 represents the Hekla 3 eruption (ca. 2900 BP). Systematic variations of glass shard compositions (Si02 = 65 to 75 wt%; K20 = 3.0 to 2.0 wt%; Na20 = 5.0 to 3.0. wt%) reflect the compositional zonation of the erupted magmas. An unambiguous correlation of tephra layers JART-1, DOST-6, DOST-5, DOST-4, DOST-3 and DOST-2 (6600 BP to 1000 BP) with specific eruptions, however, is difficult. Even though all these tephra layers show magma compositions characteristic of the Icelandic volcanic centers Torfajökull, Krafla and Katla, only one explosive Plinian eruption is known from tephrostratigraphic studies on Iceland in the appropriate time interval (Krafla 2600 BP; Volcanic Explosivity Index VEI = 4). This indicates either that at least five major Torfajökull-, Kraflaor Katla-Eruptions (VEI≥4) are not recorded by near-vent tephra deposits as yet, or that even ash material from minor Icelandic eruptions (VEI≤3) was transported to Northern Germany. Tephra horizons from Northem German peat bogs can be correlated with Late Pleistocene to Holocene ash layers in bog and lake sediments in Ireland, Scotland, Northern England and Scandinavia, and marine sedimentary records in the North Atlantic. Correlation with tephra layers from the British Isles, based on the chemical composition of glass shards, show that all tephra layers identified in older deposits (〉 1000 years) were also identified in Northern German sections (Hekla 5: JART-2/LairgA; JART-1/LairgB/Hoy; Hekla 4: DOST-9; DOST-5/Glen Garry; DOST-2/Sluggan B; oblique = local British tephra names). Two of the most prominent tephra layers found in Northern German peat sections, however, Hekla-3 ash and DOST-6 ("Microlite-tephra"), have only been identified in Northern Germany as yet. Glass particles occuring in the younger sections (〈1000 years) are equally interpreted as traces of fallout ash from explosive eruptions. Concentrations and sizes of glass shards, however, did not permit an unambiguous chemical characterization by electron microprobe analysis, and correlation with Late Holocene tephra markers in Ireland and Scotland (Öraefajökull, Hekla 1, Loch Portain A+B). Judging from ist glass particle composition, the youngest tephra studied in Northern Germany (GRAT-1) probably represents the eruption of Askja 1875 AD, but has only been detected in the easternmost Grambower Moor section. Based on the volcanic ash layers in the Dosenmoor, Jardelunder Moor and Grambower Moor, a detailed Holocene stratigraphic dating framework. has been established for Northern Germany, and combined to a Holocene tephrochronological framework of Northern Europe based on widespread, correlated tephra marker horizons on the British Isles, Iceland and Scandinavia. Individual eruptions and tephra layers form „absolute" time markers, precisely dated by AMS radiocarbon methods (i.e. Hekla-4, Hekla-5; Pilcher et. al 1995), and/or represent important marker horizons in the vegetational and cultural history. The Hekla-3 tephra, for example, marks the transition from Subboreal to Subatlantic climate in the Northern German paleoclimate record. The identification and correlation of volcanic ash layers in the Northern German peat sections extends the application of tephrochronology beyond the limits of visible tephra layers, and enables the comparison and sychronization of paleoclimate records, vegetational evolution and settlement history from the North Atlantic region to continental Europe. Aerial distribution, transport direction and tephra volume of the Icelandic ernptions were reconstructed based on the occurrence, thickness and mass of tephra deposits in Northern Europe. Distal grain-size and isomass distributions do not indicate a transport in the stratosphere or lower troposphere. Strongly diverging fallout transport direction in the near-vent facies, which is dominated by frequently changing wind directions and velocities in the troposphere (Thorarinsson 1967), contrast with regular NW-SE and N-S transport directions of Icelandic ash clouds in the distal to ultradistal (〉 2000 km) facies, at least during the last 7 000 years. Transport directions and dispersal pattem of Holocene Icelandic tephra fall out fans petfectly agree with present-day wind directions and velocities in the Northern hemispheric tropopause. Nanow, highly elongated fallout fans (Hekla-3) reflect the control of high jetstream wind velocities on the ash dispersal. A relatively low tropopause height above Iceland (8-11 km), and frequent establishment of a polar front jetstream over Northern Europe during much of the Holocene, are considered to represent the cause of the unusually wide ash dispersal. Entry into the tropopause and transport by high-speed polar front jetstreams resulted in aerial and grain-size distributions even of minor (VEI≤3) Icelandic eruptions, which are otherwise characteristic of major explosive events with orders of magnitude larger tephra and magma eruption volumes.

Description: Periplatform carbonates of flat-topped, steep-sided carbonate platforms are well known to record the varying environmental conditions that prevail on the platform top at the time of deposition. The depositional record in slope sediments of carbonate ramps sensu lato is less well understood. The present study describes and interprets the compositional signatures of Pliocene periplatform sediments from the core CLINO, located on the leeward paleo-slope of Great Bahama Bank (present-day margin). During the Pliocene, the morphology of Great Bahama Bank evolved from a distally-steepened ramp into a steep-sided, flat-topped platform. Thereby, the Pliocene deposits offer the opportunity to compare slope sediments of the different morphology types. Compositional analyses revealed that the Upper Pliocene periplatform sediments, that were deposited on the slope of a steep-sided platform, clearly record the repetitive submergence and subaerial exposure of the platform top. Highstand deposits are characterized by a predominance of fine-grained sedimentary matrix exported from the platform interior (aragonite needles). The lowstand deposits, in contrast, typically consist of coarse-grained skeletal material and cortoids, whereas fine-grained material from the platform interior is absent. The interpretation of finegrained highstand and coarse-grained lowstand deposits is substantiated by examining palynomorph assemblages that offer a direct proof of the conditions that prevailed on the platform top. Sea-level lowstand assemblages contain terrestrial pollen, while the highstand assemblages are dominated by dinoflagellate cysts. The selected Upper Pliocene interval thus represents a straight-forward image of highstand shedding. The selected Lower Pliocene interval, that was deposited when the platform exhibited a distallysteepened ramp morphology, shows a more complex picture. Composition of the sediments is rather uniform and does not reveal similarly clear cyclicities as seen in the Upper Pliocene. This is partly accounted to the ramp morphology being less sensitive to sea-level fluctuations, because facies belts are able to migrate upslope and downslope, following the changing sea-level. Additionally, however, sea-level fluctuations in the Lower Pliocene were overlain by an overall sea-level rise that could have obscured the signatures of short-term sea-level drops. Therefore, no final decision could be taken on the influence of the morphology on the composition of slope sediments. As indicated by stable isotopes compositions, the selected parts from the core CLINO are devoid of meteoric influenc during diagenesis. It was found that many textural features seen under the light microscope and under the scanning electron microscope, frequently thought to be indicative for meteoric diagenetic environments, also occur in the marine shallow-burial environment. The applicability of these textural patterns as indicators for specific diagenetic environments, therefore, is restricted. Diagenesis of the periplatform sediments was found to be strongly influenced by sea-level induced compositional changes where those are present (Upper Pliocene). As seen in mineralogical and in scanning electron microscopic examinations, the coarse-grained lowstand deposits are diagenetically more mature than the fine-grained highstand intervals. This pattern is thought reflect the high primary permeability of the coarse-grained lowstand layers. These lowstand deposits contain amounts of dolomite that require an import of magnesium ions from an external source by fluid flow. Reflux of evaporated fluids from the platform top as a probable source is supported by fluid inclusions in sparry cements that show strongly elevated salinities. Fine-grained highstand deposits from the Upper Pliocene interval and the overall fine-grained Lower Pliocene sediments, in contrast, appear much more immature. They still contain metastable aragonite in varying amounts locally exceeding 90%. The low initial permeability seems to have restricted fluid flow that could have driven diagenetic alterations. The fine-grained intervals are characterized by an alternation of cemented (uncompacted) and uncemented (compacted) layers. As seen in the scanning electron microscope, the uncompacted layers are lithified by microspar cements that enclose fine-grained sedimentary material such as aragonite needles. Observations in the Pliocene material, and the comparison to Paleozoic limestones, led to the postulation of a model for the lithification of micritic limestones by microspar precipitation. The source of the carbonate cement, that forms the microspar cements in the uncompacted layers, is thought to be located in the intercalated compacted layers. The compacted layers are passively enriched in insoluble constituents (such as palynomorphs and organic carbon), indicating that carbonate has been removed. These compacted layers could correspond to the marl layers in many limestone-marl alternations that are described in the literature.

Description: Diese Arbeit stellt Ergebnisse von Untersuchungen am ostgrönländischen Kontinentalrand mit dem Weitwinkel-Seitensicht-Sonar GLORIA, dem Sedimentecholot PARASOUND und dem Multi-Sensor-Core-Logger dar. Die sedimentphysikalischen Parameter stammen zum Teil von Michels (1995), Chi (1995) und Antonow (1995). Die verwendeten bathymetrischen Daten stammen aus dem ETOPO5 Datensatz. Die GLORIA- und Parasound-Daten wurden unter Teilnahme des Sonderforschungsbereiches 313 auf Ausfahrten mit der RV Livonia, der FS Meteor und der FS Polarstern gewonnen. Das im Rahmen dieser Arbeit erstmalig flächendeckend vermessene Arbeitsgebiet umfaßt 250.000 km2 und erstreckt sich von der Hovgaard Bruchzone im Norden bis zu "Dorotheys Nose" im Süden. Das GLORIA System zeichnet das unterschiedliche Rückstreuungsvermögen des Meeresbodens auf. Dies ist abhängig vom Winkel der einfallenden Welle zum Meeresboden, der Rauhigkeit der Meeresbodenoberfläche und den Änderungen der sedimentphysikalischen Parameter. Ein Maß für die Größe der Rückstreuung ist der dimensionslose DN-Wert. Die Eindringtiefe des Sedimentecholots PARASOUND kann in Tiefseesedimenten bis über 100 m betragen, die horizontale Auflösung einzelner Refelektorenabfolgen liegt im dm-Bereich. Die P-Wellengeschwindigkeit und Dichte können mit dem Multi-Sensor-Core-Logger in 2 cm Abständen gemessen werden. Die beiden im Arbeitsgebiet liegenden Becken (Grönland- und Boreas-Becken) unterscheiden sich in ihrer Rückstreuung erheblich voneinander, was auf unterschiedliche Korngrößen und Sedimenttransportprozesse hinweist. Das Grönland-Becken wird durch hangabwärtsgerichtete Sedimentation geprägt, wohin gegen das Boreas-Becken durch Tiefenströmungen und wahrscheinlich durch Prozesse in der Wassersäule geprägt ist. Im Grönland-Becken erstreckt sich ein bis zu 300 km langes Kanalsystem vom oberen Kontinentalhang in das Becken hinein. Die Kanäle können mehrere km breit und bis zu 120 m tief werden. Das Grönland-Becken weist eine Vielfalt von morphologischen Provinzen auf. Es zeigt unter anderem Gebiete, in denen Sedimentwellenfelder vorherrschen. Diese können verschiedene Ursachen haben, sie werden zum einen durch Konturströme und zum anderen durch das Überfließen von Turbiditströmen gebildet. Die zum erstenmal aus der Kombination der GLORIA- und PARASOUND- Daten anhand der Sedimentwellen abgeleitete Strömungsrichtung ist südwärts. Oberhalb von "Dorotheys Nose" ändert sich die Richtung auf südostwärts. Den nordöstlichen Teil des Becken prägen fächerartige Rückstreuungsmuster, die durch hangabwärts gerichtete Lineamente unterbrochen werden. Diese Muster weisen auf Kaltwasserkaskaden und hangabwärts gerichteten Sedimenttransport hin. Das Boreas-Becken besitzt insgesamt eine einheitlichere Rückstreuung als das GrönlandBecken. Das Becken wird durch Interferenzmuster charakterisiert, die durch multiple Wellenpfade in der obersten Sedimentschicht entstehen. Am Fuß des Kontinentalhanges treten kreisrunde Flecken auf, die eine sehr hohe Rückstreuung besitzen und vermutlich Gasaustrittszonen anzeigen. Hohe DN-Werte, die ein Maß für die Rückstreuung sind, stehen in Verbindung zu hohen Dichte-, P-Wellengeschwindigkeits- und Korngrößenwerten. Eine lineare Regression zwischen dem DN-Wert der GLORIA-Daten und Korngrößen ermöglicht es erstmalig, eine synthetische Korngrößenverteilung von Oberflächensedimenten für das Grönlandund Boreas-Becken zu berechnen. Voraussetzung dafür ist, daß der topographische- und Fazies Effekt als konstant angenommen wird. Der erstmals aus PARASOUND-Daten berechnete seismische Gütefaktor Q läßt Rückschlüsse auf den Tiefenverlauf von Dichte und P-Wellengeschwindigkeit unterhalb der Teufen zu, die noch durch Kernentnahme zu erreichen ist.

