ALBERT

Description: Die zweite Ausgabe der Geowissenschaftlichen Mitteilungen vom 4. Quartal 2000 enthält die Themenblöcke: GEOaktiv (Praxis und Beruf), Geonova (Wissenschaft und Forschung), Geolobby (Gesellschaften, Verbände, Institutionen), Georeport, Geokalender, Anschriften.

Description: journal

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: An zwei rheinland-pfälzischen Beispielen werden Möglichkeiten des Einsatzes der Luftbild- und Satellitenbildauswertung bei der ingenieurgeologischen Untersuchung von Rutschhängen dargestellt. Die Auswertung erfolgt in mehreren Schritten. Zuerst wird im Luftbild eine Analyse der Oberflächenformen durchgeführt und Photolineare werden kartiert; aus der Linearkarte ist danach eine Schollensynthese zu erarbeiten. Die Kartierung von Satellitenbildlinearen bildet den letzten Auswerteschritt. Begleitende Feldbegehungen („ground check”) sind unerläßlich. Es lassen sich neue Erkenntnisse über die Kinematik und die Ursachen der Rutschungen gewinnen.

Description: Abstract: For engineering-geological investigations of two landslide areas in Rheinland- Pfalz (FRG), aerial photographs and aerospace images (Landsat2 and 5) have been analyzed. The analysis comprises four steps: Morphologic mapping, documentation of photolinears, block synthesis and mapping of Landsat lineations. The obligatory ground checks were made, too. New results of the kinematic patterns and of the genesis of the landslides have been gathered.

Description: 1. Einleitung ... 136 2. Bildmaterial und Auswertetechnik ... 136 3. Informationsinhalte ... 138 3.1. Flächenhafte Bildelemente. ... 138 3.2. Lineare ... 138 3.3. Synthese von Schollen ... 139 4. Tertiär des Mainzer Beckens: Rutschungen am Wißberg nördlich Gau-Bickelheim ... 139 4.1. Geologische und morphologische Situation...139 4.2. Rutschungen ... 140 4.3. Formenanalyse ... 141 4.A. Linearanalyse ... 144 4.5. Schollensynthese ... 144 4.6. Satellitenbildlineare ... 144 4.7. Ursachen des Gleitbewegungen ... 144 5. Rheinisches Schiefergebirge: Rutschhang östlich Trarbach... 146 5.1. Problemstellung ... 146 5.2. Geologische und morphologische Situation... 146 53. Formenanalyse ... 148 5.4. Linearanalyse ... 149 5.5. Schollensynthese .... 150 5,6. Gleitmechanismus ... 151 5.7. Satellitenbildlineare und Ursachen der Gleitbewegungen ... 152 Schriften ... 154

Description: research

Description: Die erste Ausgabe der Geowissenschaftlichen Mitteilungen vom 1. Quartal 2000 enthält die Themenblöcke: GEOaktiv (Praxis und Beruf), Geonova (Wissenschaft und Forschung), Geolobby (Gesellschaften, Verbände, Institutionen), Georeport, Geokalender.

Description: journal

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Im Jahr 2016 wird an die 200-jährige Wiederkehr der Inbesitznahme des neu gebildeten Landesteils „Rheinhessen“ durch das Großherzogtum Hessen erinnert. Obwohl die Eigenständigkeit von Rheinhessen als selbständiger politischer Verwaltungs einheit schon wieder Geschichte ist, beschäftigen sich im Vorfeld dieses Jubiläums zahlreiche Gremien, Öffentliche Amtsträger und Printmedien mit der Frage nach einer regionalen Identität dieser Region. Aus geologischer Sicht ist dabei zunächst die Frage nach dem Werden und einheitlichen geologischen Aufbau der rheinhessischen Landschaft zu diskutieren und wie sich die Landnutzungsformen durch die Menschen im Freiraum der Landschaft und in den Gemeinden widerspiegeln. Bei der Errichtung von zahlreichen, häufig denkmal geschützten Bauwerken spielt die Verwendung einheimischer Gesteine wie Kalksteine, Sandsteine, Andesite und Rhyolithe in unverwechselbarer regionaltypischer Ausbildung eine wichtige Rolle. Aus örtlich vorkommendem Löss, Mergeln und Tonen gebrannte Mauer- und Dachziegel tragen in den historischen Ortskernen rheinhessischer Gemeinden ebenfalls dazu bei, eine sichtbare regionale Identität zu begründen.

