ALBERT

Description: Gashydrate sind natürlich vorkommende feste Verbindungen aus Wasser und Gas, deren Erschließung als zukünftige Energiequelle von Interesse ist. Für die bohrtechnische Erschließung mariner Gashydratlagerstätten ist eine leistungsfähige Bohrspülung notwendig. Das vom Bohrmeißel gelockerte Sediment und darin enthaltenes Gashydrat werden durch die Bohrspülung nach übertage transportiert. Die Gashydratpartikel verlassen beim Aufsteigen im Ringraum in ca. 300 m Wassertiefe ihren Stabilitätsbereich und dissoziieren in Wasser und Gas. Um eine Verdünnung und eine Dichteerniedrigung der Bohrspülung zu verhindern, soll das Gashydratbohrklein stabilisiert werden. Gleichzeitig darf sich in der Bohrspülung bei Anwesenheit von freiem Gas in der Lagerstätte kein neues Gashydrat bilden. Die Arbeit beschäftigt sich mit der Suche nach Additiven, welche die Gashydratneubildung und -dissoziation gleichzeitig hemmen. Es wurde ein Schüttelautoklav genutzt, um die Dissoziationstemperatur von Methanhydrat bei ca. 85 bar zu ermitteln und die Verzögerung des Hydratzerfalls bei Anwesenheit verschiedener Additive zu vergleichen. Es konnte ein Additiv gefunden werden, das diese Anforderungen erfüllt. Des Weiteren wurden neue rheologische Untersuchungsprogramme für verschiedene Spülungstypen erarbeitet, die eine detaillierte Charakterisierung der Fließfähigkeit, Thixotropie und Geleigenschaften von Bohrspülungen erlauben.

Description: Ziel dieser Arbeit ist die Quantifizierung von Modalbeständen magmatischer Gesteine anhand ihrer Infrarot-Spektren, basierend auf einer spektralen Einzelmineralanalyse. Dazu wurde eine neue, modellbasierte, spektrale Entmischungsmethode entwickelt. Diese Methode basiert auf reflexionsspektroskopischen Messungen im thermalen Infrarot von 8 - 14 μm, da in diesem Wellenlängenbereich silikatische Minerale und damit auch magmatische Gesteine ihre stärksten Spektralmerkmale (Reststrahlenbanden) aufweisen. Als Grundlage dienten Gesteinsproben des präkambrischen Gesteinskomplex Mt. Timna in Südisrael, der sich aus verschiedenen granitoiden Gesteinen und einer ultrabasischen Gesteinseinheit zusammensetzt. Die hier vorgestellte Arbeit entstand im Zusammenhang mit vorbereitenden Untersuchungen zur Entwicklung neuer Analysemethoden für einen neuen hyperspektralen Thermalsensors (ARES), der ab 2005 vom GFZ und dem DLR operationell betrieben werden soll.

Description: Die Arbeit untersucht die Möglichkeiten einer Anwendung der Aerogravimetrie bei der Schwerefeldberechnung. Aus fluggestützten Messungen werden Schwerestörungen berechnet, die der Bestimmung regionaler Geoidlösungen dienen. Zunächst wird das Messgerät und seine Funktionsweise erläutert. Anschließend werden drei Verfahren zur Geoidberechnung verglichen, die sich unterschiedlicher Konzepte bedienen: ein Integralverfahren mit abgewandeltem Stokes-Kern, die schwerpunktmäßig behandelte Methode der Multipole sowie das Kollokationsverfahren. Im Gegensatz zum Intergralverfahren arbeiten die Verfahren der Multipole sowie das der Kollokation ohne eine Feldfortsetzung nach unten. Im praktischen Teil der Arbeit werden die Verfahren auf den CHICAGO-Datensatz angewendet, der im Herbst 2002 in Südchile gemessen wurde. Die Genauigkeit sowohl der Messwerte als auch die der Geoidlösungen wird durch einen Vergleich mit unabhängigen Daten untersucht. Es stellt sich heraus, dass alle Verfahren im Rahmen der Genauigkeit zu akzeptablen Lösungen führen. Außerdem wird festgestellt, dass für niedrige Flughöhen der Einfluss der Feldfortsetzung vernachlässigt werden kann.

Description: Since the early days of Deep Biosphere research almost 100 years ago, this research field has gained momentum over the last 30 years. Much new information could be gained, some of it challenged our concepts about the limits of life and the mechanisms of global biogeochemical cycles. Besides the scientifically motivated questions, there are many applied aspects that play a major role in this research area. Industrial utilization of the deep subsurface is rapidly increasing, and decisions about utilization concepts require a profound knowledge about the processes that control these environments. Much of this process understanding is still lacking. Additional to research on processes, GFZ cultivates previously unknown microbes from deep biosphere environments. These organisms allow studying the adaptations to the peculiar environmental conditions and isolation of novel biomolecules with potential biotechnological applications.

Description: The water cycle is of paramount importance to human society: shortage of water and intensive droughts have been linked to the downfall of ancient civilizations. At the same time water is an important agent of change on the Earth’s surface, removing and transporting vast amounts of sediments from their source to marine sinks. As such, water is the basis of life as well as a pacemaker of the biogeochemical cycles, such as the carbon cycle. Short-term, abrupt changes (101 to 103 years) in the water cycle have the potential to threaten human societies directly, while long-term changes can affect the global biogeochemical cycles, in particular the carbon cycle. In the Organic Surface Geochemistry Lab (Section Geomorphology) of GFZ we are using biomarker based molecular methods a) to understand the drivers of change in the short-term water cycle during past, abrupt climatic changes; and b) to investigate processes that determine the erosion, transport and burial of organic carbon into long-term geological sinks – processes which are responsible for the relatively stable climatic conditions which have allowed the sustainment of life on Earth. By combining paleoclimatic, geomorphological and organic-geochemical approaches we gain new insights into the stabilizing and destabilizing factors, that control the water and the carbon cycles over various geological timescales.

