ALBERT

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: 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 ;

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

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.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

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.").

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

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 ;

Description: thesis

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.

Description: thesis

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.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

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.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

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.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

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.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

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

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

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: The cores and dredges described in this report were taken during the Vema 2 Expedition from July to December 1953 by the Lamont Geological Observatory, Columbia University from the R/V Vema. An approximate total of 12 cores, dredges and camera stations were recovered and are available at Lamont-Doherty Earth Observatory for sampling and study.

Description: We determined the isotopic composition of oxygen in marine diatoms in eight deep-sea cores recovered from the Atlantic sector of the Southern Ocean. The analytical reproducibility and core-to-core consistency of the isotopic signal suggests that diatom delta18O can be used as a new paleocenographic tool to reconstruct past variations in surface water characteristics and to generate 18O -isotope-based stratigraphy for the Southern Ocean. The data indicate that diatom delta18O reflects sea surface temperature and seawater isotopic composition and that diatoms retain their isotopic signal on timescales of a least 430 ka. The delta18O analyses of different diatom assemblages reveal that the isotopic signal is free of species effects and that the common Antarctic species have the same water-opal fractionation. The transition from the last glacial maximum (LGM) to the Holocene is fully recorded in high sedimentation rate cores. An 18O enrichment during the LGM, a post-LGM meltwater spike and an input of meltwater during the late Holocene are the main isotopic features observed in down core records. The origin of this meltwater was very likely melting icebergs and/or continental ice or by melting sea ice that had accumulated snow. The most pronounced meltwater effects are recorded in cores that are associated with the Weddel gyre. Our results provide the basis for extending isotope studies to oceanic regions devoid of carbonate; further, isotopic stratigraphies may be constructed for records and regions where they were previously not possible.

Description: Under present climate conditions, convection at high latitudes of the North Pacific is restricted to shallower depths than in the North Atlantic. To what extent this asymmetry between the two ocean basins was maintained over the past 20 kyr is poorly known because there are few unambiguous proxy records of ventilation from the North Pacific. We present new data for two sediment cores from the California margin at 800 and 1600 m depth to argue that the depth of ventilation shifted repeatedly in the northeast Pacific over the course of deglaciation. The evidence includes benthic foraminiferal Cd/Ca, 18O/16O, and 13C/12C data as well as radiocarbon age differences between benthic and planktonic foraminifera. A number of features in the shallower of the two cores, including an interval of laminated sediments, are consistent with changes in ventilation over the past 20 kyr suggested by alternations between laminated and bioturbated sediments in the Santa Barbara Basin and the Gulf of California [Keigwin and Jones, 1990 doi:10.1029/PA005i006p01009; Kennett and Ingram, 1995 doi:10.1038/377510a0; Behl and Kennett, 1996 doi:10.1038/379243a0]. Data from the deeper of the two California margin cores suggest that during times of reduced ventilation at 800 m, ventilation was enhanced at 1600 m depth, and vice versa. This pronounced depth dependence of ventilation needs to be taken into account when exploring potential teleconnections between the North Pacific and the North Atlantic.

Description: This collection includes data on the distribution of clay minerals and smectite content of surface sediments from the Atlantic Ocean.

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: 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.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Lonestone abundances in CRP-1 were investigated using three methods: core examination at Cape Roberts Camp, analysis of digital core images and follow-up core examination. For all images of split-core, we determined size and depth of every detectable lonestone larger than 3 mm. Lonestone abundance decreases exponentially with clast size. Although no significant depth-dependent variations in lonestone size distribution were detected, a strong 0.5-0.7 m abundance periodicity, of unknown origin, is evident within diamicts. Lonestone volume percentage was estimated from size distribution: most size classes contribute approximately the same volume to the total. Sizes 〉16 mm have rare enough lonestones that their counts are nonrepresentative when based on short intervals of split core. This problem does not affect total counts significantly, but the volume analysis needs to be confined to 〈= 6 mm lonestones to avoid instability induced by rare and nonrepresentative larger lonestones. If lonestone abundance can be used as an indicator of glacial proximity, then our CRP-1 lonestone abundance logs confirm the overall character of previously inferred variations in relative distance to the ice margin. Large-scale changes in lonestone abundance also reflect the CRP-1 sequence stratigraphy, with individual sequences generally characterised by basal lonestone-rich diamict overlain by lonestone-poor sands and muds. The relationship between glacial proximity and lonestone abundance within diamicts and within sand-mud intervals is, however, less certain. For example, two or three gradual lonestone increases may indicate regressions during glacial advances, in contrast to the more common CRP-l pattern of dominantly transgressive sequences.