Description: Abstract: In 2016 people will look back to the 200th anniversary of the appropriation of “Rheinhessen” as a newly formed part of the grand duchy of Hessen. Although the status of Rheinhessen as an independent political administrative unit is already history, numerous committees, officials and printed media will contribute to the question of the regional identity of Rheinhessen. From a geological point of view it is necessary to discuss first of all the origin and the uniform geological structure of the landscape. Furthermore it is essential to clarify how the form of land use by men is reflected in the open land as well as in the villages and towns. The use of domestic rocks plays a dominant role in the construction of versatile, frequently historic landmarked buildings, using limestones, sandstones, andesites and rhyolithes in an distinctive typical formation. Bricks and roof tiles made of local loess, marl and clay contribute well in forming a regional identity in the historic middle of Rheinhessen villages and towns.

Description: 1. Einleitung 2. Entstehung und Abgrenzung von Rheinhessen 3. Merkmale der Kulturlandschaft 4. Typisch rheinhessisch – Auf der Suche nach einer Identität 5. Charakteristik der Geologie von Rheinhessen 6. Die Naturwerksteine und ihre Bauwerke 6.1. Kalkstein, Mergel 6.2. Sandstein 6.3. Rhyolith („Quarzporphyr“) 6.4. Andesit 6.5. Quarzit, Grauwacke, Schiefer 6.6. Kombinationen rheinhessischer Naturwerksteine und Ziegel Schriften

Description: research

Description: Fennoskandien ist seit jeher ein Gebiet, auf das sich die geowissenschaftlichen Interessen konzentrierten. Ein Grund dafür ist die seit langem bekannte Landhebung von ca. 10 mm pro Jahr im Zentrum, das im nördlichen Teil des Bottnischen Meerbusens liegt. Neben den seismischen Untersuchungen der Struktur der Lithosphäre wird seit 1966 mit Hilfe der Präzisionsgravimetrie entlang der sog. Landhebungslinien versucht, durch wiederholte Schweremessungen den Effekt der Landhebung zu erfassen und dadurch, neben den Präzisionsnivellements, auch Hinweise auf den Mechanismus zu erhalten. Parallel dazu wurden an vielen Orten gravimetrische Gezeitenbeobachtungen durchgeführt, um realistische Gezeitenparameter für die Korrektur der Präzisionsgravimetrie zu ermitteln. Dabei stellte sich heraus, daß im Bereich der norwegischen Küste eine starke Anomalie der Parameter von bis zu 35% in der Amplitude und mehr als 20° in der Phase festzustellen ist, die man auf die Wirkung der ozeanischen Auf lastgezeiten zurückführen kann. Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit den gravimetrischen Gezeitenregistrierungen entlang der Geotraverse "Blaue Straße". Dieses Profil beginnt an der norwegischen Küste in der Nähe des Polarkreises und läuft mit etwa 125° in südöstlicher Richtung bis an den Finnischen Meerbusen nahe der sowjetischen Grenze. Die Besonderheit der Stationsauswahl liegt in der Verdichtung der Meßorte im Bereich der Küste: Hierdurch ist es möglich, das Abklingen des Effektes der ozeanischen Auflast zu erfassen. Dies erlaubt gezielte Mode 11 Untersuchungen zur Überprüfung von lokalen Meeresgezeitenmodellen mit einer unabhängigen Methode: Neben den elastischen Eigenschaften der Lithosphäre, insbesondere der Tiefe der Krusten-/Mantelgrenze gehen lediglich die Verteilung der Amplituden und Phasen der Meeresgezeit in die Rechnung ein, nicht aber die Parameter und die Randbedingungen, die zu ihrer Modellierung benötigt werden. Durch die Verdichtung der Stationen im Küstenbereich können auch Aufschlüsse über die Struktur der Lithosphäre, vor allem die Moho - Tiefe, gewonnen werden. Es standen für die Messungen in den Jahren 1980 bis 1983 fünf Gravimeter zur Verfügung, mit denen insgesamt sieben Stationen vermessen wurden. Die Registrierzeiträume lagen zwischen 10 und 26 Monaten. Im Folgenden werden die bisherigen geowissenschaftlichen Befunde für Fennoskandien und für das Pof il "Blaue Staße" im Besonderen zusammengefaßt, die Methoden der Auflastberechnung diskutiert und die Problematik der Modellierung der Meeresgezeiten dargestellt. Die Messungen schließen intensive experimentelle Arbeiten wie auch Überlegungen zur Datenbearbeitung und Analyse ein. Besonderer Wert war dabei auf die Kalibrierung der Gravimeter zu legen, die im Berliner Gezeitenobservatorium (Insulaner) erfolgte. Die Interpretation der Residuen der Welle M2 hinsichtlich der Auf lastgezeiten ergab schließlich, daß die Schelfgezeiten bei der Modellierung in der Phase um 15 bis 20° verzögert werden müßten, um der Beobachtung zu entsprechen. Hierdurch wird natürlich das Meeresgezeitenmodell nicht korrigiert, die gefundenen Abweichungen sind aber ein Hinweis für die Berechnung der Modelle. Überdies ergab sich eine besonders gute Übereinstimmung für eine flache Kruste. Dies steht im Einklang mit seismischen Ergebnissen aus dem Küstenbereich und bestätigt das Fehlen einer Gebirgswurzel unter den Kaledoniden. Auch für das Residuum der Welle 01 wird eine Inkonsistenz mit dem Meeresgezeitenmodell festgestellt, die sich hier allerdings nicht aus der Modellierung der Schelfgezeiten erklären läßt: Die Amplituden von 01 liegen bei 3 bis 5 cm. Die lokale Wirkung ist demnach gegenüber M2 (80 bis 100 cm) zu klein. Für die Korrekturen der Präzisionsschweremessungen komplettiert dieses Profil das bereits vorhandene Stationsnetz und ermöglicht die flächenhafe Interpolation. Daraus lassen sich dann später unter Hinzuziehung der anderen Hauptwellen realistische Gezeitenkorrekturen für alle Stationen ermitteln.

