ALBERT

Description: Im zentralen Anti-Atlas wurden die Deformationen im sedimentären Deckgebirge des präkambrischen Kristallin-Aufbruchs des J. Sirwa und angrenzender Grundgebirgs-Blöcke untersucht. Dabei konnten zwei unterschiedliche Deformationsformen erfaßt werden. Als erste Generation entstanden - bisher a l s tektonisch angesehen - in zwei Niveaus frühdiagenetische Deformationsstrukturen (Gleitfalten, Rutschungen und Setzungsstrukturen), die zum Teil sehr große Dimensionen erreichen. A l s Auslöser für diese Verformungen müssen Kompaktionserscheinungen und eine leichte Reliefbildung angenommen werden. Hinzu kam in einzelnen Fällen auch ein übernormaler Porenwasserdruck. Eine vermutlich spätpaläozoische tektonische Deformation hat diese frühen Deformationsstrukturen überprägt. Satelliten- und Luftbild-Interpretationen sowie Geländebeobachtungen zeigen, daß die während der variskischen Orogenese aufgestiegenen Kristall in-Dome an bereits im späten Präkambrium angelegte Bruchsysteme gebunden sind. Darüber hinaus geben die Deformationen im Deckgebirge keine Hinweise auf die Mechanismen der Dom-Aufstiege. Während dieser Aufstiege kam es zu einer weitspannigen Verfaltung der Sedimente des Deckgebirges. Vergleiche zwischen den ursprünglichen Faltenachsen-Richtungen der frühen Deformationsstrukturen und den tektonischen Faltenachsen sowie den Störungssystemen im Grund- und im Deckgebirge zeigen, daß auch das altpaläozoische Deckgebirge von den prakambrisch angelegten Störungssystemen beherrscht wird, wobei in einer frühen Phase der Sedimentation die frühdiagenetischen Deformationsstrukturen an den Störungslinien gebildet wurden. Die gleichen Störungssysteme haben dann im Spätpaläozoikum auch bei der Tektogenese das beherrschende Element dargestellt. Wie an postpaläozoischen Störungen und Kluftbildungen in mio-pliozänen Vulkaniten nachgewiesen werden konnte, sind die alten Störungs-Richtungen bis in jüngste Zeit reaktiviert worden und prägten sich auch bei der im Känozoikum erfolgten Hebung des Anti-Atlas aus.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: In der vorliegenden Arbeit wurde ein numerisches Verfahren für die zweidimensionale Simulation stationärer Strömung in porösen Medien entwickelt. Dabei können Modelle mit anisotroper Permeabilität und Wärmeleitfähigkeit ebenso berechnet werden wie Modelle in geneigten und gekrümmten Gebieten. Das Verfahren basiert auf einer Finite-Differenzen-Methode mit einem Schema 2. Ordnung (Il'in-Schema). Für das nichtlineare Gleichungssystem wird ein Iterationsansatz mit einer Art Mehrgittermethode verwendet. Um den großen Anwendungsbereich des entwickelten Verfahrens zu demonstrieren, wird es auf zwei unterschiedliche Fragestellungen aus der Hydrothermik und der Schneemetamorphose angewendet.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Die Toskana ist die stärkste geothermische Anomalie auf dem europäischen Kontinent. In dieser Anomalie finden sich zahlreiche lokale geothermische Felder mit hoher Enthalpie, wie z.B. das Feld von Travale. In diesem geothermischen Feld, das im Era-Graben liegt, wurden in den Jahren 1980/81 elektromagnetische Messungen durchgeführt. Es war das Ziel der Untersuchungen, die Quelle und die Ursache dieser teilweise bekannten Anomalie zu finden. Hierzu sollte die Verteilung der elektrischen Leitfähigkeit in der Erdkruste bis in Tiefen der Kruste-Mantel-Grenze mit den Methoden der Magnetotellurik und Erdmagnetischen Tiefensondierung untersucht werden. Parallel dazu wurde die geothermische Anomalie von Travale mit einer Vielzahl weiterer elektromagnetischer, seismischer und geochemischer Methoden untersucht. Das Ziel, die geothermische Anomalie in der Erdkruste zu lokalisieren, war nicht einfach zu erreichen. Deshalb war es notwendig, ein Modell der Anomalie zu erarbeiten, aus dem die Lokalität folgen sollte. Vor angegangene elektromagnetische Untersuchungen (HAAK & SCHWARZ 1981) hatten gezeigt, daß nahezu das gesamte Gebiet der Toskana als eine Anomalie der elektrischen Leitfähigkeit anzusehen