Description: A number of different models have been developed for the tectonic processes and theevolution of the marginal basins in Southeast Asia. Due to their complex setting at the triplejunction of three major converging plates, a definite tectonic concept has not yet been establishedfor most of the basins. In particular, the formation and history of the Celebes Sea basin is stillambiguous. New seismic wide-angle recordings along the North–Sulawesi subduction zone provideinsight into the deep structure of the accretionary wedge and the Celebes Sea crust, particularly inconjunction with multichannel reflection data. Based on the reflection seismic lines, we previouslyinterpreted prominent block structures within the accretionary wedge to be of ophiolitic character,but in most cases refraction seismic modelling could not confirm crystalline velocities; even in thedeeper parts of the wedge the velocities are relatively low. Therefore a sedimentary origin seemsmore plausible. The Celebes Sea is underlain by typical oceanic crust, except for an unusual crustalthickening from about 7 to 12 km beneath the accretionary wedge. This is observed on all threeprofiles and could represent tectonic thickening of the crust, induced by a collision of thesouthward subducting Celebes Sea plate with another slab subducting northward underNorth–Sulawesi (the still active Molucca Sea slab or the northern part of the Sula platform, thatonce subducted beneath the Celebes Sea).

Description: Benthic foraminiferal assemblages were studied at core S075-26KL from the Portuguese continental margin at 1100 m waterdepth. Special interest was laid on faunal fluctuations during Heinrich- events I and II. They were studied with high resulution to describe the fluctuations of oxygen and nutrient content and the influence of MOW during the episodes of enhanced ice rafting. The high percentages of Cibicidoides ssp. and Quinqueloculina seminula indicate high fluxes of nutrient and high oxygen levels durig Heinrich- event II. The oxygen content decreases immediately after this event. The beginning of the last glacial maximum is characterized by high abundances of Globobulimina affinis and Melonis barleeanum. Uvigerina peregrina parva is also frequent. It is concluded that upwelling had a great influence during this period, leading to high concentracions of nutrients and thus to a lower content of oxygen at intermediate waterdepth. During the further course of the last glacial maximum, high oxygen levels and a low flux of nutrients are indicated by high abundances of Cibicidoides ssp. and a decrease in G. affinis. This trend reverses, however, towards the beginning of Termination I. A peak of U. peregrina parva is found in Heinrich- layer I. The maximal abundance of G. affinis is recognized 10 cm below the center of this layer. This maximum is also linked to Heinrich-event I since this species lives deeply endobenthic. Heinrich-event I is thus characterized by oxygen depletion and a high flux of nutrients. These conditions were not continuous. Smaller peaks of Cibicidoides wuellerstorfi and Q. seminula represent at least one shorter event of enhanced bottom current and higher values of oxygen during early Heinrich- event I. Subsequent to Heinrich- event I, Cibicidoides pseudoungerianus and Planulina ariminensis show maximal abundances. The bottom water is characterized by a high oxygen content, low nutrient values and an enhanced bottom current. This change slowly inverts during the Holocene, leading to lower values for oxygen and higher nutrient levels in the late Holocene. The bottom current intensity also decreases. The intensity of the Mediterranean Outflow (MOW) in this area was described by using the frequency of elevated epibenthic Foraminifera as proxy for bottom current strenght. A maximal intensity of the MOW is recognized for the last glacial maximum and the late Termiation I. The influence of the MOW was stronger during Heinrich- event II than in the Holocene. It reached present-day values during Heinrich-event I.

Description: The Kolbeinsey Ridge is situated directly north of Iceland and is part of the global midocean ridge system with a total length of over 50 OOO km of presently active sea-floor spreading. It is the world's shallowest ridge segment and represents a very slow-spreading ridge with a half-spreading rate of 1 cm/a. The Kolbeinsey Ridge extends about 500 km from the Tjörnes Fracture Zone in the south to the Jan Mayen Fracture Zone (JMFZ) in the north. It is subdivided into three major segments called the South, Middle and North Kolbeinsey Ridge (SKR, MKR and NKR), which are separated by non-transform overlapping spreading centres, namely the Spar offset (~69 N)and the Eggvin offset (~70 45'N). During two cruises of the "R.V. POSEIDON" closely spaced (〈 2 km) samples were recovered by dredging the neovolcanic zones of the SKR, MKR and NKR. Major element, trace element, and isotope compositions of selected samples have been analysed in order to investigate magmatic processes beneath the Kolbeinsey Ridge and the nature and composition of mantle sources. This study focusses on mantle melting processes and the magma supply system feeding the presently active spreading axes and their respective implications for along-axis geochemical variations. Moreover, the context of the Kolbeinsey Ridge in the North Atlantic ridge framework and the relationship to the Iceland plume are examined in terms of differing mantle sources and domains. The samples are generally both basaltic pillows and sheet flow fragments, mostly with well preserved glass rims. Geochemical compositions show clear changes occuring at the ridge offsets. The lavas from the MKR are highly depleted N-MORB, those from the SKR show enrichments in some elements relative to the MKR. The largest compositional change occurs at the Eggvin offset where incompatible element ratios jump from very low values on the MKR to higher and generally much more variable values in the highly enriched NKR lavas. Fractionational crystallization of olivine, clinopyroxene, and plagioclase is the dominant process controlling the major element variations, whereas the variation in (incompatible) trace elements reflects the effects of both partial melting and magma mixing. Modelling of the behaviour of rare earth elements during the melting process shows that the effects of partial melting can account for most of the trace element variations seen in MKR and SKR lavas, whereas the variation in NKR lavas is mainly controlled by mixing processes between an enriched NKR and a depleted MKR endmember. Furthermore, different attempts to quantify the depth and degree of melting based on trace and major element information are discussed. Calculations of the melting parameters show that Kolbeinsey lavas have undergone relatively high degrees of melting with an onset of melting in the garnet stability field. The melting parameters show no significant changes along the investigated ridge. Nevertheless, systematic along-axis within-segment geochemical variations occur and suggest that no segment-scale magma-homogenisation or -distribution system, such as a continuous large crustal magma chamber or extensive lateral magma transport in dykes, is present. The overlappers appear, therefore, directly to coincide with the boundaries of mantle domains. Each segment erupts geochemically distinct lavas, although there is evidence for lateral mixing between the sources. The highly depleted MKR lavas are probably not influenced by an Iceland plume component but reflect a widely distributed North Atlantic N-MORB source. This source appears to act as a primitive mixing endmember incorporated in lavas from several other North Atlantic Ridges. In contrast, lavas from the SKR generally show similarities to picrites from Theistareykir (North Iceland) and to lavas from West Greenland related to the initial stage of the Iceland plume. The NKR magmas show some similarities to enriched Icelandic magmas in terms of both trace elements and isotope ratios, whereas no relation to nearby Jan Mayen exists. This implies that the geochemical influence of the Iceland plume may extend at least up to the JMFZ. This is supported by the fact that the whole Kolbeinsey Ridge is anomalously shallow, which has long been interpreted as an effect of a thermal influence of the Iceland plume. The differering mantle domains may have been present in the region at least since the early Tertiary, whereby the North Atlantic N-MORB source has not undergone significant changes and the Icelandic plume component have changed composition with time. In conclusion, solving the North Atlantic "ridge and plume puzzle" will require a model which incorporates both the temporal and spatial evolutions of the Iceland plume and its influence on the North Atlantic Ridges. The present study provides new information and constraints for this model.

Description: General Subject of research: Magmatic chemistry of the middle and northern Kobeinsey Ridge, the geochemical changes associated with the Spar ridge offset, and the nature of the transition from the Kolbeinsey Ridge to the Eggvin Bank. Port Calls: Akureyri, Reykjavik IfM-Department / CAU Institute: Geologisch-Paläontologisches Institut Chief Scientist: Dr. Colin W. Devey Number of Scientists: 8 Project: SPAR

Description: The Cenomanian-Turonian boundary is marked globally by the extinction of marine invertebrates and an increase in the accumulation and preservation of organic carbon-rich sediments (black shales). The timing of this boundary also coincides with large-scale volcanism from at least three large igneous provinces: the Caribbean and Ontong-Java oceanic plateaus and the Madagascar flood basalts. In this paper, we assess the possibility that hydrothermalism associated with large-scale submarine magmatism was responsible for the reduction of dissolved O 2 in the oceans. We investigate two potential mechanisms: the oxidation of reduced material in hydrothermal effluents and the stimulation of primary productivity in the water column due to the injection of hydrothermal Fe into surface waters. With the first mechanism, we find that a 10,000-km 3 submarine basalt eruption (three orders of magnitude larger than recent midocean ridge eruptions) could release enough reduced hydrothermal material to consume at least 6 percent of the dissolved O 2 in seawater in a well-ventilated ocean (such as the present ocean). With the second mechanism, we calculate that even a small percentage of the hydrothermal Fe released from a single large flow could have led to a significant increase in primary productivity in areas where Fe was the biolimiting nutrient (such as open-ocean areas in the Pacific). The potential impact of both of these O 2 -reducing mechanisms at the Cenomanian-Turonian boundary would have been significantly greater if Cretaceous oceans were less well ventilated than the present oceans.