Description: Fennoscandia has always been an area of special interest for geoscientists. One reason for that ist certainly the well known land uplift of about 10mm/yr in its center, which is located in the northern part of the Gulf of Bothnia. Besides the seismic research of the structure of the Lithosphere since 1966 precise gravity surveys are carried out along the so called land uplift lines. By repetition of these measurements it is hoped to monitor the effect of land uplift, and to get indications of its mechanism. In addition tidal gravity observations were carried out at many places to achieve realistic tidal parameters for the correction of the precise gravity surveys. It was found that esp. adjacent to the sea there is a strong anomaly of the parameters of up to 35% in amplitude and more than 20° in phase. This can be allocated to the effect of the ocean tides. The present work deals with the tidal gravity measurements along the geotraverse 'Blue Road'. This profile starts at the Norwegian coast close to the polar circle running about 125° south-east till the Gulf of Finland, close to the Sowjet border. The speciality of the choice of the station locations is in their concentration near the coast. By these means it is possible to monitor the decrease of the effect of the ocean loading. This enables the check of local ocean tide models by an independent method: In addition to the elastic properties of the Lithosphere, esp. the depth of the crust/mantle boundary, only the distribution of the calculated ocean tidal amplitudes and phases are included into the calculations; the parameters and boundary conditions necessary for the calculation of these models are not used. By concentration of the stations near the coast also hints on the structure of the Lithosphere, esp. the depth of the Moho can be achieved. The measurements were carried out during a period from 1980 to 1983, and five gravimeters were available to measure at seven stations. The recording intervals were between 10 and 23 months each. In the following the geoscientif ic findings obtained up to now for Fennoscandia are put together, in detail for the 'Blue Road' profile. The methods of loading calculations and the problem of modelling the ocean tides are reviewed. The preparations of the measurements include intense experimental work as well as efforts in data treatment and analysis. Special care was necessary for the calibration of the gravimeters which was performed at the Tidal Observatory Berlin (Insulaner). The interpretation of the tidal residuals of the constituent M2 resulted in the fact, that the shelf tides should be retarded by 15 to 20° to fit the observations. Of course, this is no way to correct the tidal chart, but it provides boundary conditions for the calculation of these models. In addition, the best fit was achieved assuming a fairly thin crust in the coastal area. This corresponds to seismic results and confirms the lack of a mountain root below the Caledonides. For the residual of 01 the interpretation showed a significant restvector, too. But here it is not possible to use the shelf area for an explanation: In contrary to M2 (amplitudes of up to 100 cm) the 01 amplitudes of the shelf tides are only in the order of 3 to 5 cm, which is too small. These profile measurements complete the Fennoscandian net of tidal results. This enables the spatial interpolation of the values and, by addition of the other main tidal constituents, it will be possible to derive realistic tidal corections for the repeated precise gravity surveys.