ist: Gutleitende Deckschichten, mit bis zu 10 km Mächtigkeit, werden von einem hochohmigen Basement unterlagert. An einigen Meßorten deutet sich der Übergangsbereich Kruste / Mantel - in einer Tiefe zwischen 20 und 30 km - durch eine Zone hoher Leitfähigkeit an. Dieser Bereich zeichnet sich durch Lamellen hoher und extrem niedriger seismischer Wellengeschwindigkeiten aus. Petrologisch kann dieses durch eine Wechsellagerung von basischem und saurem Material gedeutet werden. Die zeitlichen Variationen des elektrischen und magnetischen Feldes wurden im geothermischen Feld von Travale in einem breiten Periodenbereich von 6 - 10.000 s registriert. Die Meßorte liegen überwiegend auf zwei Profilen, eines verläuft parallel zum Era-Graben aus der Anomalie heraus nach NW, das zweite schneidet die Anomalie senkrecht zum Graben. Der Meßpunktabstand war mit einigen hundert Metern bis zu mehreren Kilometern sehr dicht, um möglichst alle lateralen Variationen der scheinbaren spezifischen Widerstände beobachten zu können. Es zeigte sich, daß die lateralen Variationen der spezifischen Widerstände im Gebiet von Travale sehr groß waren. Bis zu Perioden von 50-100 s ist der Era-Graben die dominierende zweidimensionale Leitfähigkeitsstruktur. Die gemessenen scheinbaren spezifischen Widerstände sind bei längeren Perioden durch dreidimensionale Leitfähigkeitsstrukturen verzerrt. Die scheinbaren elektrischen Widerstände sind innerhalb der geothermischen Anomalie mit Werten bis zu 50 Qm äußerst klein, während sie nördlich des geothermischen Feldes auf 100-300 Qm ansteigen, um dann etwa 7 km NW der Anomalie wieder deutlich abzufallen. Selbst in der tieferen Kruste werden keine höheren Widerstände angetroffen. Die integrierte Leitfähigkeit weist das geothermische Feld ebenso als eine Anomalie der elektrischen Leitfähigkeit aus, während nördlich davon die "hochohmige Barriere" bestätigt wurde. Aus den Ergebnissen der Seismik und Magnetotellurik wurde ein Modell für die geothermische Anomalie von Travale und die Toskana abgeleitet, das sich in drei Stockwerke gliedert: - Das unterste Stockwerk, die Übergangszone zwischen Oberem Mantel und Unterkruste in 20-30 km Tiefe ist die Quelle auf steigender heißer Gase und Flüssigkeiten. Die Temperatur beträgt etwa 700° C. - Das mittlere Stockwerk ist von tief reichenden, vertikalen Störungen durchsetzt, die einen konvektiven Wärmetransport durch die hydrothermalen Phasen in das oberste Stockwerk erlauben. Im Gebiet von Travale hat sich durch längs- und zum Era-Graben querstreichende Störungen eine ausgeprägte Schwächezone in der Kruste gebildet, die einen besonders intensiven Wärmetransport zuläßt. Der Temperaturgradient wird mit 15° C/km angenommen. - Das oberste Stockwerk besteht aus Sedimenten und kristallinen Formationen, die im wesentlichen von horizontalen Abscherungs- und Störungsflächen durchzogen sind, in denen hydrothermale Phasen zirkulieren. Innerhalb der Basements hat sich so ein zweites Reservoir ausgebildet, welches das bekannte geothermische Reservoir in den Karbonaten in Tiefen von 1-2 km durch ein ausgeprägtes Bruchsystem speist. Die Temperatur ist in 4 km Tiefe mit 400° C sehr hoch. Die augenblicklich geförderten heißen Gase und Wässer sind meteorologischen Ursprungs und werden an der Oberkante des toskanischen Basements aufgeheizt. Aus tektonischer Sicht besteht das oberste Stockwerk aus allochthonen Decken, die während der Orogenese über die Toskana hinweggeschoben wurden. Dieser tektonischen Kompressionsphase folgte eine Phase starker lateraler Dehnungen, die bis heute andauern. Das System von Grabenbrüchen und tiefgreifenden Verwerfungen ist Ausdruck dieser Dehnungstektonik. Die damit verbundenen Störungszonen tragen zu einer Entwässerung und Entgasung der tiefen Erdkruste bei und lassen die hydrothermalen Phasen in das oberste Stockwerk aufs teigen. In ausgeprägte Schwächezonen, die die gesamte Kruste durchziehen und die durch undurchlässige Schichten nach oben abgeschlossen werden, kann sich so ein geothermisches Reservoir ausbilden.