Description: The Earth and its surface are tightly linked to the global climate system by turbulent exchange fluxes of energy and matter, for example greenhouse gases. This is true both for “deep Earth” geologically generated heat or gases reaching the surface and those of biogenic origin in the near-surface environment. For a better understanding of Earth-atmosphere interactions and in particular their feedbacks, the Helmholtz Young Investigators Group TEAM at GFZ studies the surface-atmosphere exchange of heat, water vapor, carbon dioxide (CO2) and methane (CH4) on a range of temporal and spatial scales – from hours to years and from 〈 1m² to more than 10 000 km². A regional focus is on degraded peatlands. While natural peatlands play a central role in the climate system as major carbon sink storing twice the amount of carbon that is contained in the Earth’s forests, a large fraction of the world’s peatlands has been drained for agriculture and subsequently lost that carbon storage capacity. Drained and degraded peatlands are significant and longterm carbon dioxide sources and thus contribute to further climate warming. In NE Germany, up to 20 % of the overall carbon dioxide emissions are from drained peat and a tool in reducing national greenhouse gas emission is therefore the re-wetting of peatlands to restore their natural carbon sink capacity. TEAM monitors the long-term greenhouse gas dynamics in such re-wetted sites and investigates the underlying processes and spatiotemporal drivers of the dynamics.

Description: The relationship between gas hydrates, microorganisms and the surrounding sediment is extremely complex. Microorganisms can either act as producer or consumer of organic compounds. By converting organic matter microorganisms produce methane and therefore provide the prerequisite for gas hydrate formation. In natural environment clay minerals immobilize the substrates feeding the methane producing microorganisms. As a result of microbial activity gas hydrates are surrounded by a great variety of organic compounds which are not incorporated into the hydrate structure but influence the formation process. Through anaerobic metabolic activity special bacteria produce biosurfactants which were found to enhance the hydrate formation process significantly and act as nucleation centres. Another source of organic compounds is sediment organic matter (SOM) originating from plant material or animal remains which may also enhance hydrate growth. On the other hand methane is an energy source for special microbial methanotroph communities growing either aerobically or anaerobically. In sediments containing oxygen this methane will be oxidized into carbon dioxide. In the lower parts of the sediment methane originating from gas hydrates is oxidized anaerobically into bicarbonate by methanogenic archaea and sulphur reducing bacteria. In presence of dissolved calcium bicarbonate precipitates as calcium carbonate und forms carbonate crusts within the upper sediment layers of the sea floor.

Description: In recent years a widely disseminated microbial deep biosphere was discovered in the subsurface of the Earth. This finding opens the view to a fascinating new world under our feet and forms a new topic in modern microbiology and geoscience research. With its recognition the curiosity arises how these deeply buried microorganisms are able to survive in the deep subsurface. Important questions concerning theses survivalists are: what are the carbon and energy resources of these microbial ecosystems, what are the biotic and abiotic processes of substrate provision and what is the role of the deep biosphere in the organic matter transformation in the geological subsurface carbon cycle? The topic concerning the feedstock for deep microbial life forms the core of the deep biosphere research in Section Organic Geochemistry at GFZ German Research Centre for Geosciences.

Description: Als erstes Arbeitsergebnis legt die Ad-hoc-AG Open-Access-Gold dieses Positionspapier vor. Es richtet sich an wissenschaftliche Einrichtungen, die sich aktiv mit Aspekten des Open-Access-Publizierens befassen und bündelt und bewertet die Anforderungen an Verträge nach dem Publikationskostenmodell. Darüber hinaus greift es die Verknüpfung von Subskription und Open Access auf und gibt den adressierten Institutionen Anregungen zur Gestaltung ihrer Open-Access-Strategien. Das Ziel ist es, im Bereich des wissenschaftlichen Publizierens Transparenz und Nachhaltigkeit im Sinne der Wissenschaft herzustellen und die Perpetuierung früherer Fehlentwicklungen zu vermeiden.

Description: In our meeting Dynamic Earth – from Alfred Wegener to today and beyond we will review how Wegener‘s findings evolved into to modern Earth system science including its impact on climate and the Earth surface, and how this system affects our daily life: where humans live, what risks we are exposed to, where we find our resources. In the meeting we will hold sessions that cover the entire geoscience spectrum (from mineral physics over solid earth geodynamics to the climate sciences) and that explore the consequences of Wegeners findings on how humans use our planet today (from energy and mineral resources over georisks to utilisation of the subsurface and materials for modern society). We have invited keynote speakers that are eminent international scientists in these fields. In events open to the general public we will get an account of Wegeners final trip to Greenland on the history of science of his hypothesis.