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Die vorliegende Arbeit stellt einen Beitrag zur Gezeitenforschung im allgemeinen, und zur Überprüfung von Meeresgezeitenmodellen in Südskandinavien im speziellen dar. Die relativ gut bekannten Krusten- Mantelstrukturen im Bereich Dänemarks ermöglichen die Interpretation von beobachteten ozeanischen Auflasteffekten, hinsichtlich der Beurteilung verschiedener Meeresgezeitenmodelle. Mit zwei ASKANIA Gravimetern und einem LaCoste & Romberg Erdgezeitengravimeter wurden Gezeitenregistrierungen an sieben verschiedenen Orten in Dänemark durchgeführt. Der Auflasteffekt für die Hauptpartialtide M2 liegt zwischen 0.75 μgal und 1.40 μgal, sowie 52° und 87°, wobei die größten Amplituden in Südwest - Jütland beobachtet wurden. Der Effekt klingt nach Norden und Osten, mit zunehmender Entfernung von der Deutschen Bucht ab. Neben der Gezeitenanalyse wurden die Registrierungen auf nicht lineare Einflüsse des Wattgebietes und auf Effekte von windfeld verursachten Auflasten untersucht. In den küstennahen Stationen Varde und Møgeltdnder lassen sind keine signifikanten "höheren Harmonischen" der Hauptgezeitenwellen nachweisen. Allerdings kann der spektrale Nachweis eines periodischen Signals (3 Stunden, 15 Minuten) in der Registrierung aus Møgeltdnder erbracht werden. Für drei Sturmfluten mit extremen Wasserständen wurden die Einflüsse auf die Gravimeterregistrierungen untersucht. Mit der Einschränkung, daß die Gerätedrift nicht genau genug bekannt ist, lassen sich größere Driftgradienten ca. einen Tag vor und einen Tag nach den maximalen Wasserständen feststellen. Die theoretischen Auflasteffekte wurden nach dem Algorithmus von FARRELL (1972) berechnet. Vor den Modellrechnungen wurde untersucht, in welchem Maße die Ergebnisse von der Wahl des Erdmodells und der Modellierung der regionalen und lokalen Geologie abhängen. Der Einfluß des Erdmodells ebenso wie der Krusten- Mantelstruktur auf den theoretischen Auflasteffekt ist mit ca. 5 % äußerst gering. Für die Überprüfung der Meeresgezeitenmodelle wurden theoretische Auflasteffekte mit den Modellen von Schwiderski, Mathisen, Flather und des Deutschen Hydrographischen Instituts (DHI) berechnet und mit den beobachteten Auflasteffekten verglichen. Es zeigt sich, daß bei der Verknüpfung, Modifikation und Erweiterung von Meeresgezeitenmodellen die Konservierung der modellierten Wassermasse eine wesentliche Rolle spielt. Der regionalen Fragestellung entsprechend wurde die Massenkonservierung der adaptierten Meeresgezeitenmodelle als Normierung auf Schwiderski’s Modell der Nordsee realisiert. Dies bewirkt eine deutlich bessere Übereinstimmung von modelliertem und beobachtetem Auflasteffekt. Die Modellrechnungen bestätigen vor allem das vom DHI verwendete Meeresgezeitenmodell für die Deutsche Bucht. Eine Modellerweiterung für den Skagerrak, Kattegat, Beltsee und südliche Ostsee, sowie eine Verfeinerung der Gridstruktur an der Nordseeküste erhöhen zusätzlich die Korrelation von theoretischem und beobachtetem Auflasteffekt. Dieses Meeresgezeitenmodell ist in Kapitel 6.4.6 beschrieben und im Anhang (Kapitel 13.6) in dem von Schwiderski verwendeten Format wiedergegeben und kann für Auflastberechnungen in Südskandinavien, auch hinsichtlich der Korrektur geodätischer Messungen, herangezogen werden. Bei der Interpretation der Ergebnisse wurde versucht, Hinweise über die Richtung möglicher Verbesserungen der Meeresgezeitenmodelle der Deutschen Bucht und der östlichen Nordsee heraus zuarbeiten. Hierbei ist einerseits die Methode zur Ausgleichung von Restvektordifferenzen zwischen den Stationen eingesetzt worden, andererseits wurden ca. 150 Modellrechnungen mit schrittweise modifizierten Amplituden und Phasen der Meeresgezeitenmodelle für die genannten Meeresgebiete gerechnet. Die Ausgleichung führt bei unveränderten Phasen der Modelle zu einer Vergrößerung der Amplituden in der Deutschen Bucht und einer Amplitudenverminderung in der östlichen Nordsee. Die Summe der Restvektordifferenzen zwischen den Stationen wird dabei von 0.5 pgal auf 0.2 pgal reduziert. Die systematische Variation der Amplituden und Phasen der Meeresgezeitenmodelle der Deutschen Bucht, der östlichen Nordsee und des Nordsee Küstenbereichs ergibt eine Verringerung der mittleren Restvektoramplitude von 0.22 μgal auf 0.15 μgal bei größeren Phasen der Modelle (Östliche Nordsee und Schelfgebiet +20°, Deutsche Bucht +10°) und einer Verringerung der Modellamplituden (östliche Nordsee -5 cm, Schelf -20 cm und Deutsche Bucht -10 cm). Diese Resultate können als Randbedingungen für ozeanographische Überlegungen zur Verbesserung der Meeresgezeitenmodelle genutzt werden.