Description: Major- and trace-element as well as Pb-isotope data are presented for greenschist- to amphibolite-facies greenstones from two locations: (1) metabasalt-breccias from the Galfipagos Rift at 100°W; and (2) metabasalt-breccias and unbrecciated greenstones from the Chile Ridge at 38°S. Greenstone-breccias from both locations display stockwork-like sulfide mineralizations related to the upflow portion of a hydrothermal convection system. Whereas Galfipagos Rift stockwork sulfides belong to the "normal" type containing Cu-Fe-sulfides, Chile Ridge stockwork sulfides are galena-rich Pb-Zn _ Cu-sulfides and represent a previously unknown type of sulfide mineralisation in a MORB environment. Geochemically, the greenstones can be divided into two types: (1) The unbrecciated galena-free greenstones from both Chile Ridge and Galfipagos Rift show at least a 10-20-fold Pb enrichment compared to fresh MORB. With respect to similar Pb enrichment measured in greenstones from two other locations, i.e. DSDP Hole 504B and Galfipagos Rift near 86°W, we suggest that this may be a general feature of all stockwork-mineralised oceanic greenstones. (2) The galena- and quartz-rich metabasalt-breccias from the Chile Ridge are up to 3000-fold enriched in Pb (up to 1000 Ixg/g Pb in the whole-rock analyses) compared to MORB and indicate Pb mineralisation two orders of magnitude higher than that of the "normal" greenstone-type. A mass-balance calculation carried out using crustal column thickness of 3000 m with a 200-m-thick greenstone layer and 0.15 m of galena-beating breccias shows that at the Chile Ridge ~ 42% of the entire Pb is concentrated in the greenstones. This suggests that the rest of the crustal column is depleted in 58% of its primary Pb content. This degree of depletion matches well with previous calculations that a 56% depletion of Pb in oceanic crust subjected to mantle-recycling via subduction would be necessary to yield a HIMU mantle source within 2 Ga. Despite the need for future investigations into the extent and volume of the Pb enrichment in Chile Ridge greenstones, we believe that this process of major Pb redistribution is capable of creating huge volumes of oceanic crust that on average are extremely Pb-depleted and which when recycled would produce the HIMU source. Keywords: Chile Ridge; Galfipagos Ridge; Hydrothermal alteration; Greenstones; Geochemistry; Mineralogy

Description: The Middle America Trench between the Cocos Ridge and a well-studied corridor off the Nicoya Peninsula has a more varied morphology and structure than previously reported. The morphological positive features on the lower plate significantly affect the upper plate structure. The Cocos Ridge has uplifted the margin opposite the Osa Peninsula. Northwest of Cocos Ridge, numerous seamounts on the oceanic crust sculptured the margin as they subducted. A seamount and a huge slump in the trench axis that currently block lateral sediment transport affect the sediment currently accreted and subducted. The greater portion of the trench sediment is subducted beneath a lower slope accretionary mass. Beneath the middle and upper slope is a margin wedge consisting of a high-velocity rock with few internal reflections. Its upper surface has a nondirectional random relief commonly 500 m high in the middle slope area. Overlying this surface is a low-velocity cover of slope sediment which shows little transgressive stratigraphy and can be traced landward into an inferred Eocene section beneath the shelf. The shelf basement is composed of Nicoya complex (ophiolite) with the same acoustic velocity, similar structure, and no apparent dividing geologic boundary with the margin wedge. We favor a seaward continuation of the Nicoya complex to the middle slope and emphasize the evidence for a non-steady state Tertiary tectonic history.

Description: In dieser Arbeit wurde die Partikelmischung durch Bioturbation im Mai (Station 23cA) und im September (Station 23cB) in Sedimenten der Mecklenburger Bucht untersucht. - Station 23cA (Mai): Die Bioturbation war aufgrund der geringen Abundanz der Makrofauna sehr gering. Es wurden jedoch die kleinen Partikel (40-125μm und 125-250μm) schneller und tiefer transportiert als die großen Partikel (250-SOOμm und 500-lOOOμm). Ein auf dem 2.Fickschen Gesetz beruhendes Modell zeigt jedoch den umgekehrten Effekt: die Mischungskoeffizienten (DBs) der blauen Luminophoren (500-1OOOμm) waren mit 0,155cm2d-l, größer als die Mischungskoeffizienten der roten Luminophoren (250-SOOμm) mit 0,07cm2 d-l. Die DBs der gelben Luminophoren (125-250μm) sind mit 0,03cm2 d-l kleiner, die der goldgelben Luminophoren (40-125μm) sind mit einem DB von 0,023cm2d-l noch kleiner. Dieser scheinbare Widerspruch wird durch die unzureichende Kurvenanpassung in tiefen Sedimentschichten erklärt. Die DBs der verschiedenen Größenklassen werden mit der Zeit (8 Tage) kleiner. Sie liegen dann für blau bei 0,015cm2d-l, für rot bei 0,006cm2 d-l, für gelb bei 0,002cm2d-I und für goldgelb bei 0,001cm2 d-I. Ein Rücktransport der Luminophoren an die Oberfläche macht sich also erst nach einigen Tagen bemerkbar. - Station 23cB (September): Die Bioturbation war wegen erneut anoxischer Verhältnisse im Sommer 1993 noch geringer als im Mai. Es wurden jedoch auch hier die kleinen Luminophoren (40-125μm und 125-250μm) tiefer eingetragen als die großen Luminophoren (250-SOOμm). Das Modell zeigt auch hier den umgekehrten Effekt. Die DBs der roten Luminophoren (250-500μm) sind jedoch mit O,Olcm2d-l gleich groß wie die gelben Luminophoren (125-250μm) und nur geringfügig größer als die der goldgelben Luminophoren (40-125μm; DB=0,02cm2d-l). Auch hier werden die DBs nach achttägigem Versuch kleiner. Die Mischungskoeffizienten liegen für rot bei 0,007cm2d-1, für gelbgrün bei 0,002cm2d-l und für goldgelb bei 0,002cm2d-l.

Description: Das im Rahmen dieser Arbeit untersuchte Kernmaterial wurde aus zwei Parallelbohrungen auf dem Island Plateau (907A/907B) gewonnen, die 1993 bzw. 1995 im Rahmen des ODP-Projekts 'North Atlantic-Arctic Gateways' mit dem Tiefseebohrschiff JOIDES Resolution auf den Legs 151 und 162 abgeteuft wurden. Die bearbeiteten Proben entstammen den obersten etwa 70 m der Sedimentkeme und repräsentieren die letzten 4,5 Ma. Mittels sedimentologischer und geochemischer Untersuchungen wurden die qualitativen und quantitativen Veränderungen des Sedimenteintrages erfaßt und die daraus resultierenden paläo-ozeanographischen Verhältnisse seit dem frühen Pliozän rekonstruiert. Die angewendeten Untersuchungsmethoden umfaßten Messungen des Karbonatgehaltes und des Gehaltes an organischem Kohlenstoff, sowie die Bestimmung der Korngrößenverteilung und eine Komponentenanalyse der Grobfraktion. Durch das Erstellen eines Alters-/Tiefenmodells mittels paläomagnetischer Fixpunkte konnten die Proben stratigraphisch eingeordnet werden. Anhand der Untersuchungsergebnisse wurden folgende paläo-ozanographische Verhältnisse rekonstruiert: Über den gesamten betrachteten Zeitabschnitt von 4,5 Ma wurde kontinuierlich IRD auf dem Island Plateau abgelagert. Das älteste eisver:frachtete Material in Form von Sedimentgesteinen zeigt, daß Ostgrönland das dominante IRD-Liefergebiet zu dieser Zeit war und Island aufgrund der Zirkulationsverhältnisse nur ein untergeordnetes IRD-Liefergebiet darstellt. Vor ca. 2,8 Ma kam es in diesem Gebiet zu einer markanten Erhöhung des IRD­Akkumulationsraten. Dieses Ereignis kann mit entsprechenden Befunden aus der Norwegen See korreliert werden. Planktonische Foraminiferen treten in größeren Häufigkeiten erst ab ca. 1 Ma auf dem Island Plateau auf. Die Häufigkeiten unterliegen starken Schwankungen, die als Glazial/Interglazial Zyklen interpretiert werden. Die Häufigkeitsmaxima lassen sich mit Inter­glazialen und dem damit einhergehenden verstärkten Einstrom von relativ warmem Atlantik­wasser in die Norwegisch-Grönländische See erklären. Für den Zeitraum von 4,5 bis 2,8 Ma konnte anhand von Aschen eine ausgeprägte vulkanische Phase nachgewiesen werde. Der dadurch bedingte Nährstoffeintrag ins Wasser führte vermutlich zu einem verstärkten Wachs­tum kieseliger Organismen.

Description: Im Jahre 1988 wurde eine Untersuchung des Alboranbeckens auf der Fahrt des Forschungsschiffs R/V Robert Conrad unternommen. Es wurden tiefenseismische Reflexionsdaten bis 20 Sekunden auf gezeichnet. Entlang der Profile wurden zeitgleich die Freiluftschwere und die Wassertiefe gemessen. In der vorliegenden Arbeit ist ein Nord-Süd-Profil entlang des Längengrades 4° 20' W bearbeitet und interpretiert worden. Zur besseren Interpretierbarkeit der Daten wurden die Daten den folgenden Hauptprozessingschritten unterworfen: - Das erfolgreiche Despiking ermöglichte zum erstenmal eine Migration bis zu 20 Sekunden Laufzeit . - Durch die Dekonvolution konnten Reveberationen, die die Interpretierbarkeit der Daten erschwerten, verringert werden. - Die Multiplenunterdrückung durch fk-Filter im Sedimentbecken erhöhte die Lesbarkeit des Seismogramms. - Eine kaskadierte Migration unterdrückte die Seitenechos des rauhen Basementuntergrundes, und Diffraktionshyperbeln wurden beseitigt. Die Schweremodellierung ermöglichte die Interpretation eines seismisch schlecht lesbaren Abschnitts des Profils unterhalb der Xauen Bank. Die Daten zeigen, daß das Alboranbecken entlang dieses Profils in zwei tiefe Unterbecken zerfällt. Sie sind durch einen, als DSDP 121 Hoch bezeichneten, Krustenblock entlang zweier Verwerfungen voneinander getrennt. Der markanteste Reflektor im Sediment ist die messinische Diskordanz, die südlich der Xauen Bank sehr stark gefaltet wurde. Es sind einige Extensionsverwerfungen unter den Becken zu sehen. Im Norden des Profils (Malaga Becken) sind einige große zusammenhängende geneigte Reflektoren zu erkennen, sie werden als interkrustale Detatchmentverwerfungen interpretiert. In der Übergangszone zwischen Kruste und Mantel befinden sich Bänder paralleler Reflektoren. Eine Mohoreflexion ist nicht klar erkennbar. Im Mantel befinden sich unter dem Malagabecken zwei Bänder nach Norden geneigter Reflektoren. Sie stellen vermutlich eine Scherzone dar, die bei der Extension des Beckens, durch subkrustale Delamination, eine wichtige Rolle gespielt hat. Im Süden unter der Xauen Bank ist im seismischen Profil kaum etwas zu erkennen. Mit Hilfe der Schweremodellierung konnte gezeigt werden, daß es sich nicht um ein Basement-Hoch handelt, sondern um die Erweiterung des Sedimentbeckens im Norden.