Description: Die südlichen Anden sind Teil des aktiven Kontinentalrandes von Südamerika, der durch eine Kombination subduktionsgebundener Prozesse gebildet wurde. Die andine Gebirgskette erstreckt sich über den gesamten südamerikanischen Kontinent, variiert jedoch merklich in Höhe und Krustenmächtigkeit. Während die Zentralen Anden, vor allem auch die tieferen Strukturen bis in den oberen Mantel, vergleichsweise gut erforscht sind , ist über den geophysikalischen Aufbau der südlichen Anden bisher relativ wenig bekannt. Aus diesem Grund wurde das seismische Experiment ISSA2000 in den südlichen Anden durchgeführt. In dieser Arbeit wurde mithilfe der Methode der lokalen Erdbebentomographie ein 3-D Modell der seismischen Geschwindigkeitstruktur erstellt. Die gleichzeitig durchgeführte Lokalisierung der registrierten Erdbeben, ergibt darüberhinaus ein detailliertes Bild der Verteilung der Seismizität im Untersuchungsgebiet. Im Rahmen des ISSA2000-Experimentes wurde ein seismologisches Netzwerk mit 62 Seismographen betrieben, das die Subduktionszone von der Küste bis in den backarc zwischen 36° und 40°S überdeckt. Die Hypozentren der 440 lokalen Erdbeben zeigen eine ~30° geneigte Wadati-Benioff-Zone mit kontinuierlicher Seismizität bis in 120km Tiefe, die vereinzelt bis in 200km Tiefe zu beobachten ist. Sowohl die generell geringe Seismizität im Untersuchungsgebiet als auch die geringe Tiefenerstreckung der Wadati-Benioff-Zone u.a. im Vergleich zu den Zentralen Anden sowie die Konzentration der mitteltiefen Erdbeben in 60km Tiefe, spiegeln wahrscheinlich den Einfluß des jungen Alters und des damit verbundenen hohen thermischen Zustandes der Nazca-Platte auf das Subduktionsregime wider. Das tomographische Vp Modell zeigt zum ersten Mal die Geschwindigkeitsstruktur der südlichen Anden bis in eine Tiefe von 100km. Die Nazca-Platte ist durch die Lage der Erdbeben definiert und durch hohe Vp Geschwindigkeiten gekennzeichnet . Die durchschnittlichen Geschwindigkeiten in der kontinentalen Kruste sind im gesamten Vp Modell relativ hoch . Die tieferliegende Struktur kann in drei Gebiete unterteilt werden. Erniedrigte Vp Geschwindigkeiten in 30-50km Tiefe unterhalb der Küstenkordillere und oberhalb der abtauchenden Platte deuten eine mögliche Hydratisierung und Serpentinisierung des kontinentalen Mantelkeils an. Die Konzentration der Erdbeben in 60km Tiefe, die auf Dehydratisierungsprozesse innerhalb der subduzierten ozeanischen Lithosphäre zurückzuführen ist, könnte mit der beobachteten Geschwindigkeitsanomalie verbunden sein. Der Bereich unterhalb des Längstals ist von einer markanten Anomalie erhöhter Vp Geschwindigkeiten geprägt, die das gesamte Untersuchungsgebiet von N nach S durchzieht. Mantelgeschwindigkeiten werden hier ab 40km Tiefe erreicht. Weiter nach Osten nimmt die Krustenmächtigkeit zu und erreicht 50-55km unterhalb der Hauptkordillere und des aktiven vulkanischen Bogens. Geringe Geschwindigkeiten, ein erhöhtes Vp/Vs Verhältnis und die sich durch die Spektralanalyse andeutende Zone erhöhter seismischer Dämpfung könnte auf das Vorhandensein partieller Schmelzen und deren mögliche Anlagerung unterhalb der Kruste hindeuten.

Description: Der vorliegende Report fasst die wissenschaftlichen und technischen Arbeiten zur Steigerung der Produktivität von Thermalwasser in der Geothermie-Forschungsbohrung Groß Schönebeck 3/90 zusammen, die von 2002 bis 2004 durchgeführt wurden. Das Ziel des Projektes ist die Erschließung von heißen Wässern in tiefen Speichergesteinen, die sich zur Erzeugung von elektrischem Strom eignen. Dies erfordert die Bereitstellung einer kontinuierlichen Förderung heißer Tiefenwässer mit Temperaturen 〉 150 °C und Fließraten 〉 50 m³/h. In Tiefen mit Mindesttemperaturen um 150 °C ist die natürliche Permeabilität (Durchlässigkeit) der Gesteine jedoch nicht ausreichend. Die Gesteine müssen stimuliert werden, d. h. zu vorhandenen Rissen werden zusätzliche künstlich erzeugt, damit das Wasser ungehindert zirkulieren kann. Bereits vorliegende Erkenntnisse zur Erschließung und Charakterisierung der in weiten Regionen des Norddeutschen Sedimentbeckens in Tiefen von etwa 4000 bis 5000 Metern verbreiteten Speichertypen basieren größtenteils auf Erfahrungen der Erdöl- und Erdgasindustrie. Für die geothermische Nutzung sind diese jedoch nur eingeschränkt anwendbar, da bei der Erschließung von Kohlenwasserstoffen schon kleine Fließraten genügen. Daher liegt der Schlüssel zum Durchbruch der Geothermie in der Entwicklung effektiver Stimulationstechniken zur gezielten Produktivitätssteigerung geothermischer Reservoire. Die Geothermiebohrung Groß Schönebeck schließt geothermisch relevante Horizonte des Norddeutschen Beckens zwischen 3900 m und 4300 m in einem Temperaturniveau von etwa 150 °C auf. Diese Bohrung bietet derzeit die einzigartige Möglichkeit, die geothermische Nutzbarkeit unterschiedlicher Gesteinsformationen des Rotliegenden vertiefend zu untersuchen: die Vulkanite an der Basis und den darüber liegenden Sandstein. Experimente zur Erhöhung der Zuflussrate von heißen Wässern aus Sandsteinformationen durch hydraulische Stimulation konnten bereits erfolgreich durchgeführt werden (siehe Berichte zu den Projekten BEO 0327063 und ZIP 0327063C). Die erzielten Fließraten reichten jedoch für eine wirtschaftliche Elektrizitätserzeugung noch nicht aus. Daher wurden die Sandsteinformationen gemeinsam mit darunter liegenden Vulkaniten durch neu konzipierte Stimulationsverfahren erschlossen. Die angewendeten Methoden gleichen den vorhergehenden Projekten, wo durch hydraulisches Pumpen zusätzliche Risse im Gestein geschaffen werden. Bei entsprechender Produktionssteigerung von heißen Wässern aus dem Untergrund ist als anschließender Schritt eine zweite Bohrung geplant, mit der ein Förder- und Versenkkreislauf hergestellt werden kann. Ein geothermisches Kraftwerk vervollständigt die Installation. Da im Sedimentbecken von den Niederlanden über Norddeutschland bis nach Polen ähnliche geologische Verhältnisse vorliegen, haben die Ergebnisse aus der Bohrung Groß Schönebeck Pioniercharakter. Der Lern- und Anwendungseffekt aus den Experimenten kann unter diesem Aspekt als besonders beachtenswert eingestuft werden.