Description: This work is a contribution to general tidal research and specially to the investigation of ocean tide models in the area of South Scandinavia. The relatively well known crust - mantel structures in the region of Denmark enable the interpretation of observed ocean load effects with regard to view of different ocean tide models. Earth tide measurements were carried out with two ASKANIA gravimeters and one LaCoste & Romberg Earth tide gravimeter at seven different stations in Denmark. The load effect of the main tidal wave M2 is between 0.75 μgal and 1.40 μgal, with 52° to 87° phase; highest amplitudes were observed in Southwest Jutland. The effect is decreasing to north and east with larger distance to the German Bight. In addition to the Earth tide analysis, the recordings were investigated with regard to non-linear influences, due to tidal water level changes in the coastal area, and to loading effects during storms and windfields. For the coastal stations Varde and M0gelt0nder no significant higher harmonicals of the main tidal waves were found. But the spectral investigation of the record at M0gelt0nder shows a periodical signal of 3 hours and 15 minutes. The theoretical load effect was calculated according to the method of FARRELL (1972). Before the model calculations, the influence of the chosen earthmodel and the modelled regional and local geology was investigated. The effect due to changes in the earthmodel or to the structure of the crust to the theoretical load effect is very small with about 5 %. For reviewing the ocean tide models, the theoretical load effects of the models from Schwiderski, Mathisen, Flather and the German Hydrographical Institute (DHI) were calculated and compared with the observed load effects. It was shown that for the adaption, modification and extension of ocean tide models, the conservation of water, moved by tides, playes a decisive role. Corresponding to the regional question the massconservation of the adapted ocean tide models were realized as normalisation to Schwiderski’s model for the North Sea. This produces an increased agreement of the theoretical and the observed load effect. The model calculations confirm especially the ocean tide model of the DHI. The extension of the model for the Skagerrak, Kattegat, Belt Sea and South Baltic Sea and the refined gridstructure of the North Sea coast leads to further improvement of correlation between theoretical and observed load effects. This model is described in chapter 6.4.6 and reproduced in the appendix (chapter 13.6) in the format applied by Schwiderski. The ocean tide model can be used for load calculations in South Scandinavia and for correction of geodetical precise measuremants. The interpretation of the results was carried out in order to find out the requirements of possible improvements for the ocean tide model (M2) of the German Bight and the East North Sea. On the one side the method for the adjustment of the rest vectors between the stations was used, on the other side 150 model calculations were carried out by varying the amplitudes and phases of the ocean tide models for the mentioned sea areas. The adjustement leads with constant model phases to increased amplitudes in the German Bight and decreased amplitudes in the East North Sea. The sum of the restvector differences between the stations was reduced from 0.5 μgal to 0.2 μgal. But the systematical variation of the amplitudes and phases for the ocean tide models of the German Bight, the East North Sea and the coastal area at the North Sea leads to a reduced mean restvector amplitude from 0.22 pgal to 0.15 pgal with increased model phases (East North Sea and Shelf Area +20°, German Bight +10°) and decreased amplitudes (East North Sea -5 cm, Shelf Area -20 cm and German Bight -10 cm). These results can be used as boundary conditions of oceanographical considerations for the improvement of ocean tide models.