Description: CoreScan images were examined to determine the origin of breccias in the CRP-1 core. Breccias occur throughout the core. but are dominant deformation features in the upper 85 m. Breccia textures, boundaries and texture arrangements suggest that in situ fracturing and horizontal planar shearing are important deformation mechanisms in the upper part of the Miocene section. Forceful injections of silt and clay into fractures point to dewatering of overpressurised sediment. Breccias located below 55 metres below the sea floor (mbsf) occur associated with soft-sediment deformation, which is absent in younger intervals of the core. Deformation styles interpreted from the breccia textures, their downcore distribution, and the relations of breccias with sequence boundaries and lithologies, such as diamictites and graded beds, suggest brecciation occurred as a result of subglacial shearing and mass-movement processes. These mechanisms were also proposed for breccias and soft sediment deformation features observed in other McMurdo Sound cores. Subglacial shearing was a possible cause for the development of two thick brecciated intervals at ~44 and at ~79 mbsf, whereas slope failure and redeposition was probably the cause of brecciation below ~85 mbsf.

Description: Stable isotope records, and sedimentological and organic-geochemical investigations of marine sediments from the east Greenland Sea at 70°N provide important information about glacial-interglacial variations of paleoenvironments through the last 225 kyr. The oxygen isotope records established on the planktonic foraminifer N. pachyderma sin. show some excursions from the global climate pattern, probably due to local/regional overprint by meltwater supply. The cold, low-saline East Greenland Current and fluctuations in sea-ice covering were a crucial element controlling the carbonate production in the subsurface/surface water column in the east Greenland Sea over the last 225 kyr. The beginning of Termination Ia is AMS 14C dated at about 15.8 kyr B.P. and interpreted as a Greenland Ice Sheet meltwater signal. The stage 2/3 boundary is dated at about 25 kyr B.P. The timing of the onset of the last deglacial meltwater event is about 800 years earlier than that of the Barents Shelf Ice Sheet meltwater signal recorded in the Fram Strait. Several major pulses of increased supply of coarse-grained terrigenous material by glacio-marine processes occurred during the last 225 kyr. The supply of coarse-grained ice-rafted debris at the East Greenland continental slope reached maximum values during the last glacial maximum (stage 2/Weichselian, 15-19 kyr B.P.). The drastic climatic change and the gradual retreat of continental ice masses/glaciers during the last deglaciation (Termination I) are clearly documented in the marine sedimentary sequences from shelf and upper slope environments. This process resulted in distinctly decreased supply and deposition of ice-rafted debris in the open shelf-upper slope environments. During Termination I, the sea-ice cover also decreased, causing an increase in surface-water productivity, indicated by increased organic carbon and biogenic opal deposition.

Description: High-resolution stable oxygen and carbon isotope and sedimentological investigations were carried out on four west-east profils at the East Greenland continental margin between 68° and 75°. The sediment cores represent distinct flacial/interglacial palaeoclimatic episodes over the past 190 ka. Based on oxygen isotope stratigraphy and AMS 14C dating, our data can be well correlated with the global climate record. However, there are some excursions from the global climate curve suggesting a local/regional overprint by meltwater events of the Greenland Ice Sheet, especially at the beginning of isotope stage 3 and during Termination I. Distinct high-amplitude variations in supply of ice-rafted debris (IRD) indicate repeated advances and retreats of the Greenland Ice Sheet, causing fluctiations in the massive production and transport of icebergs into the Greenland Sea. During the last 190 ka, a number of IRD peaks appear to be correlated with cooling cycles observed in the GRIP Greenland Ice Core. Drastic events in iceberg discharge along the East Greenland continental margin recurred at very short intervals of 100-300 years (i.e. much more frequently than the about 10 000 years associated with Heinrich events), suggesting short-term collapses of the Greenland Ice Sheet on these time-scales. These late Weichselian Greenland Ice Sheet oscillations appear to be in phase with those in the Barents Sea area. Maximum flux rates of terrigenous (ice-rafted) material were recorded at the continental slope between about 21 and 16 ka, which may correspond to the maximum (stage 2) extension of glaciers on Greenland. The beginning ot Termination I is documented by a distinct shift in the oxygen isotopes and a most prominent decrease in flux of IRD at the continental slope caused by the retreat of continental ice masses.