Description: For identification of the impact of salt-free and soured fluids injected for hydraulic stimulation on the about 4,000 m deep Rotliegend sandstones, cross-flow tests were carried out in combination with petrographic and fluid-chemical investigations. As a consequence of the swelling and the potential mobilisation of the clay minerals, a reduction of the permeability was expected. However, the test did not produce any significant change of the permeability for the cross-flow of differently conditioned waters under modified p/T conditions. But there could be proven the mobilisation of heavy metals and the solution of carbonate cement. As these cement minerals form a small fraction only in the total rock and due to their uneven distribution, no damage of the aquifer has to be expected. A local transport of finest particles could be observed which is probably connected with the carbonate solution. In case of suddenly increasing pore pressures, there is a risk of particle discharge, so that damaging of the pore reservoir cannot be excluded due to this small-scale transport of particles.

Description: In der Arbeit wird ein kombiniertes hochaufgelöstes globales Schwerefeldmodell bis Grad und Ordnung 720 mit zugehöriger voller Varianz-Kovarianz Matrix berechnet. Als Datenbasis dienen Messungen der Schwerefeldsatellitenmissionen GRACE und GOCE, sowie terrestrische und altimetrische Schwereanomalien. Die Schätzung erfolgt durch kleinsten-Quadrate Ausgleichung, im Rahmen derer eine optimale relative Gewichtung der Einzeldatensätze und der einzelnen Beobachtungen erzielt wird. Die rechentechnische Umsetzung erfolgt mit Hilfe von Hochleistungsrechensystemen.

Description: This article provides first insights into some of the fascinating aspects of astrobiology. The central focus of this research theme is directed towards questions which have interested humans for millennia: How has life developed? Where do we come from? Are we alone in the Universe? In order to approach these questions, astrobiology brings together a variety of disciplines such as astronomy, astrophysics, biology, biochemistry, chemistry, geology, mineralogy, and cosmology. In particular, scientists are more and more interested into the biological aspects and the interactions of (micro)-organisms with their geological environment. This interest is further fueled by numerous NASA and ESA missions to Mars that have spawned new insights into Mars as a potential habitat for life. Earth analog environments, which are characterized by conditions that occur in other parts of our solar system in even more extreme forms play an important role for astrobiological research. Examples include habitats that are characterized by extreme dryness and/or coldness such as the Atacama Desert in Chile, liquid asphalt lakes in Trinidad or the permafrost areas in Siberia. Extremophilic microorganisms such as cyanobacteria and methanogenic archaea or higher organisms such as lichens and bryophytes are used as model organisms to study the limits of life under simulated extreme conditions. In recent years, an active research network has been established in the Berlin-Brandenburg region that carried out joint astrobiology and habitability studies and which among other projects is currently conducting an ESA experiment onboard the International Space Station ISS.

Description: Microbial processes in the so-called ’Deep Biosphere‘ and the link to geological processes are not well understood. We hypothesize that in active fault zones and especially in CO2-conduits, due to an intensified substrate support, microbial processes are significantly accelerated compared to other continental Deep Biosphere ecosystems. Therefore active fault zones could be seen as ‘Hot Spots’ of microbial life in the deep subsurface. The Cheb Basin (Czech Republic) is a shallow Neogene, intracontinental basin filled with fluvial and lacustrine sediments. The intersection area of the north-south striking Počatky-Plesná Fault zone with the northwestsoutheast directed Mariánské Lázně Fault Zone is nearly permanently seismically active (earthquake swarms up to M 4.5). South of the epicentral area two CO2-diffuse degassing structures are visible on a decameter scale. The CO2-conduits are considered as important structures for the understanding of lithospheric mantle-crust interaction processes via mantle fluids, however rock-fluid and geo-bio interactions are barely understood in this system. Moreover, there are hints that the microbial turnover in this region, e.g. CH4 production, is significantly accelerated after earthquakes. In the frame of a DFG project a pre-examination study to a planned international ICDP-drilling campaign started, which includes a 120 m deep drilling at the Hartoušov mofette field. The aim of the study is to get first insights into the microbial community structure by applying modern high-throughput DNA sequencing techniques and geochemical analysis.