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Diese Arbeit beruht auf der Nachbebenserie des Antofagasta-Bebens vom 30.07.1995. Die Nachbebenserie wurde während des CINCA ’95 Projektes in einer Zusammenarbeit zwischen den Instituten der Freien Universität Berlin und des GFZ Potsdam, im Rahmen des Sonderforschungsbereich 267, der BGR (Hannover), und des GEOMAR (Kiel) gemessen. Dazu wurde ein Netzwerk aus 50 Stationen on- und offshore im Zeitraum zwischen dem 10.08.1995 und dem 11.10.1995 betrieben. Das Netzwerk überdeckte insgesamt 310 km (22°10'S - 25°S) in Nord-Süd und 185 km (71°10'W - 69°20'W) in Ost- West-Richtung. Aus den gepickten P-und S-Einsätzen der Beben wurde mit dem Programm simulpsl2 ein 3D Geschwindigkeitsmodell berechnet. Das Modell zeigt Strukturen, die bereits früher mit aktiver Seismik gemessen wurden. So konnte entlang der Küste eine Hochgeschwindigkeitszone (vP ≈ 7.0 km/s) in 20 km, und eine Niedriggeschwindigkeitszone (vP ≈ 6.25 km/s) in 30 km Tiefe gemessen werden. Die Hochgeschwindigkeitszone wird als jurassische Unterkruste, die postjurassisch gehoben wurde, interpretiert. Im unteren Bereich kann die Hochgeschwindigkeitszone auch aus teilserpentinisierten jurassischen Mantelgestein bestehen. Als Interpretation für die Niedriggeschwindigkeitszone wird hydraulic fracturing favorisiert. Die Niedriggeschwindigkeitszone ist nicht durchgehend vorhanden. Bei 24°S befindet sich stattdessen ein Block hoher Geschwindigkeiten, der im oberen Bereich mit der Hochgeschwindigkeitszone verbunden ist. Der ozeanische Mantel konnte zwar in den Inversionen modelliert werden, jedoch war hier die Durchstrahlung nicht hinreichend, um genauere Angaben über seine Geschwindigkeit, oder seine Oberkante zu erhalten. Auch die oberen Bereiche der kontinentalen Kruste konnten nur unzureichend aufgelöst werden, da sich die Strahlen hier kaum kreuzten. Zusammen mit dem vP-Geschwindigkeitsmodell wurde auch das vP/vS- Verhältnis berechnet. Dabei konnte die Hochgeschwindigkeitszone mit einem vP/vS- Verhältnis von 1.76 - 1.81 korreliert werden. Die Niedriggeschwindigkeitszone kann mit einem vP/vS- Verhältnis von 1.67 - 1.76 korreliert werden. Mit dem 3D-Modell konnten fast alle Beben mit einer besseren Tiefengenauigkeit als 1 km lokalisiert werden. Der Hauptteil der Beben befindet sich in einem schmalen Bereich zwischen kontinentaler und ozeanischer Platte. Jedoch wurden auch einige krustale Beben detektiert. Desweiteren konnten einige Beben im ozeanischen Mantel gemessen werden. Die Bereiche, in denen das Modell gut bzw. schlecht bestimmt ist, wurden durch einen Vergleich verschiedener Modelle klassifiziert. Bei dieser Methode wurden Modelle mit verschiedenen Knotenebenen berechnet. Bereiche, in denen sich diese Modelle stark unterschieden, wurden über die Geometrische Spreizung als „schlecht aufgelöst“ klassifiziert. Weiterhin wurde die Wirkung verrauschter Daten auf die Inversion betrachtet, um den Einfluß ungenauer Picks auf das Modell zu erhalten. Zusätzlich wurden die Magnituden-Häufigkeits-Parameter für die Bebengebiete in ≈ 40 km, ≈ 100 km, sowie ≈ 200 km aus Daten verschiedener Kataloge berechnet. Es zeigte sich, daß die Beben in 100 km Tiefe nicht durch einen einzigen Magnituden-Häufigkeits-Gradienten („b-Wert“) beschreibbar sind. Dazu wurde vorgeschlagen, daß sich die tektonische Spannung hier aufbaut, und bei einer Magnitude von etwa 5.6 entlädt. Für die Beben in etwa 40 km Tiefe wurde weiterhin die zeitliche Änderung der Magnituden-Häufigkeits-Parameter zwischen 1973 und 1998 untersucht. Dabei konnte zum einen ein Trend von kleinen zu großen b- Werten zwischen 1977 und 1983 festgestellt werden. Für die nachfolgenden Jahre, bis 1995, wichen die Magnituden-Häufigkeits-Kurven fast immer so stark von einer Geraden ab, daß die Parameter nicht berechnet werden konnten. Als problematisch erwies sich die Umrechnung der Parameter zwischen den Lokalmagnituden (CINCA ’95) und den Raumwellenmagnituden (PDE-Katalog). Hier reichten die Beben, die in beiden Katalogen verzeichnet sind nicht aus, um eine Regressionsgerade zu erstellen. In Anbetracht dieser Problematik wurde in der Arbeit auch eine Methode formuliert, die Magnituden mittels der Magnituden-Häufigkeits-Parameter ineinander umzurechnen.