Description: Samples of Quaternary through Miocene diatomaceous sediment and siliceous sedimentary rock from the Japan Sea (ODP Leg 128, Site 799) were examined to determine the origin of bitumen encountered during drilling, whether previously published studies using Rock-Eval pyrolysis have accurately assessed organic matter type and maturity, and if evidence exists to postulate the presence of a Kuroko-type massive sulfide deposit at depth or along depositional strike. Whole-rock total organic carbon:total nitrogen ratios have values ranging from 31 to 4. Elemental atomic H:C and O:C kerogen ratios decrease from ca 1.3 and 0.3, respectively, in Quaternary and Pliocene samples to 1.2 and 0.1, respectively, in samples obtained from the bottom of the hole. The bitumen ratio of these rocks increases from 50 mg bitumen/g OC at 700 mbsf to 150 mg bitumen/g at 1000 mbsf. The kerogen in these samples comprises a mixture of marine and terrigenous organic material that reaches the earliest stages of catagenesis in the bottom part of this hole. The bitumen is dominated by asphaltenes, resins and polar components. Because these compounds have very high boiling points, Rock-Eval pyrolysis does not assess the thermal maturity, or organic matter type accurately in the early stages of catagenesis. The bitumens have a very low thermal maturity and the observed degree of thermal alteration is consistent with the modern geothermal gradient in the Kita-Yamato trough.

Description: Sediments and rocks recovered in CRP-1 coring operations contain relatively little organic matter (average 0.4% TOC) and very small amounts of solvent-soluble organic matter ( average 60 µg bitumen/g rock). The kerogen recovered from these rocks has atomic H:C ratios that range from 0.7 to 1.0 and atomic O:C ratios that range from 0.14-0.22. This range of values could be produced by mixing coal detritus with aquatic organic matter. Coal with the O:C ratios necessary to produce the kerogen present in the CRP-1 samples occurs in outcrops of the Permian Beacon Supergroup proximal to the drillsite.

Description: We construct age models for a suite of cores from the northeast Atlantic Ocean by means of accelerator mass spectrometer dating of a key core, BOFS 5K, and correlation with the rest of the suite. The effects of bioturbation and foraminiferal species abundance gradients upon the age record are modeled using a simple equation. The degree of bioturbation is estimated by comparing modeled profiles with dispersal of the Vedde Ash layer in core 5K, and we find a mixing depth of roughly 8 cm for sand-sized material. Using this value, we estimate that age offsets between unbioturbated sediment and some foraminifera species after mixing may be up to 2500 years, with lesser effect on fine carbonate (〈 10 µm) ages. The bioturbation model illustrates problems associated with the dating of 'instantaneous' events such as ash layers and the 'Heinrich' peaks of ice-rafted detritus. Correlations between core 5K and the other cores from the BOFS suite are made on the basis of similarities in the downcore profiles of oxygen and carbon isotopes, magnetic susceptibility, water and carbonate content, and via marker horizons in X radiographs and ash beds.

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.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: The mean residence time of 234Th associated with suspended matter in the Kara Sea was calculated from distributions of dissolved and suspended 234Th. Integral particulate fluxes at different levels were estimated for two stations. The flux increases only in the pycnocline; below it changes insignificantly. Two maxima of differential fluxes are noted in vertical profiles: in the surface layer where primary production is maximal, and in the interface layer where zooplankton realizing active transport of suspended matter is usually concentrated. Differential fluxes were determined at 10 stations; their space distribution is controlled by primary production, which depends usually on turbidity of river water in estuaries.