Description: A model describing the Cenozoic migration of the Yakutat Terrane, a composite oceanic and continental tectonostratigraphic terrane of the Gulf of Alaska, and its entry into the Alaskan subduction zone is developed here. The model includes new data and results acquired during the cruise SO 96-2 KODIAKSEIS with the German R/V SONNE in 1994. A review of various geophysical data sets (seismic reflection and refraction sections, free-air gravity) in combination with the results from geologic analyses (basin analysis techniques, plate tectonic modeling, geomorphologic interpretations) provides constraints on the collision of the Yakutat Terrane with the convergent margin of the eastern Gulf of Alaska. The correspondence between regional tectonism of the Kodiak and Middleton shelves and the subduction of the Yakutat Terrane suggests a cause-and-effect relationship that is constrained by the timing of tectonic events and the uplift / subsidence history along the fore-arc. The basaltic basement of the Yakutat Terrane originated on seamounts near the Kula-Farallon spreading center during the early to middle Eocene. Coeval and geochemically similar basalts, occuring in a linear accreted belt from southern Vancouver Island to the southern Oregon Coast Range, are correlative with the Yakutat Terrane basalts. It is likely that the northward migration of the Yakutat Terrane started from a position seaward of N-Washington and Vancouver Island sometime between the middle to late Eocene. During its northward movement close to the coast of British Columbia and southeast Alaska, voluminous elastic sediments that originated from the uplifted regions of the coastal batholithic complex were shed on its composite basement and the adjacent abyssal plain of the Kula plate. Simultaneously, the development of the Zodiac fan located southwest Yakutat Terrane started about 42 Ma and from the late Oligocene (24 Ma) the western part of the Surveyor fan began to form. The now-subducted western portion of the Yakutat Terrane bridged the gap between the deep-sea fans and the continental source terrains of North America. The huge sediment masses that probably accumulated on the abyssal plain west of the Yakutat Terrane were partly accreted along the convergent margin (Sitkalidak Fm.). The subduction and temporary underplating of these sediments along the Aleutian subduction zone led to the emergence of the Kodiak Island group during the Eocene and widespread subaerial erosion of the upper continental slope and seaward edge of the shelf during the Oligocene and lower Miocene. Meanwhile the terrestrially influenced sediments of the Sitkinak Fm. were deposited in a few landward depressions. After this period of intensive erosion the whole shelf area was inundated and subsided locally (Tugidak basin, Stevenson basin). Equidimensional fore-arc basins were filled with as much as 5 to 7 km of little-deformed Neogene sediments since the middle Miocene (Narrow Cape Fm. & Tugidak Fm.). The process that created the initial depocenters of this sedimentary basins remains enigmatic. About 10 Ma the hypothesized leading edge of the Yakutat Terrane collided with the Middleton shelf and eastern Kodiak shelf and was subsequently subducted in a north-northwesterly direction. The collision caused widespread tectonic erosion of the lower continental slope and affected the structural evolution of the Middleton and northeastern Kodiak shelves beginning at the southwest and progressing to the northeast. The trailing edge of the Yakutat Terrane was subducted along the northeastern Kodiak shelf about 6.4 Ma and left an indentation in the slope as an erosional scar. The scar was subsequently filled with younger accreted sediments (mainly younger than about 3 Ma) but has not been healed completely. Likewise, the Portlock anticline and escarpment were built during this event and the depressions along the shelf became closed basins as ridges developed at the edge of the shelf. The basins were separated by broad basement highs trending transverse to the regional trend of the margin. It appears that the collision and subduction of the Yakutat Terrane caused the successive uplift of the St. Elias, Chugach and Kenai mountain ranges. Increased rates of erosion and ediment accumulation provided a huge glacially-derived sediment supply that comprise the upper sequence of the Surveyor fan, the Baranof fan and the upper sequences in the fore-arc basins (Tugidak Fm.). Today the southwestern portion of the presently subducted Yakutat Terrane extends below the Kenai Peninsula as far as Augustine Island. Its subducted northern edge, if not integrated into the mantle, might extend to the Alaska Range region and runs from beneath the western Wrangell volcanic field to the Yakutat Bay region. Two main conclusions are infered from this model: the Yakutat Terrane was attached to, and migrated with the Pacific plate ("coupling model") during its northward migration and extends farther west than thought from previous studies. The interpretations of seismic refraction profiles (Bracher et al., 1994) suggest such a westward extension of the Yakutat Terrane. The model presented is in good agreement with palaeomagnetic and geologic data, integrates the evolution of the deep-sea fans and explains the migration process of the Yakutat Terrane with a simple mechanism.

Description: prepared by Members of the European Union Concerted Action on Testing Monitoring Systems for Risk Assessment of Harmful Introductions by Ships lop European Waters (MAS-CT-97-0111)

Description: The strike lines of a multichannel seismic reflection data set recorded off the Pacific margin of Costa Rica were processed as a part of the project PACOMAR. The data were obtained during the cruise SONNE-81 in order to investigate the geodynamic features of the Pacific margin of Costa Rica [Hinz et al., 1996]. Processing of five profiles was performed including a time-migration. Strong multiples occurred consistently on the profiles across oceanic crust. Both amplitude discrimination processes and FK filtering to remove multiples were applied on some lines. Tests were made to optimize deconvolution and filtering. After processing, the amplitude of primary reflectors were increased, and they became more continuous. Multiples in some areas of rugged topography were suppressed but not totally removed. On the lines across the ocean crust reflections from basement were consistently improved by migration. The profiles analysed cross morphological provinces of oceanic crust and the continental margin. On the continental margin strike line, slump and dome structures were observed. They were formed recently consistent with the subduction of seamounts proposed previuosly. On the oceanic crust, a strong Moho reflection was observed on one of the lines at approximately 3 s below the seafloor indicating crust of normal oceanic thickness. On some lines layering of basement was consistently observed, which probably corresponds to layered ocean flood basalts emplaced from the zone of generation of the Galapagos Rift. Two lines crossing the Cocos Ridge show features of the central rift zone. It consists of a graben in which extensional tectonics has persisted since deposition of sediment.

Description: An insgesamt 14 Stationen zweier Profilschnitte im SE-Atlantik bzw. SW-Indik über die Fronten des Antarktischen Zirkumpolarstromes wurden Untersuchungen an Oberflächensedimenten durchgeführt. Es wurden die Gehalte an Karbonat, Corg, biogenem Opal und biogenem Barium, sowie Quarz- und Feldspatgehalt bestimmt. Mithilfe von AMS-14C-Datierungen, die an planktischen Foraminiferen vorgenommen wurden, wurde ein Alters-Tiefen-Modell erstellt und lineare Sedimentationsraten bestimmt. Aus der Trockendichte und den Sedimentationsraten wurden die Akkumulationsraten der einzelnen Komponenten berechnet, um über die Partikelflüsse zum Meeresboden Rückschlüsse auf die Produktion im Oberflächenwasser ziehen zu können. Nach verschiedenen Ansätzen wurde aus dem Eintrag an organischem Kohlenstoff und biogenem Barium die Primär- bzw. Exportproduktion berechnet und die Ergebnisse miteinander verglichen. Deutlich wurden die größten Änderungen aller Parameter im Bereich der Polarfrontzone. Die Karbonatakkumulation nimmt nach Süden hin drastisch ab, während die Opalakkurnulationsrate stark ansteigt. Gleichzeitig steigen Corg- und Bariumakkumulationsrate nach Süden an. Die berechneten Werte für die Primär- bzw. Exportproduktion nach den verschiedenen Ansätzen unterscheiden sich in den absoluten Werten, zeigen aber einen ähnlichen Trend. Sie steigen ebenfalls von Norden nach Süden in der Polarfrontzone an und erreichen ihren Höchstwert südlich der Polarfront. Dabei sind die Werte für die Exportproduktion im westlichen Profil gegenüber dem östlichen leicht erhöht, was mit der ebenfalls leicht erhöhten Akkumulationsrate terrigenen Materials korreliert. Eine mögliche Ursache könnte die Düngung durch terrigen eingetragenes Eisen sein, das mit der vorherrschenden Ostströmung innerhalb des Antarktischen Zirkumpolarstromes ins westliche Untersuchungsgebiet gelangt. In den Proben des westlichen Profiles zeigen sich teilweise starke Schwankungen im Verlauf der Akkumulationsraten, was mit Lateraltransport ("focussing"), Auswaschung ("winnowing") und Lösung an verschiedenen Stationen erklärt werden kann. Die Proben des östlichen Profiles scheinen deutlich weniger von diesen Sedimentationsprozessen beinflußt zu sein.

Description: Die vorliegende Habilitationsschrift basiert auf den Ergebnissen aus mehreren Projekten zu Untersuchungen von organischen Spurenstoffen im Meerwasser und in Sedimenten. Die hierin gewonnenen Daten wurden in 16 Publikationen veröffentlicht bzw. eingereicht. Diese sind im Teil 2 der Habilitationsschrift zusammengefaßt. In der nachfolgenden Synopse sind die wichtigsten Resultate zusammengestellt. Hinweise auf die Publikationen sind im Text der Synopse mit Ref. 1 - 16 gekennzeichnet. Die im Meerwasser gelösten und in Suspension vorliegenden organischen Kohlenstoffverbindungen stellen einen wesentlichen Anteil am globalen Kohlenstoffbudget dar (Siegenthaler & Sarmiento, 1993). Vor dem Hintergrund der globalen Klimaveränderungen durch anthropogene Faktoren sind Veränderungen der Kohlenstoffpools und die ablaufenden Prozesse zwischen den Kompartimenten Untersuchungsziel von international unter dem IGBP koordinierten Projekten. Ziel der Joint Global Ocean Flux Study (JGOFS) ist es, die Aufnahme des atmosphärischen CO2 in die Deckschicht der Ozeane, den Kohlenstofffluß bis zum Sediment und die bestimmenden Prozesse im Meerwasser zu untersuchen, um zukünftige Veränderungen vorhersagen zu können. Die Bedeutung und ehern ischen Reaktionen des ozeanischen Karbonatsystems sind gut untersucht, weniger Informationen gibt es über die organischen Substanzen im Meerwasser. Dies liegt einerseits an den relativ niedrigen Konzentrationen dieser Stoffe im Vergleich zu den anorganischen Verbindungen, hauptsächlich aber an der komplexen Zusammensetzung und Veränderlichkeit der Tausenden von organischen Verbindungen in der marinen Umwelt (Lee & Wakeham, 1989). Ziel meiner Arbeiten ist es, die Verteilung und Prozesse von Chlorbiphenylen als Modellsubstanzen zu studieren. Anfangs standen die methodischen Arbeiten zur Bestimmung von organischen Spurenstoffen im Meerwasser im Vordergrund. Die meisten organischen Verbindungen liegen im Meerwasser im Konzentrationsbereich unterhalb 1 ng dm-3 vor. Um hier verläßliche Ergebnisse zu erzielen, war es notwendig, kontaminationsfreie Probenahmesysteme und Labormethoden zu entwickeln. Ein wichtiger Schritt zur exakten Messung von individuellen Chlorbiphenylen (CB) gelang durch die Einführung der Multidimensionalen Gaschromatographie zur Trennung koeluierender CB. Diese Arbeiten bildeten den Schwerpunkt meiner Doktorarbeit (Schulz, 1990). In den folgenden Jahren standen die Studien zur Bestimmung der CB Verteilungen in Abhängigkeit von den biologischen und ozeanographischen Bedingungen im Mittelpunkt. Mit den von mir eingeführten Methoden gelang es erstmals, die Chlorbiphenyle in allen Kompartimenten einer ozeanischen Wassersäule (gelöste Phase, suspendierte Partikel, sinkende Partikel und Oberflächensediment) zu bestimmen. Hieraus konnte die Aufenthaltszeit von gelösten organischen Spurenstoffen in den oberen 1000 m der Wassersäule mit etwa 100 Jahren berechnet werden. Die Verteilung von CB im Ozean ist z.Z. nicht im 'steady state'. Die gelösten CB stellen mengenmäßig den größten Anteil - mit höheren Konzentrationen im Oberflächenwasser - dar. Auf geologischen Zeitskalen sollte das Vertikalprofil von CB der Nährstoffverteilung im Ozean ähnlich sein. Es wurde nachgewiesen, daß die biologische Produktion in den Deckschichten des Nordatlantiks und der Ostsee der entscheidende Faktor für die Verteilung von gelösten und suspendierten CB im Meerwasser ist. So waren nach einer Frühjahrsblüte in der Ostsee sowie im Mittelmeer über 90% der CB an Partikel gebunden. Dieser Prozeß und der Partikeltransport in tiefere Wasserschichten führen zu einer Akkumulation von CB in den Sedimenten. Der vertikale Partikelfluß von CB inidie Tiefsee ist m.E. bedeutender als die in der Literatur postulierte 'global distillation' von anthropogenen organischen Stoffen, die höhere Konzentrationen in den polaren Gebieten vorhersagt (lwata et al., 1994). Eine solcher Konzentrationsgradient ist in den hier beschriebenen Daten nicht erkennbar.