Description: Maronde, D.: Das zweite Jahr des Schwerpunktprogramms "Kontinentales Tiefbohrprogramm der Bundesrepublik Deutschland (KTB)". p. A1-A2. Emmermann, R.: Bericht über den Stand des Projektes. p. A3-A9. Stettner, G.: Geologische Kartierungen im engeren und weiteren Umfeld der Tiefbohrung, Beispiele von deren Auswertung in Beziehung zum Profil der Vorbohrung und das Vorhaben einer geologischen KTB-Umfeldkarte 1:10000. p. A10-A23. Reinhardt, J., Kleemann, U., Blümel, p., Schreyer, W.: Geothermobarometry of metapelites as a key to the pressure and temperature history of the ZEV (Zone von Erbendorf-Vohenstrauss), NE Bavaria. p. A24-A32. Faber, E., Whiticar, M. J.: C- und H-Isotope in leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffen der KTB-Vorbohrung. p. A33-A41. Erzinger, J., Heinschild, H. J., Figgemeier,C., Samel, M: Ergebnisse der Gasanalytik in der KTB-Vorbohrung. p. A42-A45. Ziegenbein, D., Skrotzki, R., Hoefs, J., Müller, H., Reutel, Chr., Emmermann, R.: Fluidtransport und Graphitbildung auf Störungszonen. p. A46-A53. Haak, V., Stoll, J., Winter, H.: Why is the electrical resistivity around the KTB-hole so low? p. A54-A60. Müller, H., Tapfer, M., Emmermann, R., Wimmenauer, W.: Die Paragneise im Profil der KTB-Vorbohrung. p. A61-A66. Patzak, M., Okrusch, M., Röhr, C.: Metabasite der KTB-Vorbohrung, Vorläufige Ergebnisse bis 1610 m. p. A67-A80. Hoernes, S., Grimmeisen, W., Hoefs, J., Simon, K.: Größenordnung der Fluid-Gesteins-Wechselwirkung abgeleitet aus Sauerstoff- und Wasserstoff-Isotopendaten der Gesteine und Minerale der KTB-Vorbohrung. p. A81-A82. Walther, J., Reutel, Ch., Althaus, E., Behr, H. J., Homann, D., Horn, E.: Paläofluide in Gesteinen der KTB-Vorbohrung. p. A83-A96. Althaus, E., Walther, J.: Laser-aktivierte Massenspektrometrie (LAMMA) an Fluideinschlüssen. p. A97-99. Schmitz, D., Hirschmann, G., Kohl, J., Röhr, C., Dietrich, H.-G.: Die Orientierung der Bohrkerne in der KTB Vorbohrung. p. A100-A110. Vollbrecht, A., Rust, S., Weber, K.: Mikrorißgenerationen in der KTB-Vorbohrung und im Umfeld. p. A111-A119. Lippmann, E., Bücker, Ch., Huenges, E., Rauen, A., Wienand, J., Wolter, K.: Gesteinsphysik im KTB-Feldlabor: Messungen und Ergebnisse. p. A120-A129. Nover, G., Buntebarth, G., Kern, H., Pohl, J., Pusch, G., Schopper, J. R., Schult, A., Will, G.: Ergebnisse gesteinsphysikalischer Untersuchungen an Bohrkernen und ihre Bedeutung für das KTB. p. A130-A140. Haverkamp, S., Wohlenberg, J., Walter, R.: FACIOLOG-Korrelation von bohrlochgeophysikalischen Messungen mit kristallinem Gestein. p. A141-A151. Emmermann, R., Lauterjung, J., Stroh, A.: Das lithostratigraphische Profil der KTB-Vorbohrung bestimmt durch röntgenographische Phasenanalyse von Bohrmehl. p. A152-A164. Draxler, J., Bücker, Ch., Tapfer, M.: Element und Mineralbestimmung mit dem Geochemical Logging Tool. p. A165-A189. Burkhardt, H., Erbas, K., Honarmand, H.: Entwicklung einer Bohrlochsonde zur in-situ-Messung der Wärmeleitfähigkeit. p. A190-A195. Haack, U., Gohn, E., Bücker, Ch., Zoth, G.: Vergleich der Wärmeproduktionsdaten aus Labor- und Bohrlochmessungen. p. A196-A206. Wagner, G. A., van den Haute, p., Hejl, E.: Apatit-Spaltspuruntersuchungen an Gesteinen der KTB-Vorbohrung: Ein Beitrag zur spätkretazischen und tertiären Hebungsgeschichte. p. A207-A215. Burkhardt, H., Erbas, K., Giese, p., Haak, U., Honarmand, H., Huenges, G., Stiefel, A., Wilhelm, H., Zoth, G., Buntebarth, G., Schulz, R.: Das vorhergesagte und das gemessene Temperaturprofil. p. A216-A242. Heinemann, B., Mastin, L.: First Evaluation of Four-Arm-Caliper and Borehole Televiewer Measurements in the KTB pilot hole below 500 m depth. p. A243-A244. Wolter, K. E., Berckhemer, H.: Retardierte Entspannungsdeformation an KTB-Bohrkernen. p. A245-A257. Zang, A., Lienert, M., Aulbach, E., Berckhemer, H.: Elastische- und Festigkeitsanisotropien von KTB-Kernen. p. A250-A273. Kessels, W.: Beobachtungen und Interpretationen zum zeitabhängigen Verhalten der Bohrlochstabilität in der KTB-Vorbohrung. p. A274-A302. Borm, G., Bühler, M., Lempp, Ch., Natau, O., Pimentel, E., Röckel, Th.: Bohrloch- und Bohrkern-Instabilitäten an Beispielen der KTB-Vorbohrung. p. A303-A322. Zoback, M., Fuchs, K.: Probing the deep Crustal Stress Field and Brittle-Ductile Transition. p. A323-A324. Engeser, B., Tran Viet, T., Herold, K., Ujma, K. H.: Die Bohrspülung und das Mud Logging Konzept der Vorbohrung, Umsetzung der dabei gewonnenen Erfahrungen bei der Vorbereitung und Durchführung der Hauptbohrung. p. A325-A332. Krüger, V., Oppelt, J.: Voreilende Pilot-Motorkernbohrsysteme; Kernbohrsysteme für wissenschaftliche Bohrprojekte. p. B333. Jürgens, R., Lohmann, M., Mertens, V.: Steuerstabilisator zum Vertikalbohren. p. B334. Mertens, V., Lohmann, M., Jürgens, R.: Zielbohrstange ZBE zum Vertikalbohren. p. B335. Ujma, K. H.: Datenerfassung und Auswertung beim Mud-Logging. p. B337. Quadflieg,E. ,et al.: Werkstoffauswahl für das Bohrgestänge. p. B340. DST: Kombinierte Rotary-Seilkerntechnik. p. B341. Marx, C., Stoffels, p., Schamp, J.: Untersuchungen zur Belastbarkeit von Bohrsträngen für ultratiefe Bohrungen. p. B342. Marx, C., Faraz, M. A.: Feststoffkontrolle und Entsorgung hochtemperaturbelasteter Bohrspülungen. p. B343. Marx, C., Deutsch, U., Luy, R.: Untersuchung der Mechanismen bei Bohren in Hartgesteinen zur Optimierung des Bohrprozesses. p. B344. Herold, C.-p., Müller, H.: KTB-Spülungsdaten 0 - 3888,5 m. p. B345. Höll, R., Rohrmüller, J., Günzel, F., Stettner, G.: Geologische Kartierung im Umfeld der KTB-Bohrung. p. B346. Kleemann, U.: Petrologie ZEV-Südrand. p. B348. Kleemann, U., Stein, E., Blümel, p.: Mylonite im Grenzbereich zwischen ZEV und Moldanubikum. p. B349. Doerr, M., Pekdeger, A., Rasper, M., Lodemann, M., Weise, S., Fritz, p., Forster, M., Rauert, W., Stichler, W.: Hydrogeochemische Untersuchungen im Umfeld der Kontinentalen Tiefbohrung. p. B350. Dürr, W., Franke, W., Kramm, U.: U/Pb-Daten von Zirkonen klastischer Sedimente - Beiträge zur Entwicklung der Böhmischen Masse. p. B351. Bardua, J., Nollau, G.: KTB-Umfeld - Geologische Kartierung und Entwurf der geologischen Karte 1:10000. p. B352. Stöckhert, B.: Zur Konstruktion geotektonischer Modelle um die Bohrlokation Oberpfalz. p. B353. Hirschmann, G.: Die Bedeutung des Bohemikums für die KTB-Lokation. p. B354. Ahrent, H., Behr, H. J., Vollbrecht, A., Weber, K., Welzel, B.: Verlängerung der Bohrung nach oben -Analyse der Abtragungsprodukte. p. B355. Behr ,H. J., Große, S., Heinrichs, T.: Das Schwerebild und der variskische Plutonismus im Umfeld der KTB-Lokation. p. B356. Behr, H. J., Helmcke, D., Hirschmann, G., Kuhlmann, S.: Methoden des Störungsnachweises im kristallinen Grundgebirge des KTB-Umfeldes. p. B357. Moehrmann, H., Behrmann, J., Franke, W.: Tektonische Transportrichtungen im Münchberger Kristallin - erste Ergebnisse. p. B358. Schmidt, T., Gebrande, H., Bopp, M, Neurieder, p.: Krustenstruktur im KTB-Umfeld, seismisch abgebildet durch Weitwinkel-Migration. p. B359. Meichelböck, M., Gebrande, H.: Tau-P-Geschwindigkeitsanalysen im KTB-Umfeld. p. B360. Kästner, U., Bram, K., Hubral, p., Macdonald, C., Rühl, Th., Sandmeier, K. J.: Seismic investigations at the KTB-drilling site, Upper Palatinate, West Germany. p. B361. Asch, G., Gebrande, H., Schmedes, E., Soffel, H.: Seismologisches Lokalarray KTB. p. B365. DEKORP: Integrierte Seismik Oberpfalz 1989. p. B366. Günzel, F., Soffel, H. C.: Feldmagnetik im Gebiet westlich der KTB-Kernfläche. p. B367. 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Description: Das Mekong-Delta ist die Kornkammer Vietnams. Ausbleibender Sedimenttransport gefährdet diesen eminent wichtigen Nährstofflieferanten.