Description: This work is based on aftershock series of the Antofagasta event (30.07.1995). The aftershocks were recorded within the project CINCA ’95, as a collaboration between the Freie Universität Berlin and the GFZ Potsdam (within the frame of the collaborative research center 267), the BGR (Hannover) and the Geomar (Kiel). The seismological part of CINCA ’95 was performed with a network of 50 stations (on- and offshore) 10.08.95 and 11.10.95. The itself network covered an area of 310 km (22°10'S – 25°S) by 185 km (71°10'W – 69°20'W). A 3D velocity model has been obtained with the use of the program simulpsl2 from the P- and S-onsets of the events. Several structures which were known from previous active seismic experiments were resolved by the 3D model: a high velocity zone (vP ≈ 7.0 km/s) at a depth of 20 km and a low velocity zone ( vP ≈ 6.25 km/s) at a depth of 30 km. Generally, the high velocity zone is corellated to a vP/vS-ratio of 1.76 - 1.81, whereas he low velocity zone is corellated to a vP/vS-ratio of 1.67 - 1.76. The high velocity zone was explained as jurassic lower crust which was elevated in post Jurassic times. In its lower parts the high velocity zone possibly consists of former mantle material which was partly serpentinized. The low velocity zone was interpreted as material which is modified by upwelling fluids (hydraulic fracturing). In the southern part of the model (24°S) the low velocity zone is absent. In this region a block of high velocities was found which is connected to the high velocity zone. The oceanic mantle was computed within the 2D inversion step. However, the ray density was not adequate to gain sufficient information from the 3D inversion about the seismic velocity or the upper edge of the oceanic mantle. The upper regions of the continental crust were not sufficiently resolved as well. The majority of earthquakes was localized with a precision higher than 1 km. Most earthquakes were found in a small region between the continental and the oceanic plate. However, several crustal events were detected in the continental plate. Moreover, several events were detected within the oceanic mantle. A comparison of models obtained from different inversions was used to classify the quality of the regions of the model. This method included the computation of models with varying grids. Regions where the seismic velocities varied strongly with respect to the different models were classified as “low resolved“. From this classification a threshold value of the geometrical spread was determined. The influence of inexact picks on the model was investigated by inversions with noisy data. Additionally, the magnitude - frequency parameters were computed for earthquakes at ≈ 40 km, ~ 100 km and ≈ 200 km depth. As a single straight line is not adequate to describe the magnitude - frequency distribution in ≈ 100 km depth, it was proposed that the tectonic stress in this region rarely exceeds values which generate earthquakes with a magnitude of roughly 5.6. For the region of ≈ 40 km depth the temporal (1973 to 1998) variation of the magnitude - frequency parameters was investigated. It was found that the b-values increase between 1977 and 1983. In subsequent times the magnitude - frequency distribution can not be described by a straight line. The large quantity of events which were recorded within CINCA ’95 lead to accurate magnitude - frequency parameters. However, only a few events were listed in both, the PDE and the CINCA catalogue. Thus, the local - magnitudes (CINCA) could not be transformed sufficiently to body wave magnitudes by the use of regression. A formula was derived which transforms the magnitudes if all events belong to the same set of magnitude frequency parameters.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Die vorliegende Arbeit behandelt die Auswertung und Interpretation von refraktions- und weitwinkelseismischen Messungen die im Rahmen des seismischen Projekts ANCORP 1996 in Nordchile und Bolivien durchgeführt worden waren. Der Datensatz dieses Projekts, bestehend aus Steilwinkelreflexionsdaten und Refraktionsdaten ergänzt die in den vergangenen zwei Jahrzehnten gesammelten seismischen Daten. Nachdem in den vorigen Projekten onshore ausschließlich refraktionsseismische Daten gesammelt wurden, ist die ANCORP-Traverse die einzige tiefenreflexions- und refraktionsseismische Linie in den südlichen Zentralen Anden. Nach einer kurzen Einleitung wird zunächst ein Überblick über die geologische und morphostrukturelle Gliederung des Arbeitsgebietes gegeben, das sich von der chilenischen Pazifikküste bis zum Ostrand des bolivianischen Altiplanos erstreckt. Die Traverse kreuzt die morphologischen Einheiten (Küstenkordillere, Längstal, Westkordillere (der aktive vulkanische Bogen) und Altiplano) senkrecht zu ihrer Streichrichtung. Es folgt die Beschreibung der technischen Durchführung der seismischen Messungen auf der ANCORP-Traverse, die von September bis November 1996 stattfand. Im Anschluß daran wird auf die Auswertung der refraktions- und weitwinkelseismischen Daten eingegangen. Die Ersteinsätze der Steilwinkelreflexionsdaten erlaubten die tomographische Bestimmung eines Geschwindigkeitsmodells entlang der Traverse für die oberen 5 km. Dieses Geschwindigkeitsmodell gibt vor allem einen Überblick über die Lage von mächtigeren Sedimentschichten im Längstal und auf dem Altiplano, wo deutlich niedrigere P-Wellen-Geschwindigkeiten (um etwa 2 km/s) bestimmt wurden als in den Kordilleren. Die Schußsektionen des Weitwinkel-Experiemts wurden dann auf mögliche Korrelationen untersucht. Da die meisten Sektionen nicht länger als 160 km waren, waren kaum Korrelationen aus dem Bereich der unteren kontinentalen Kruste und der ozeanischen Kruste möglich. Überkritische Reflexionen von der kontinentalen Moho und der ozeanischen Moho konnten in der Sektion des Schußpunktes im Pazifischen Ozean korreliert werden. Die übrigen Schüsse ergänzten die bereits aus früheren Kampagnen stammenden Sektionen entlang der Traverse und senkrecht zu ihr. Basierend auf Laufzeitmodellierungen der in den Sektionen korrelierten Phasen und unter Berücksichtigung der Ergebnisse der dem ANCORP Experiment vorangehenden Messungen wird ein Geschwindigkeitsmodell für die Traverse entlang des 21. südlichen Breitengrades vorgestellt. Perturbationsrechnungen wurden durchgeführt, um den Fehlerbalken für die P- Wellen Geschwindigkeiten und Tiefenlagen von Reflektoren zu bestimmen. Um die gewonnenen Ergebnisse strukturell zu interpretieren, werden weitere Informationen aus geophysikalischen Untersuchungen benötigt, über die in den folgenden Kapiteln ein Überblick gegeben wird. Die Datensätze aus Reflexionsseismik, Gravimetrie und Magnetotellurik werden dann zusammengefaßt zu einem Strukturmodell bestehend aus der kontinentalen Kruste, aufgeteilt in eine geophysikalische Oberkruste und der durch verschiedene Prozesse verdickten Kruste, einem asthenosphärischen Mantelkeil und der subduzierten ozeanischen Kruste. Die Synthese der Ergebnisse der geophysikalischen Untersuchungen entlang der Traverse bezüglich der extremen Verdickung der kontinentalen Kruste ist, daß diese im Forearc durch Underplating und Hydratisierung von Mantelmaterial erfolgt ist, im Arc und westlichen Backarc durch pure shear Deformation und im östlichen Backarc durch simple shear Deformation.