Description: Die in dieser Arbeit durchgeführte Amplitudenanalyse reflexionsseismischer Daten, welche im Januar 1988 im kanarischen Becken aufgenommen worden waren, wurde unter zwei Aspekten vorgenommen: Der geologische Aspekt dieser Arbeit war, neue Aufschlüße über die Entwicklung der ozeanischen Kruste im Untersuchungsgebiet der Saharan Seamounts zu erlangen. Bei einer früheren Bearbeitung dieser Daten fiel u. a. eine erhöhte krustale Reflektivität auf, welche auf eine verstärkte thermale Aktivität in diesem Bereich während der Krustenbildung am Mittelatlantischen Rücken vor ca. 140 Ma schließen ließ. Es wird vermutet, daß der Cape Verde Hot Spot dafür verantwortlich war (Ranero, et al., 1997). Die Ergebnisse der Amplitudenanalyse dieser krustalen Reflektivität geben Aufschluß über den Dichte- und Geschwindigkeitskontrast der Medien unter- und oberhalb der Reflektoren und grenzen daher die Vermutung über die Evolution dieser untersuchten ozeanischen Kruste ein. Die erzielten Ergebnisse der Amplitudenanalysen unterstützen die Vermutungen von Ranero ( 1997), daß der Cape Verde Spot die Entwicklung der ozeanischen Kruste beeinflußt hat. Der geophysikalische Aspekt dieser Arbeit lag darin, die Anwendbarkeit von Standardprozessingsektionen auf Amplitudenanalysen aufzuzeigen. Insbesondere bei geneigten Strukturen kann eine Standardprozessingsektion die für die Amplitudenanalyse notwendige Erhaltung der relativen Amplitudeninformation nicht mehr gewährleisten. Da das Standardprozessing jedoch das bisher schnellste und einfachste Verfahren ist, um seismische Sektionen zu erzeugen, ist es von Interesse, die Grenzen des Standardprozessings bezüglich der relativen Amplitudeninformation zu kennen. Für diese Arbeit wurde innerhalb des Profils Line A (s. Abbildung 1.1) in unmittelbarer Nähe der Saharan Seamounts eine ca. 250 km lange Sektion, welche eine Vielzahl an krustaler Reflektivität aufweist, standardmäßig bearbeitet. Aus dieser Sektion wurden nach der Endstapelung zwei Segmente für die weiteren Analysen ausgewählt, die charakteristische krustale Reflexionen enthielten, von denen außerdem Poststack Time Migrationen erzeugt wurden. Die Wellenformanalyse der untersuchten krustalen Reflektoren ergab, daß diese dünne Schichten mit einer maximalen Tiefenausdehnung von 100 m darstellen. Die Untersuchung der Dämpfungwirkung mit Hilfe der Spektrendivisionsmethode ergab, daß der Amplitudenverlust im Bereich der krustalen Reflektoren bei 10 dB lag, und dessen Kompensation fur eine Amplitudeanalyse unerläßlich ist. Die Amplitudenergebnisse des Standardprozessings wurden mit Hilfe einer True-Amplitude-Migration uberprüft. Dabei wurde deutlich, daß die im Standardprozessing verwendete sphärische Divergenzkorrektur, welche für horizontale Schichten definiert wurde (Newman, 1973), hochempfindlich gegenüber Geschwindigkeitsfehlern und Reflektorneigungen ist und hauptverantwortlich fur die unterschiedlich erzielten relativen Amplituden zwischen Standardprozessing und True-Amplitude-Migration war. Das Ergebnis der Untersuchungen bezüglich der Anwendbarkeit der Standardprozessingsektionen fur Amplitudenanalysen lautet, daß Amplitudenanalysen von Standardprozessingsektionen gute Ergebnisse bei der Untersuchung horizontaler Schichten und bei der Kenntnis eines exakten Geschwindigkeitsmodell (z. B. aus Fokussierunganalysen) aber nicht bei geneigten Schichten liefert.

Description: Mit Hilfe eines auf dem G-Modell (Berner, 1980; Westrich & Berner, 1984) beruhenden Verfahren wurde in einem Laborexperiment untersucht, ob sich ein natürliches Gemisch labiler partikulärer organischer Substanz (Gewebe von Mytilus edulis) und ein natürliches Gemisch refraktärer partikulärer organischer Substanz (Spülsaummaterial, fast ausschlieBlich Zostera marina) in ihrem Abbauverhalten beeinflussen, so daß ein beschleunigter Gesamtabbau des organischen Materials erfolgt. Das labile Material stellt einen Nahrungseintrag in das Sediment dar. Das refraktäre Material repräsentiert das sedimentäre Material, das bereits gealtert und frühdiagenetisch geprägt war. Die Bezugsgröße für das Verfahren war partikulärer organischer Kohlenstoff (POC). Es wurden drei Versuchsansätze benötigt: (1) Ein Ansatz, der nur labiles Material enthielt (labiler Einzelansatz), (2) ein Ansatz, der nur refraktares Material enthielt (refraktärer Einzelansatz) und (3) ein Gemischansatz, der labilen und refraktären partikulären organischen Kohlenstoff im Verhältnis 1:1 enthielt. Die für den labilen und den refraktären Ansatz ermittelten Abbaukurven wurden addiert (Summenkurve) und mit der Abbaukurve des Gemischansatzes, die mit 2 multipliziert wurde (Gemischkurve x 2), verglichen. Die Summenkurve dient als Bezugssituation. Mit diesem Verfahren war es möglich, eine Aussage über Änderungen im Gesamtabbau des organischen Materials zu machen. Der Vergleich der Summenkurve mit der Gemischkurve x 2 ergab für partikulären organischen Kohlenstoff, partikulären Stickstoff und aschefreies Trockengewicht keinen Unterschied. Die Hypothese, daß ein beschleunigter Gesamtabbau des organischen Materials einsetzt, wenn labiles Material mit refraktärem gemischt wird, wurde daher abgelehnt. Dieses Ergebnis schließt nicht aus, daß eine der beiden Substanzfraktionen schneller und die andere langsamer abgebaut wurde als im betreffenden Einzelansatz, so daß sich beide Effekte gerade kompensierten und der Gesamtabbau unverändert blieb. Das beschriebene Verfahren läßt sich auch auf Zeitreihen anderer Parameter anwenden. Für die gelösten anorganische Stickstoffverbindungen Ammonium, Nitrit und Nitrat ergaben sich dabei Unterschiede zwischen den Summenkurven und Gemischkurven x 2. Bei Versuchsbeginn setzten remineralisierende und nitrifizierende Aktvitäten im Gemisch der beiden Fraktionen organischer Substanz schneller ein als fOr die Summenkurve (Bezugssituation), wodurch die Ammonium- bzw. Nitrit- und Nitratkonzentration kurz nach dem Nahrungseintrag anstieg. Das Verhältnis von Ammonium zu Nitrit und Nitrat und die Summe der Ammonium-, Nitrit- und Nitratkonzentration war im Gemisch höher. Der Abbau des partikulären organischen Materials verlief stets in zwei Phasen. Während der ersten Phase dominierte der Abbau durch das Auslaugen von gelöstem, stickstoffreichem organischen Material. Dieser Vorgang war durch hohe Zerfallskonstanten des partikulären organischen Materials (labiler Ansatz und Gemischansatz ≥ 100 yr-1 ; refraktärer Ansatz: 1 - 35 yr-1) und gesteigerte Teilungsaktivität der Bakterien gekennzeichnet. Da das refraktäre Material bereits gealtert war, wirkte sich die Auslaugung im labilen und im Gemischanstz am stärksten aus. Die zweite Phase, in der ausschlieBlich mikrobieller Abbau stattfand, läßt sich durch kleinere Zerfallskonstanten charakterisieren, die für organisches Material, das nach dem Abbau der labilen Fraktion zuruckbleibt, typisch sind (0,4 - 4,4 yr-1 ). In dieser Phase blieben die Bakterienzellzahlen konstant und geringer als in der ersten Phase. Nur ein kleiner Anteil des über den gesamten Versuchszeitraum abgebaut organischen Materials wurde in bakterieller Biomasse festgelegt (Kohlenstoff: 〈 1,8%; Stickstoff: 〈 1,1%). Der größte Teil des abgebauten partikulären organischen Materiales wurde zum einen remineralisiert und zum anderen in gelöstes organisches Material umgewandelt.

Description: Sequences of sapropels intercalated with hemipelagic mud are a prominent feature of most eastern Mediterranean sediments. The most recent sapropel (S 1 ), recovered in a box core from the Medina Rise in the Ionian Sea, was sampled at ultra-high resolution to evaluate the paleoceanographic conditions during its formation, to characterise its organic matter and to determine post-depositional effects of diagenesis on the geochemistry. The paleoceanographic reconstruction was based on oxygen and carbon isotope compositions of planktonic foraminifera and planktonic foraminiferal census counts to estimate paleo sea surface temperatures. Combined, these results indicate a depleted surface water salinity of about 4 psu and, thus, also surface water density, which at least weakened vertical circulation and thus, bottom water ventilation during sapropel formation. However, sapropel formation may not have been caused by depleted bottom water oxygen levels alone. Significantly increased rates of primary production during times of sapropel deposition are inferred from enhanced barium accumulation rates. The immobility and stability of barium as barite in most Mediterranean sediments makes it a valuable proxy for paleoproductivity in this case. Lipid analyses were conducted for characterisation of sapropel organic matter and estimation of possible carbon sources. Results of the extractable lipids clearly indicate a predominantly marine origin, with dinoflagellates, coccolithophorid algae, other microalgae and eubacteria as main contributing organisms. Comparison with overlying oxidised samples reveals no enrichment of terrestrial organic matter. The ratio of unsaturated long-chain-ketones is strongly affected by sapropel oxidation, so that the derived paleotemperature estimates should used with caution. Elemental concentrations were measured to recognise effects of the post-depositional oxidation front prograding into the formerly anoxic sediment. As a consequence, the present thickness of the organic-rich layer is only a fifth of its original extent. The maximum dissolution effect of diagenetic reactions cannot explain the observed depletions in carbonate content in the sapropel. Decreased carbonate production during sapropel formation is therefore concluded. Diagenetic relocation of many redox-sensitive elements has occurred. Most elements expected to be associated with organic matter or sulphide-rich sediments display maximum concentrations above or below the present sapropel layer. Similarities are observed in the geochemical behaviour of Ni, Cu, Zn, and Co; and of Mo, V, and Sb. Se exhibits a large, sharp concentration peak and is inferred to be a useful marker for the present boundary of oxic to post-oxic conditions. A model of the oxygen-flux into the sapropel interval closely resembles the observed enrichments of oxidised elements. The sapropel is thus still being oxidised.