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Description: Röhr, C., Hacker, W., Keyssner, S., Kohl, J., Müller, H.: B. Geologie. Tiefbohrung KTB-Oberpfalz VB, Ergebnisse der geowissenschaftlichen Bohrungsbearbeitung. p. B1-B114. Stroh, A.,Heinschild, H. J., Homann, K. D, Tapfer, M., Zimmer, M.: C. Geochemie. KTB Oberpfalz VB - Röntgenanalytik, Spülungsanalytik, Gasanalytik. p. C1-C104. Huenges, E., Bücker, Ch., Wolter, K. E., Wienand, J., Rauen, A., Lippmann, E.: D. Geophysik. Deep Drilling KTB-Oberpfalz VB, Results of the Geoscientific Proceedings in the KTB-Laboratory, Depth Interval: 1709 - 2500 m. p. D1-D83. Zulauf, G., Kohl, J.: E. Ergänzende Untersuchungen. KTB Oberpfalz VB - Bruchtektonik im Teufenbereich von 1177 bis 1530 m. p. E1-E14. Homann, K. D., Müller, H.: F. Wechselwirkung zwischen Dehydril-HT-Bohrspülung und Gesteinsmehl. p. F1-F45. Homann, K. D.: G. Flüssigkeitseinschlußuntersuchungen im KTB-Feldlabor. p. G1-G30. Röckel, Th., Natau, O.: H. Tiefbohrung KTB Oberpfalz VB - Erste Ergebnisse felsmechanischer Index-Versuche bis 1998 m. p. H1-H22. Wächter, J., Friese-Haug, M.: I. KTB Oberpfalz VB - Datenverarbeitung. p. I1-I20. Wächter, J., Lauterjung, J., Giese, p.: I. KTB Oberpfalz VB - Datenverarbeitung. Zielsetzung und Organisationsstruktur der KTB-Datenverarbeitung. p. I2-I5. Wächter, J., Friese-Haug, M.: I. KTB Oberpfalz VB - Datenverarbeitung. KTBase (KTB database) - der Kern eines wissenschaftlich/technischen Informationssystems: Hardware-Konfiguration und Struktur der Datenbank. p. I6-I20.