Description: In this thesis the refraction and wide-angle seismic data of the seismic project ANCORP 1996, measured in Northern Chile and Bolivia, are evaluated and interpreted. The data set of this project, consisting of near- vertical incidence and wide-angle seismic data, completes the data collected during the past two decades. Earlier projects having measured only refraction seismic data onshore, the ANCORP transsect is the only deep reflexion and refraction seismic line in the Southern Central Andes. After a short introduction, an overview of the geological and morphstructural setting of the working area is given. The area is reaching from the Chilean Pacific Coast through the eastern margin of the Bolivian Altiplano. The transsect crosses the morphstructural units (Coastal Cordillera, Longitudinal Valley, Precordillera, Western Cordillera (magmatic arc) and Altiplano) orthogonally to their strike. After that a description of technical aspects of the seismic measurements on the ANCORP transsect is given. Then the evaluation of the refraction- and wide-angle data will be described. The first break traveltimes of the CMP-measurements made possible the tomographic determination of the P-wave velocity distribution along the transsect for the uppermost 5 km. This velocity model mainly represents the varying sediment layer thickness in the Longitudinal Valley and on the Altiplano where significantly lower P-wave velocities were found than in the cordilleras (2 km/s lower). The shot-sections of the wide-angle seismic experiment were examined for possible correlations. As most of the sections were not longer than 160 km, only few correlations from the deeper continental crust and the oceanic crust could be made. Over-critical reflections from the continental Moho and the oceanic Moho could be correlated in the section of the shotpoint in the Pacific Ocean. The remaining shots complete the sections from earlier campaigns along the transsect and orthogonally to it. Based on traveltime modeling of the phases correlated in the sections and taking into account the results of measurements before the ANCORP experiment a velocity model for the transsect along 21°S is introduced. Perturbed models were tested in order to find the error of P-wave velocity and depth of layer boundaries. For a structural interpretation of the results, further information from geophysical inverstigations is needed. An overview of the most important results of reflection seismic, gravimetric and magnetotelluric measurements is given and then, together with the results of the wide-angle seismic investigations put together into a structural model, consisting of a continental crust, divided into upper geophysical crust and crust thickened by several processes, an asthenospheric mantle wedge and the subducted oceanic crust. The most important conclusion concerning the thickening of the continental crust, derived from the geophysical investigations along the transsect is the following: In the forearc, thickening is mainly caused by magmatic underplating and hydration of the continental mantle, in the arc and western backarc pure shear deformation are most important and the eastern backarc is thickened by simple shear deformation.

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