Description: Zur Unterscheidung verschiedener Sedimentationsprovinzen und zur Charakteri­sierung der rezenten Sedimentdynamik in der Laptevsee wurden die räumliche Verteilung der Tonminerale und die Zusammensetzung der Grobfraktion an 48 Ober­flächensedimentproben untersucht, die im Sommer 1993 während der russisch -deutschen Expedition TRANSDRIFf I auf dem Schelf der Laptevsee entnommen wurden. In der Laptevsee können drei Sedimentationsprovinzen unterschieden werden: 1. In der westlichen Lapevsee sind die Sedimente durch geringe Anreicherungen vonKaolinit im Verhältnis zu Illit gekennzeichnet. In der westlichen und zentralen Laptevsee sind die Sedimente besonders smektitreich. 2. In der östlichen Laptevsee sind die Sedimente im Verhältnis zu Illit sehr kaolinitarm; gleichzeitig treten hier Anreicherungen von biogenen Komponenten auf. 3. In der südöstlichen Laptevsee dominieren Illit und Chlorit; gleichzeitig sind hier Glimmer, Gesteinsfragmente, Pflanzenhäcksel und authigene Komponenten angereichert, insbesondere in den pleistozänen Flußrinnen von Y ana und Lena. Für die Verteilung der Tonminerale in den Oberflächensedimenten der Laptevsee sind sowohl Unterschiede im Sedimenteintrag der Flüsse als auch die sommerlichen Oberflächenströmungen von Bedeutung: Lena und Y ana tragen hauptsächlich lllit und Chlorit in die Laptevsee ein; infolge der ostwärts gerichteten Oberflächenströmungen sind diese Minerale besonders in der südöstlichen Laptevsee konzentriert, während Smektit, der im wesentlichen von Anabar und Khatanga geliefert wird, durch die Oberflächenströmungen nach Osten bis in die zentrale Laptevsee verteilt wird. Geringe Mengen an Kaolinit gelangen über Anabar, Khatanga und Olenek in die Laptevsee und sind nur in den pleistozänen Rinnen dieser Flüsse angereichert. Quarz und Feldspat sind die Hauptkomponenten der Grobfraktion. Anreicherungen von Hellglimmem, Tonschieferfragmenten, Pflanzenhäckseln und sehr feinem Quarz und Feldspat in den pleistozänen Rinnen der Flüsse spiegeln die rezenten Ablager­ungsräume der Flußfrachten wider. Die unterschiedliche Zusammensetzung der Oberflächensedimente erlaubt schließ­lich Rückschlüsse auf die Herkunftsgebiete der Sedimente im sibirischen Hinterland.

Description: Zusammenfassung Im Rahmen dieser Arbeit wurden Sedimente aus dem Meereis und vom Sehelfboden aus verschiedenen Regionen des Arktischen Ozeans untersucht. Um die Mechanismen des Sedimenteintrags in neugebildetes arktisches Meereis besser zu verstehen, wurde die Sedimentzusarnmensetzung sowohl im Meereis als auch am Sehelfboden in einem Eisbildungsgebiet der südwestlichen Karasee untersucht. Die Charakterisierung der im Meereis eingeschlossenen Sedimente wurde zur Rekonstruktion möglicher Transportwege des Meereises aus der Karasee in die angrenzende Barentssee, den zentralen Arktischen Ozean und die Framstraße verwendet. Neben den Sedimentproben aus dem Meereis und des Sehelfbodens der südwestlichen Karasee wurden weitere Sedimente vom Sehelfboden aus verschiedenen Buchten der Insel Novaya Zemlya und aus der zentralen Karasee bearbeitet. Aus der nördlichen Framstraße wurden ausschließlich Meereissedimente untersucht. (...)

Description: In dieser Arbeit wurde die laterale Auflösungsqualität reflexionsseismischer Daten untersucht. Dabei war der Ausgangspunkt durch das spezielle Meßsystem PASISAR gegeben, dessen Einsatz eine Verbesserung der Auflösungsqualität gegenüber konventionellen Meßkonfigurationen verspricht, die an der Wasseroberfläche gezogen werden. Der entscheidende Unterschied ist dabei die Zugtiefe des seismischen Streamers, der von der Wasseroberfläche in die Nähe des Meeresbodens abgesenkt wird. Durch das Tiefschleppen verringert sich die Distanz, die das seismische Signal von der Quelle zum Meeresboden und durch den Untergrund bis zum seismischen Streamer durchlaufen muß. Da der PASISAR-Streamer auf etwa 100 Metern Höhe über dem Meeresboden gezogen wird, kann der Laufweg des Signals für große Wassertiefen fast halbiert werden. Diese Reduktion des Laufweges wirkt sich gravierend (positiv und negativ) auf die Beschaffenheit der aufgenommenen reflexionsseismischen Daten aus. Einerseits ergeben sich durch das Tiefziehen des Streamers Schwierigkeiten und Nachteile. Die für die weitere Nutzung der Daten wichtige Information über die Position des Streamers (in Bezug auf die Position der Quelle) ist mit einem großen Meßaufwand verbunden. Weiterhin entstehen durch die Variation der Eintauchtiefe des Streamers Artefakte in der seismischen Rohdaten-Sektion (vertikale Undulation und horizontale Verschiebung der CMP-Geometrie). Diese Artefakte machen eine direkte Interpretation der Rohdaten unmöglich. Als minimales Datenprozessing ist eine sogenannte „geometrische Korrektur" erforderlich, die den Effekt der variierenden Eintauchtiefe des PASISAR korrigieren kann. Die rein technischen Schwierigkeiten beim Absenken des Aufnehmersystems haben bislang nur den Einsatz eines 1-KanalStreamers erlaubt. Somit sind Geschwindigkeitsanalysen nicht möglich. Andererseits bringt das Tiefziehen des Streamers erhebliche Vorteile bezüglich der Qualität der PASISAR-Daten mit sich. Die Reduktion der Laufwege und -zeiten wirkt sich positiv auf das Signal/Rauschverhältnis und das Frequenzspektrum des aufgenommenen Signals aus. Störgeräusche von der Wasseroberfläche und vom Forschungsschiff (Motorgeräusch) entfallen. Die spezielle Geometrie von Quelle und Empfänger (großer vertikaler Offset) hat zur Folge, daß Reflektorelemente mit hohen Neigungswinkeln besser erfaßt werden können als mit einem Oberflächenstreamer. Unabhängig von den zuvor genannten Vor- und Nachteilen unterscheiden sich die Daten eines Oberflächenstreamers von denen eines tiefgezogenen Streamers - bezüglich ihrer horizontalen Auflösungsgrenze - vor und nach einem Migrationsprozessing.

Description: Physikalische und chemische Eigenschaften eines Wasserkörpers wirken sich auf seine Dichte und somit auch auf seinen Brechungsindex aus. Fluidaustritte mit physikalischen und chemischen Anomalien wurden simuliert. Die Vermischung von Wasserkörpern mit unterschiedlichen Brechungsindizes wurde mit einer Schlierenoptik untersucht. Durch Experimente mit Temperatur- und Salzgehaltsanomalien war es möglich, die Empfindlichkeit der Schlierenoptik zu ermitteln. Für temperaturinduzierte Schlieren lag die Nachweisgrenze bei Δ 0,1°C. Die Entstehung von Schlieren durch Salzgehaltsanomalien konnte bis zu einer Salzgehaltsdifferenz von Δ 0,1 nachgewiesen werden. Mit Hilfe der gewonnenen Daten wurde ein optisches Auswerteverfahren entwickelt. Die Abweichungen des Brechungsindizes einer Schliere im Vergleich zu seinem Umgebungswasser konnte somit abgeschätzt werden. In Anlehnung an submarine Quellen wurden Experimente zu Fluidaustritten simuliert. Untersuchungen am Strömungskanal zeigten den Einfluß der Strömung auf die Vermischungsvorgänge. Es wurden sowohl SüBwasser- als auch Salzwasseraustritte untersucht und die unterschiedlichen Strömungsmuster charakterisiert. Der Einfluß biogener Aktivitäten und Strukturen auf den Austritt von Fluiden und Gasblasen wurde durch Experimente mit Muscheln dargestellt. Die von Arctica islandica freigesetzten Fluidmengen konnten mit Hilfe einer Bildverarbeitung quantifiziert werden. In Aktivitätsphasen können so 5,4 cm3 h-1 Porenwasser freigesetzt werden. Die Kalibrierung des optischen Verfahrens ermöglichte die qualitative und quantitative Auswertung biogen induzierter Schlieren. In Experimenten mit unterschiedlichen Muschelarten (Mytilus edulis, Arctica islandica, Saxicava arctica) wurden Pumpaktivitäten untersucht. Die Pumprate von Arctica islandica wurde mit Hilfe der Schlierenoptik bestimmt. Die Auswertung ergab eine Pumprate zwischen 0,16 cm3·s-1 und 3,0 cm3·s-1.

Description: In dieser Arbeit wurde der Einfluß von Polychaetenröhren auf die bodennahe Strömung untersucht. Ein besonderer Augenmerk galt dabei der Frage nach Erosion und Partikeldeposition im Einflußbereich dieser Röhren. Es wurde sowohl mit Proben lebender Polychaeten, als auch mit Nachbauten aus PVC in einem Strömungskanal gearbeitet. Ein Vergleich zwischen PVC-Stäben und echten Polychaetenröhren hat gezeigt, daß Struktur und Biegsamkeit der Röhren keinen maßgeblichen Einfluß auf das Strömungsfeld haben. Der Einfluß von drei verschiedenen Faktoren auf das Strömungsregime in Röhrenfeldern wurde genauer betrachtet. Diese Faktoren sind die Strömungsgeschwindigkeit, die Besiedlungsdichte und die Größe der Röhren. Die Strömungsgeschwindigkeit hat in dem Bereich zwischen 1 und 10 cm s-1 keine Auswirkungen auf die Strömungsmuster, die sich um Röhren bilden. In Feldern mit einzelnen Röhren oder geringen Bedeckungsgraden konnte eine Sedimentresuspension an der Röhrenbasis beobachtet werden. Es tritt ein komplexes und turbulentes Strömungsfeld um die Röhren auf. An der strömungsabgewandten Seite der Röhren entwickelt sich ein Wirbel, in dem Partikel zur Röhrenspitze transportiert werden. Im Strömungsschatten der Röhren bildet sich eine beruhigte Zone, in der sich erodiertes Material absetzt. Nimmt die Besiedlungsdichte zu, wird die Strömung innerhalb der Röhrenfelder abgebremst. Je dichter der Rasen, desto geringer die Strömung. Dabei kommt es zu einer zunehmenden Verschiebung des Nullpunktes der logarithmischen Strömungsgrenzschicht auf die Höhe der Röhrenenden. Die Hauptströmung gleitet dann über die Röhren hinweg. Verfolgt man die Strömung entlang eines Polychaetenrasens, tritt ein stark ausgeprägter Geschwindigkeitsgradient in den vordersten Zentimetern hinter der Anstromkante des Rasens auf. Hier wird die kinetische Energie der gerichteten Strömung unter Bildung von ungerichteten Turbulenzen dissipiert. Weiter hinten im Rasen schließt sich eine stark reduzierte, weniger turbulente Strömung an. In diesem Bereich findet keine Sedimentresuspension mehr statt. Es wurden zwei Polychaetenarten untersucht: Melinna cristata und Polyclora ciliata. Die Röhren der ersten ragen mehrere Zentimeter aus dem Sediment hinaus und haben einen mittleren Durchmesser von 5 mm. Die zweite Art baut Röhren, die maximal 2 cm aus dem Boden ragen und einen Durchmesser von 1-2 mm haben. Nach diesen Vorbildern wurden die Maße der PVC-Nachbauten gewählt. In der Simulation wurden einfache und regelmäßige Verteilungsmuster gewählt. Dabei hat sich gezeigt, daß bei Polychaetenrasen der Größenordnung von Melinna der Übergang von erleichterter Erosion zu beruhigten Strömungsverhältnissen bei einem Bedeckungsgrad zwischen 2 und 3% stattfindet. Das entspricht Populationsdichten von 800 bis 1100 Individuen pro Quadratmeter. In Feldern mit mehr als 3 600 Röhren pro m2, d.h. einem Bedeckungsgrad von 8%, ist die Strömung auf weniger als 20% ihres ursprünglichen Wertes reduziert. Bei der Größenordnung von Polyclora setzt dieser Übergang eher ein. Ein Bedeckungsgrad von 0,5 bis 1,0% reicht dafür aus. Dies entspricht Besiedlungsdichten von 1300 bis 2600 Individuen pro Quadratmeter. Die Strömung ist beim Bedeckungsgrad von 1,0% auf 10% reduziert und ab 11400 Individuen pro Quadratmeter, also unter 5% Bedeckungsgrad, gibt es keine Strömung mehr zwischen den Röhren. Für die Nährstoffversorgung der Polychaeten bedeuten die Auswirkungen der Röhre auf das Strömungsregime einen Vorteil. Bei geringen Besiedlungsdichten und einem schlechten Nährstoffangebot wird diese durch die Resuspension an der Röhrenbasis sowie durch den Partikeltransport zur Mundöffnung verbessert. Eine hohe Besiedlungsdichte bewirkt mit der Abnahme der Strömung zwischen den Röhren höhere Verweilzeiten der Nährstoffpartikel und eine erleichterte Partikeldeposition. Letztere kommt besonders depositfressenden Polychaeten zugute. Spionide Polychaeten, zu denen die Art Polyclora ciliata gehört, sind Opportunisten. Sie gehören zu den Erstbesiedler auf gestörten Sedimentflächen. Dort bilden sie dichte Rasen, in denen sich organisches Material ansammelt. So wird der Untergrund für die weitere Besiedlung durch komplexere Lebensgemeinschaften vorbereitet.