Description: Dieser 6. Arbeitsbericht stellt die vorläufigen Ergebnisse der Bearbeitung des Bohrungsabschnitts 2500.0 bis 3009.7 m im KTB-Feldlabor vor. In Nachträgen werden die Messungen der Permeabilitat von Proben aus dem Teufenbereich 1970 - 2430 m, der inneren Oberfläche im Teufenbereich 95 bis 1300 m sowie die detaillierte Untersuchung der Bruchtektonik im Teufenbereich 1530 bis 2500 m dargestellt. Weiterhin wurde eine Untersuchung uber die Dispersion von Feststoffen in der Bohrspulung mit einem Cristobalit-Tracer durchgeführt.

Description: Kohl, J., Hacker, W., Keyssner, S., Müller, H., Röhr, C., Sigmund, J., Stroh, A., Tapfer, M.: B. Geologie. KTB Oberpfalz VB, Ergebnisse der geowissenschaftlichen Bohrungsbearbeitung im KTB-Feldlabor, Teufenbereich von 2500 - 3009.7 m. p. B1-B106. Tapfer, M., Heinschild, H. J., Stroh, A., Wittenbecher, M., Tapfer, M., Zimmer, M.(1988): C. Geochemie. KTB Oberpfalz VB - Röntgenanalytik, Spülungsanalytik, Gasanalytik. p. C1-C50. Wolter, K. E., Wienand, J., Rauen, A., Lippmann, E., Huenges, E., Bücker, Ch.: D. Geophysik. Tiefbohrung KTB Oberpfalz VB, Ergebnisse der geowissenschaftlichen Bohrungsbearbeitung im KTB-Feldlabor (Windischeschenbach),Teufenbereich von 2500 - 3009 m. p. D1-D39. Zulauf, G.: E. Ergänzende Untersuchungen. KTB-Oberpfalz VB - Bruchtektonik im Teufenbereich von 1530 bis 2500 m. p. E1-E22. Stroh, A., Wöhrl. T.: F. KTB Oberpfalz VB, Ermittlung der Dispersion von Feststoff im Spülungsstrom. p. F1-F10. Röhr, C.: G. KTB Oberpfalz VB - Makroskopische Beschreibung der Seitenkerne aus dem Teufenbereich 0 - 4000 m. p. G1-G10.

Description: Während der letzten Jahre sind in Deutschland extreme Naturereignisse aufgetreten, die zu großen, teilweise gar verheerenden Schäden geführt haben. Die Aufarbeitung dieser Katastrophen hat gezeigt, dass Deutschland nicht genügend auf solche Extremsituationen vorbereitet ist. Notwendig ist ein intelligenter Umgang mit Naturgefahren, der sich auf wissenschaftlich fundierte Analysen und Methoden stützt. Dazu gehört, dass Risiken durch Naturgefahren in ihrer raum-zeitlichen Entwicklung und in ihrer Wechselwirkung mit anthropogenen Einflüssen identifiziert und quantifiziert werden, zuverlässige Vorhersage-, Frühwarn- und Informationssysteme zur Verfügung stehen und Vorsorgestrategien eingesetzt werden, die auf einer umfassenden, konsistenten und transparenten Risikobewertung basieren. Die Entwicklung und Bereitstellung solcher Methoden und Werkzeuge erfordern einerseits das Zusammenwirken der verschiedenen Wissenschaftsdisziplinen und andererseits den engen Austausch zwischen Wissenschaft und operativem Katastrophenmanagement.

Description: The investigation of heat flow is one of the prerequisites for modeling the thermal structure of sedimentary basins and allows the determination of its geodynamic state as well as the composition and structure of the basement. Although maps of the surface heat flow in the Northeast German Basin are published, our knowledge of this parameter is rather flaw. With this work a well-founded determination and evaluation of heat flow in the NEGB are presented for the first time. Under conductive and stationary conditions heat-flow density is calculated as the product of temperature gradient of a depth interval and its representative thermal conductivity. Therefore, the thermal conductivity of the rocks must be known, and temperature measurements must be available. The surface heat flow then can be calculated adding to this q the amount of heat generated by the radiogenic elements of the overburden. Deep boreholes, drilled in the course of oil and natural gas exploration, particularly in the years 1962-1990, were used in this study for the determination of q. Due to the targets of drilling and coring the depth intervals examined were predominantly in Permian rocks . Laboratory-derived thermal conductivity was determined in 363 core samples in dry and saturated conditions. The variability of TC within the lithotypes is related to facies, cementation, and degree of diagenesis. Based on the TC of lithotypes, the TC value of formations was estimated taking into account the respective facies conditions in the particular borehole. The TC of lithotypes and formations have higher values than previously supposed and used in modelings of the NEGB. Heat production of rocks was determined on the one hand by direct measurement of the content of U, Th, and K in 52 rock samples and on the other hand indirectly by evaluating borehole measurements. In order to do so, total gamma-ray intensity logs recorded in older gamma units were converted to modern API units using an empirical equation: GR[APIc]= 4.95433 × GR[GEc] - 27.24. The A value for the entire sedimentary succession of the NEGB calculated from GR logs amounts to 1-6 µW/m3 . The determination of q is accomplished and described in detail for 13 borehole locations. Possible disturbances were considered, and different correction procedures were applied. The corrections comprise the in-situ temperature correction of TC measured under room conditions, the corrections of temperature disturbances caused by the drilling process, corrections of lateral heat refraction at salt structures, and corrections of palaeoclimatic effects. The determined q values show an uncertainty, which is assumed to be approximately 15% for all locations. The qs values range between 70-90 mW/m2 . It is shown that both, different magmatic successions at the basin basis and the different Mesozoic and Cenozoic deposits affect a differentiation of qs. The qs values of this study do not coincide with the distribution pattern of former qs maps. In order to investigate the thermal consequences of different assumptions of structure and composition of the crust and the lithosphere, 2D sections were modelled under steady-state conditions. Variable compositions of the crust and different thicknesses of the lithosphere could explain the determined qs values. It is assumed that the Pritzwalk gravity anomaly of dense rock with less heat production causes a negative thermal anomaly at the surface. Without a better knowledge of the deeper underground of the NEGB it cannot be estimated as to which parts the determined mean q depends on a high heat production of the crust or a high mantle heat flow. It also cannot be ascertained whether the assumption of a thermal stationary regime, which represents a substantial part of the computations, is justified for the NEGB.

Description: Hawaii gehört zu den bekanntesten Beispielen für Hotspot-Vulkanismus weltweit. Die von weiteren tektonischen Einflüssen isolierte Position inmitten des Pazifischen Ozeans macht Hawaii zu einem interessanten Untersuchungsobjekt auf dem Gebiet der Mantelplumes. Weder die Entstehungstiefe noch die genaue Lage des Plumeschlauches im Erdmantel sind bislang genau bekannt - Fragen, deren Beantwortung auch neue Erkenntnisse bezüglich der dynamischen Prozesse des Mantels, wie etwa der Konvektion, liefern könnte. In dieser Arbeit wurde die Methode der Receiver Functions angewendet, um die Strukturen bis in den obersten Teil des unteren Mantels unter Hawaii zu untersuchen. Zur Auswertung standen Daten von elf temporären Breitbandstationen auf den vier größten Hawaii-Inseln zur Verfügung, welche im Zeitraum von Juni bzw. November 1999 bis Mai 2001 kontinuierlich registrierten, sowie zusätzliche Daten permanenter Breitbandstationen. Die Untersuchung ergab eine Reihe von neuen Ergebnissen der seismischen Struktur in verschiedenen Tiefenbereichen. In Übereinstimmung mit früheren Studien konnte die Moho in Tiefen zwischen 12 - 17 km beobachtet werden. Im jüngeren Teil der Inselkette, von Big Island bis etwa Oahu, tritt zusätzlich eine sehr starke Konvertierte auf, die innerhalb der Kruste erzeugt wird und zum jüngeren Bereich hin systematisch früher auftritt. Deutlich ausgeprägt erscheint im Messgebiet die Lithosphären-Asthenosphären-Grenze. Der langfristige Einfluss des Plumes bewirkte eine Ausdünnung der Lithosphäre im älteren Teil der Inselkette. Innerhalb der Asthenosphäre wurde eine lokale Niedriggeschwindigkeitszone unterhalb von Big Island nachgewiesen, deren Ursprung ebenfalls mit dem Plume in Verbindung gebracht wird. Die Diskontinuitäten der Mantelübergangszone in 410 km und 660 km Tiefe konnten klar identifiziert werden. Stellenweise konnten außerdem konvertierte Phasen aus 520 km sowie aus größeren Tiefen beobachtet werden. Anhand der Ankunftszeiten der P410s und P660s konnte das Messgebiet in drei Regionen unterteilt werden: Der Südosten der Inselkette bis zur Mitte von Big Island zeigt keinerlei Einflüsse des Plumes, während der nordwestliche Teil auf reduzierte S-Wellengeschwindigkeiten im oberen Mantel schließen lässt. Südwestlich von Big Island jedoch weist eine deutliche Ausdünnung der Mantelübergangszone auf die Position des Plumes hin. Für dessen Kernbereich wurde ein Radius von etwa 120 km ermittelt.

Description: Die vorliegenden Lecture Notes wurden im Rahmen von Vorlesungen und Praktika zwischen 1999 und 2014 an den Universitäten Frankfurt, Hamburg und Potsdam entwickelt, insbesondere als Zusatzmaterial meines Moduls Einführung in die Geophysik an der Universität Hamburg. Ziel dieser Vorlesung war die breite Einführung in die Grundlagen der Geophysik, von der großskaligen, globalen Geophysik bis zur kleinskaligen oberflächennahen und angewandten Geophysik. Das Manuskript ist vom Niveau her für Anfangssemester in einem Diplom- oder Bachelor-Studiengang in der Geophysik/Ozeanographie, den Geowissenschaften oder der Physik geeignet. Die Theorie-Kapitel sind auf wenige wichtige Formeln und elementare Ableitungen beschränkt. Meßinstrumente, Meßverfahren und Anwendungen werden ausführlich besprochen und durch Beispiele vertieft. Der erste Teil beginnt mit der Entstehung der Erde und der Planeten. Der innere Aufbau der Erde und die Dynamik der Erde folgen im dritten Kapitel. Unterkapitel sind hier bereits die globale Plattentektonik, der Wärmehaushalt der Erde und die Entstehung des Erdmagnetfeldes. Im vierten Kapitel folgt das Schwerefeld der Erde und die Ansätze der angewandten Gravimetrie. Der Sto↵ des fünften Kapitels umfasst die Geomagnetik und den remanenten Gesteinsmagnetismus. In den folgenden Kapiteln wird in weitere Verfahren der angewandten Geophysik eingeführt. Die Gleichstromelektrik wird ebenso behandelt wie Verfahren, die mit elektromagnetischen Wellen arbeiten. Dabei wird auch die Arbeitsweise des Bodenradar und der Magnetotellurik beschrieben. Im vorletzten Kapitel wird in seismische Verfahren eingeführt, die in der angewandten Geophysik eine wichtige Rolle spielen. Hierbei werden nötige Grundlagen der Theorie elastischer Wellen ebenso wie praktische Aspekte der geometrischen Ausbreitung von Raumwellen durch die Erde kurz beschrieben. Das letzte Kapitel ist den Erdbeben und der Seismologie gewidmet. Begleitende Übungsaufgaben sind auf Anfrage erhältlich.