Description: Die Eisenkonzentrationen der säurelöslichen Festphase und die Redoxübergänge des Eisens wur­den in den oberen 15 cm von Tiefseekernen aus dem westlichen, nördlichen, südlichen und zen­tralen Arabischen Meer gemessen. Zur Bestimmung der Eisengesamtkonzentrationen und der Fe(Il)/Fe(IIl)-Verteilungen wurden eine polarographische und eine photometrische Methode mo­difiziert und angewendet. Darüber hinaus wurde eine neues Verfahren zur polarographischen Fe(II)-Messung entwickelt. Die Daten wurden im Zusammenhang mit weiteren biogeochemischen Parametern wie Oz-, Nähr­stoff- und Corg-Konzentrationen sowie benthischen Zehrungsraten interpretiert, um Aufschluß über wirksame Steuerprozesse sowie regionale und saisonale Einflüsse zu erhalten. Das Fe(Il)­Signal in den Sedimentkernen des Arabischen Meeres weist regionale sowie saisonale Unter­schiede auf, induziert durch Auftriebsereignisse während des Sommermonsuns. An den Stationen im westlichen, nördlichen und zentralen Arabischen Meer zeigt das Fe(II)­Signal im Einklang mit gemessenen Po/-- und NH/-Profilen eine Anomalie im oxischen Bereich (0 - 1 cm) der Oberflächensedimente. Diese Ergebnisse werden mit Berechnungen zweier Model­lansätze verglichen, in denen einerseits kinetische und andererseits diffusive Prozesse im Sedi­ment berücksichtigt werden. Obwohl sich Abweichungen zwischen gemessenen und berechneten Fe(II)-Konzentrationen ergaben, konnte das Auftreten eines Fe(Il)-Signals in oxischen Oberflä­chensedimenten des Arabischen Meeres prinzipiell bestätigt werden. Es zeigte sich, daß diese Fe(II)-Anomalie entweder durch die Fe(III)-Reduk'tion in Anwesenheit von 02 oder durch Inho­mogenitäten im Sediment (anaerobe Mikroumgebungen) hervorgerufen werden können. Aus der Synthese beider Modellberechnungen kann die Vorstellung eines heterogenen Sediments entwik­kelt werden, indem Bereiche mit reaktivem organischem Material auftreten, wo Fe(Il)-Reduktion in Anwesenheit von 02 ablaufen kann.

Description: During the TRANSDRIFT I expedition aboard the icebreaker "IVAN KIREYEV" to the Laptev Sea (northern Siberia, Arctic Ocean) in 1993, 32 surface samples of box corers were taken. In the surface samples 43 species of benthic foraminifer and one species of planktic foraminifera were determined. The benthic foraminifera fauna was found to be low divers and dominated by agglutinated foraminifera. According to the abundances and the diversities the Laptev Sea can be divided into three different areas; the north-eastern, south-eastern and western Laptev Sea. In the western Laptev Sea the highest abundances with up to 5200 specimens/100 g and the highest diversities are found, while the lowest abundances (up to 220 Ind./100 g) and lowest diversities (up to 1.8) occur in the south-eastern part of the Laptev Sea in the area of the main outflow of the Lena- and Yana rivers. The good preservation of the calcareous benthic foraminifera and the few broken specimens led to the conclusion that the calcite dissolution is not of great importance in the Laptev Sea shelf area. The performed statistical analysis of the fauna showed that there is a close relationship between the faunas and the depth. This could be caused by riverine water in parts which are shallower and nearer to the land, as well as by the effect of "ice gouging" of icebergs in the deeper parts of the Laptev Sea.

Description: General aspects of particle transport within the abyssal near-bottom water column [ up to 1000 meters above bottom (mab)] and within abyssal surface sediments of the Northeast Atlantic (Porcupine Abyssal Plain) and of the Arabian Sea have been investigated using natural particle-reactive radiotracers (234Th and 210Pb). lt is assumed that food supply controls the composition of the benthic community which, in turn, determines bioturbation intensity. Bioturbation intensity was investigated on different time scales using 234Th and 210Pb (234Th: 100 d; 210Pb: 100 yr). The intensity of biogenic particle mixing of surface sediments in the Arabian Sea was positively and negatively related to increasing food supply on the time-scales of 100 d and 100 yr, respectively. On a time-scale of 100 yr a negative relationship between macrofauna abundance and bioturbation intensity was observed. There was a positive relationship between the density of spoke traces and bioturbation intensity. Low food supply in the southeastern Arabian Sea seems to promote the selection of large infaunal benthic organisms with long particle-transport step lengths (spoke-trace producers) whereas high food supply in the northwestern Arabian Sea seems to promote the selection of infaunal macrofauna with short step lengths and presumably long rest periods. Thus, a lower abundance of large organisms may cause more rapid mixing than a higher abundance of small organisms. These results indicate that single components of the benthic community may dominate the distribution of bioturbation intensity in a given region. There is no a priori reason to assume that there is a general positive relationship between particulate-organic-carbon fluxes (food supply) and bioturbation intensity in all parts of the ocean. For the investigation of the near-bottom water column it was subdivided into the first meter above bottom, the benthic mixed layer (BML) and the layer above the benthic mixed layer up to the upper boundary of the bottom nepheloid layer (BNL). This subdivision was based on the distributions of total particulate matter, transmission, potential temperature and 234Th. The interplay of disaggregation and aggregation within the first meter above bottom and subsequent resuspension of rebound particles at the sediment-water interface are proposed to be the principal reasons for high particle-mass concentrations and increased freshness of particulate matter (PM) within the first meter above bottom. The BML, exhibiting thicknesses of ≈ 10 - 65 m, was characterized by more or less uniform distributions of transmission and/or potential temperature. In the BNL above the mixed layer the composition and distribution of PM is governed by lateral advection, settling, turbulent diffusion and presumably decomposition of PM (see below). A one-dimensional steady state box model was developed to investigate 234Th and particle cycling within the abyssal BNL and surface sediment. Mean particle residence times in the BML and in the resuspension zone of the surface sediment with respect to net transports out of these compartments suggest the BML and the adjoining compartments (upper BNL and resuspension zone of the surface sediment) to be a highly dynamic system with respect to particle cycling and sorptive reactions on time scales of several days up to a few weeks. Modelling results and comparison of the measured downward flux of settling particles with the calculated turbulent-diffusive upward flux of suspended PM indicate virtually simultaneous net upward and downward fluxes of 234Thpart and PM across the upper and lower boundaries of the BML, respectively. This finding requires PM to feed the BML presumably during sedimentation pulses which cause a transient non-steady state situation. An alternative source of PM is adsorption of dissolved organic matter (DOM) onto particles. Moreover, significant net decomposition / dissolution of PM in the upper BNL is implied. This result suggests that decomposition/dissolution of PM in the BNL should be considered in future studies of biogeochemical cycles in addition to particle decomposition/dissolution in the sediment. The BML is proposed to be a decisive filter for the exchange of matter and biogeochemical information between the ocean 's interior and the sediment. The roportion of the BML within the BNL and the thickness of the BNL are important controls of this exchange.

Description: The flexure of the lithosphere due to the load of the Canary Islands has been modeled in order to investigate a possible influence of the flexural subsidence/uplift pattern on mass wasting processes across the adjacent west Saharan continental slope. Gravity modelling has been used to constrain the effective elastic thickness, Te, of the lithosphere, which determines the extension of the flexural moats. A 3-D finite element method was applied to flexure models including spatially varying infill density and Te of the lithosphere. A new analytical method has been developed for solving the same problem in 2-D. Comparisons of the results of both methods showed that the numerical method is very accurate (deviations about 0.1 %). The numerical 3-D method was used to compute the flexural deformation due to the load of the Canary Islands. It was possible to take into account that the flexural deformation beneath the volcanic edifices is filled with dense basalts and gabbros, whereas the adjacent moats are filled with less dense sediments and water. By comparison, models based on uniform infill densities overestimate the flexural deformation in some regions by 〉 100%. The effective elastic thickness of the lithosphere has been estimated from a comparison of modeled and observed free-air gravity anomalies. For this purpose, a surface gravity data compilation has been edited by comparison with high-resolution satellite gravity data (Sandwell et al., 1995). Evaluation of the free-air gravity anomalies associated with the western and central Canary Islands and their moats revealed an effective elastic thickness of the lithosphere of 32 km. This value is in agreement with values expected from the thermal age of the underlying lithosphere (Bodine et al., 1981), but is significantly higher than the former published values of 20 km (Watts, 1994) and 23 km (Dafiobeitia et al., 1994). It has been shown that major reasons for this discrepancy include the introduction of more realistic density distributions for sediments and volcanic edifices and the larger data base of the free-air gravity anomalies. The gravity edge effect associated with the west Saharan margin has been used to infer on Te of the underlying rifted continental lithosphere. The free-air anomalies can be best explained with a low-Te ( 〈 10 km) rifted continental lithosphere adjacent to a high-Te (〉 20 km) oceanic lithosphere with respect to the sedimentary load. However, Te of the rifted lithosphere with respect to the load of the Neogene Canary Islands could not be estimated by this approach. Predictions on the flexural deformation due to the load of the Canary Islands along the west Saharan margin have been compared with the Neogene sedimentary stratigraphy: The continental slope in the vicinity of DSDP Site 397, located 100 km south of Gran Canaria, is predicted to have been flexurally oversteepened by 0.4-0.8° as consequence of the emplacement of the Canary Islands. The volcanic edifice of Gran Canaria caused 60 % of this flexural deformation, the East Canary Ridge 30 % and the volcanic edifice of Tenerife 10 %. At DSDP Site 397, an early to middle Miocene 500 m thick interval of slumped sediments is separated by a 100 million year-long erosional hiatus from early Cretaceous mudstones ( von Rad et al., 1979). The erosional escarpment at the lower slope, covered by Neogene sediments, is aligned concentrical to Gran Canaria (Hinz, 1979). Mass wasting at the continental slope and the emergence of Gran Canaria and the East Canary Ridge are roughly contemporaneous (von Rad et al., 1979). Combining sedimentological data and flexure modelling results, the following plausible hypothesis on the development of the Neogene stratigraphy at the west Saharan continental slope can be drawn: Flexural oversteepening of the continental slope due to the emergence of Gran Canaria mainly caused the mass wasting sedimentation at Site 397 and down-slope erosion is responsible for the 100 Ma hiatus before early /middle Miocene debris flows were deposited at this site.

Description: The following work presents crustal models derived from wide-angle data from the projects TICOSECT and COTCOR. These projects continue extensive geoscientific efforts to illuminate the genesis of the Middle American landbridge and the effects generated by the subduction of different crustal segments of the Cocos plate and the Cocos Ridge under the Caribbean plate, the western border of which is Costa Rica. First, the known facts about tectonics and geology in Costa Rica and the Pacific offshore area are documented, summarising earlier work. Based on the data acquired in 1995 and 1996, two long crustal models and several others were developed for the central and southern part of Costa Rica. They show steep subduction angles in the middle part (normal and seamount dominated oceanic crust) and shallow subduction angles in the southern part (Cocos Ridge), where the slab is believed to be involved in the lack of volcanic activity during the past 5 ma. The extension of the ophiolites detected in central Costa Rica within the wedge is shown by a new 3-dimensional tomographic approach based on refraction data from the Gulf of Nicoya. The velocity models do not support former theories characterising this wedge as an accretionary structure, while an erosive character of the subduction zone is stressed. The influence different types of subducting oceanic crust, as observed off Costa Rica, have on earthquake generation can be described in quality, based on the models and known areas of earthquake generation. The subduction of the seamount dominated segment of the crust generates a frequent occurrence of shallow quakes beneath the wedge in central Costa Rica. The southern Costa Rica transect profile extends from the Middle American Trench on the Pacific side to the Caribbean coast of Costa Rica. It shows the subduction of the more than 12 km thick Cocos Ridge to a depth of 35 km. The Pacific wedge is divided into three segments extending into the magmatic arc of the Talamanca Cordillera. The middle part of the wedge contains an igneous basement showing a tendency of uplift towards the Osa peninsula. The existence of a "slab window" beneath southern Costa Rica is indicated by an absence of earthquakes deeper than 50 km and high densities in the lower part of the Isthmus, while the Caribbean Mohorovicic' discontinuity, identified in northern and central Costa Rica by other researchers, is indicated at a depth of app. 35 km according to gravimetric modelling. The available geophysical data does not indicate a strong change of the properties or structures at the transition from the landbridge to the Caribbean Plate, which leads to the assumption that the main part of the Middle American landbridge is built from thickened Caribbean crust.

Description: A new model of cone sheet dike formation is presented and constrained based on the results concluded from an integrated study of the structure, petrology, stratigraphy, and Ar-isotopic compositions of a cone sheet dike swarm and its environment, the fill of the Miocene Tejeda caldera on Gran Canaria, Spain. The main results of this study are as follows: The Tejeda caldera (-20 km diameter) formed synchronous with eruption of ignimbrite Pl at 14.1 Ma and was subsequently filled with minor epiclastic sediments and with predominating widespread, up to 100 m thick cooling units of extremely welded, dense ignimbrites and lava flows (comenditic trachytes, comendites and pantellerites) of the Montafia Horno and the overlying Montafia Tirma Formation (comenditic trachytes, peralkaline trachytes, phonolites). Laser-40 A1ß9 Ar single feldspar grain dating indicates eruption of 5 of the oldest exposed intracaldera ignimbrites between 13.61 ±0.07 and 12.97 ±0.24 Ma and concurrent intrusion of 2 dikes into the caldera fill at 13.45 ±0.12 and 12.86 ±0.08 Ma. Eruption of these intracaldera ignimbrites and intrusion of the dikes was contemporary with eruptions of extracaldera ignimbrites of the Upper Mogan Formation, but prior to intrusion of the cone sheet dike swarm. The absence of major faults indicates that the caldera fill behaved as a rigid plate when intrusion of cone sheet magmas started at the base of the caldera fill and caused central uplift, respectively doming or bending over the central area. Bending of a plate, respectively the caldera fill, causes a differential stress field, which is tensional in the upper half and directed radial and tangential, whereas the forces in the lower half of the plate are compressive in radial and tangential direction. Failure of the plate, respectively the caldera filling rocks, results in formation of a conical crack, which begins at the surface predominantly as a tensional crack and propagates downwards with increasing shear component to the circumference of the source of central uplift, respectively the intrusion at the base of the caldera fill. Intrusion of the magma into the fracture resulted in the formation of a cone sheet dike. Detailed structural analysis of about 2000 cone sheet dikes reveal an average dip of 43° (〈1000 m a.s.l.) decreasing to 37° (〉 1000 m a.s.l.), which compares weil with experimentally observed cracks developing in rigid concrete plates punched from the bottom. Radial cracks occur as a consequence of the tensional forces in the upper half of the plate, and may result in radial dikes when the cracks propagate downward and intersect the intrusion. The model reveals that about 246 km3 of trachytic and 77 km 3 of younger, peralkaline trachytic and late phonolitic magma intruded as cone sheet dikes into the caldera fill. Radiometrie ages of feldspars indicate intrusion of trachytic cone sheet dikes before 9.65 ±0.03 Ma, whereas intrusion of peralkaline trachytic and phonolitic cone sheet dikes occurred during a period that lasted at least from 〉9.65 ±0.03 Ma until 7.40 ±0.22 Ma. Intrusion of cone sheet dikes was contemporary with extrusive activity of the Fataga Group. Cone sheet dike rocks reflect chiefly two distinct compositional patterns: (1) a first order temporal evolution during a roughly 4.8 Ma long period from trachytic to peralkaline trachytic and phonolitic cone sheet magmas and (2) a second order variation reflected in up to 3- to 6-fold enrichment of incompatible elements (i.e. Zr, Nb, LREE, Th, Y, Rb) in the most fractionated magmas. This second order variation is due to variable degrees of fractionation, chiefly of alkali feldspar and minor biotite and Fe-Ti oxides, during residence in a small (〈l km 3 ), sill-like magma chamber at the base of the caldera fill, which causes the uplift of the fill and eventually the generation of the cone fracture. Fractionation proceeded until the cone fracture intersected the reservoir and magma was extracted into the new cone sheet dike. Replenishment of magma from a major magma reservoir located at greater depth, resulted in resurgent uplift brought about by the small magma chamber and formation of a new cone sheet dike. Comparison of the number of cone sheet dikes with time it took to form the cone sheet dike swarm indicates a cycle (intrusion, uplift, fractionation, cone shaped fracture and formation of a new cone sheet dike) of approximately 5000 years.

Description: Baitoushan is an intraplate stratovolcano, located on the border between China und North Korea (42°N/128°E). The volcanic activity is associated with the continental rift system of the North East Asian mainland. The ea. 1OOO AD eruption of Baitoushan volcano began with a Plinian eruption phase associated with pyroclastic flows. The ejecta contains of juvenile white to grey, highly vesiculated, crystal poor pumices and pumice clasts, whereby ~1 % are light-dark-colored banded pumices. The lithic components are fragments of older basalt and trachyte lava flows of the stratocone and of syenite intrnsions. The explosivity of the emption decreased during the second eruption phase. The proximal agglutinate (hot fallout) and pyroclastic flows consist of dark colored, crystal rich pumices and welded glass shards. Approximately 95 % of the bulk eruption volume was erupted during the first eruption phase, and the ejected volcanic ash within the Plinian eruption column is estimated to have entered the stratosphere. The border between troposphere and stratosphere at 42°N latitude is at a height of ~13 km. The height of the Plinian eruption cloumn is estimated to be ≤ 25 km, based on the distribution of the maximal pumice clasts in the proximal fallout fan (isopleth). The fallout fan covers an area of ≤ 15 x 10s km2, and extended as far as 1000 km to the east. The thickness distribution of the fallout is based on fieldwork in China and North Korea for the proximal and piston core data (literature) from the Sea of Japan for the distal deposits. Based on the relation between fallout thickness and square root of the fallout area, after Fierstein & Nathenson (1992), a tephra volume of 96 ± 19 km3 has been calculated. This tephra volume corresponds to a magma volume (DRE) of 24 km3 ± 5 km3. During the Baitoushan eruption, 94% peralkaline rhyolitic and trachytic comendites, 5% trachytes and 1 % trachyandesites has been erupted. The comendites contain of ~3 vol % phenocrysts: anorthoclase 〉 hedenbergite 〉 fayalite 〉 Fe-Ti-Oxide 〉〉 apatite ± quartz. The trachytes contain 10 - 20 vol% phenocrysts: anorthoclase 〉 hedenbergite 〉 fayalite 〉 Fe-Ti-Oxide. The anorthoclase crystals typically showing sieve textured cores, mantled by an idiomorphic rim. The trachyandesites a phenocryst assemblage of plagioclase 〉 olivine (e.g. Fo 78) ≥ augite. The trace element composition of the Baitoushan magmas show decreasing Sr, Ba, Sc, and Eu concentrations from trachyandesite (Sr ≤ 60 ppm) to comendite (Sr ≤ 20 ppm). In contrast to incompatible trace elements (e.g. Zr) showing a strong increase from trachyandesitic (Zr ≤ 500 ppm), trachytic (Zr 500-900 ppm), to comenditic trachyte (Zr 800-1400 ppm) and comenditic rhyolite (Zr 1500-2400 ppm). The comendite magma appears to have been generated by fractional crystallisation from a trachyte magma, as shown by fractionation calculations, based on fractional crystallization models. The postulated trachyte magma is exclusively represented by melt inclusions in phenocrysts of the comendite.The comenditic rhyolite magma is interpreted to have been located at a depth od approximately 4 km. It was underlain by a trachyte magma, generated by fractional crystallization from a basaltic parental magma, resembling the Zr-rich Gaima Plateau basalts. A compositional gap of major- and trace elements of the comenditic rhyolites and the trachyte, cannot be explained by fractionation models. They are interpreted to represent two separate magma batches. The comenditic trachyte was generated by the mixing between the comenditic rhyolite and the trachyte magmas. Mixing of comenditic rhyolite and trachyandesite magmas took place during the ca. 1000 AD eruption (syneruptive) as indicated by mixing textures (banded pumice). The injection of trachyandesite into the top of the compositionally zoned magma column offers a viable mechanism for triggering the massive 1OOO AD eruption. The mass of volatiles emitted to the atmosphere during eruption was estimated, based on the petrologic method after Devine et al. (1984) and Sigurdsson et al. (1985). The average water content in the comenditic matrix glass is 1.5 wt%, and 0.5 wt% in the trachytic matrix glasses. The comenditic melt inclusions contain ~ 5.2 wt% H2O. Melt inclusions in feldspar and quartz present the highest halogen concentrations: Cl between 3060 and 5800 ppm, F between 2630 and 6200 ppm. The comenditic matrix glasses is separated into a halogen-rich group (Cl 4400 ppm and F 3500 ppm) and halogen poor group (Cl 4000 ppm and F 2300 ppm). Only 20 % of all S analyses of the comenditic matrix glasses and melt inclusions lie above the detection limit (≥ 250 ppm S). The difference between pre- (melt inclusions) and post-eruptive (matrix glasses) water content is 3.7 ± 0.6 wt% H20 (SIMS). In view of the fact that the elements Cl, F, and S show heterogeneous distribution in the comenditic melt, the differences between pre- and posteruptive halogen contents are 909 ± 90 ppm Cl, and 1863 ± 280 ppm and 302 ± 40 ppm F. The difference for S has been estimated based on the maximal S content of the melt inclusion and the detection limit, resulting 205 ± 40 ppm S. The mass of volatiles emitted during the Baitoushan eruption has been estimated after the mass balance calcultion from Gerlach et al. (1994). The volatile yield to the atmosphere is 1796 ± 460 megatons H2O, 45 ± 8 megatons chlorine, 42 ± 13 megatons fluorine, and 2 ± 0.6 megatons sulphur. No paleoclimatic records are known for the Baitoushan eruption (historic records or sulfate layers in Greenland ice cores). The magnitude of the ea. 1000 AD Baitoushan eruption, was certainly comparable to Tambora (1815 AD) and Krakatau (1883 AD), which caused temporary climate changes. The ea. 1000 AD eruption of Baitoushan volcano was thus one of the largest eruptions of the last 2000 years and therefore can be expected to have had a substantial, shortlived effect on climate during that time.