Description: Tuscany is the strongest geothermal anomaly in continental Europe. Numerous local high enthalpy geothermal fields are to be found within this anomaly, e.g. the Travale field. Electromagnetic soundings have been carried out in this geothermal field, which lies in the Era-Graben, in the years 1980 and 1981. The aim of this study was to find the origin as well as the cause of this partly known anomaly, using the methods of magnetotelluric- and geomagnetic depth soundings to study the distribution of electrical conductivity in the earth's crust downwards to the crust/mantle boundary, at least. Parallel to this study the geothermel anomaly of Travale has been studied with the help of various other methods, including electromagnetic, seismic and geochemical surveys. To localize the geothermal anomaly in the earth's crust was not an easy task. Therefore it seemed to be necessary to develop a model of the anomaly, first, and then to localize it. Earlier electromagnetic investigations (HAAK & SCHWARZ 1981) have shown, that nearly the whole area of Tuscany corresponds to an electrical conductivity anomaly: A well conducting cover, reaching down to 10 km depth is underlain by a high resistive basement. At some places within the geothermal anomaly a zone of high conductivity has been found at the depth of the crust/mantle-boundary (between 20 and 30 km) . Seismic refraction measurements are indicating a wide transition zone between the crust und upper mantle, displayed by alternating high- und extreme low-velocity layers. The time-varying electric- and magnetic fields have been recorded in the Travale area in a broad period range from 6-10.000 s, mainly on two profiles, the one parallel, the other perpendicular to the Era-Graben. The stations have been very close to each other, spacings varied between some hundreds of meters and a few kilometers, to study lateral variations of apparent resistivities within the Graben. In deed, lateral variations of apparent resistivities have been very large in the Travale area. Up to 50-100 s the Era-Graben is the dominating 2D-structure, but for longer periods of investigation the three-dimensionality of the electrical conductivity structure has to be considered. The apparent resistivities inside the geothermal anomaly are extremely low, reaching not more than 50 Gm, even in the lower crust, whereas going up to 100-300 firn north of the geothermal field. Further to NW apparent resistivities are coming down again to 5-5o Gm. Total conductance as well indicates the geothermal field as a local conductivity anomaly, whereas more to the north the poorly conducting "barrier" has been confirmed. Based on the results of the magnetotelluic soundings and those of the seismic survey a geothermal model for the anomaly of Travale as well as for Tuscany has been developed. The crust is built up by 3 stories: - The lowermost story of the transition from the mantle to the crust at 20-30 km depth has to be regarded as the origin of hot gases and fluids. Temperature amounts to 700° C. - The central story is more or less fractured vertically so that pathways allow convective transport of heat by means of hydrothermal fluids to the upper story. In the Travale area a weak crustal zone of faults crossing over has developed, allowing the transport of heat to be very intensive. The temperature gradient is assumed to reach not more than 15° C/km. - The uppermost story consists of sediments and more or less horizontally fractured crystalline formations, filled with hot, circulating fluids. Within the basement a second reservoir has evolved, which feeds the known geothermal reservoir in the carbonate series at 1-2 km depth through fractures and cracks in the top of the basement. The temperature of about 400° C in 4 km depth is extremely high. The actually exploited hot gases and fluids are of meterological origin and heated up at the top of the basement. From the tectonic point of view, the uppermost story consists of allochthonous nappes shifted across Tuscany during orogenesis. This compressive tectonic deformation was followed by strong dilatational forces, which are still active in the whole crust, expressed by the features of graben structures and deep reaching faults. This process gives volatiles and water generated by dehydration in the deep crust the chance to rise to the uppermost story. A basement fractured at the top and an impermeable cover in the uppermost layer will then favour the development of a geothermal reservoir.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Der Bereich des Meßtischblattes 6311 Lauterecken im Saar-Nahe-Gebiet (SW-Deutschland) wurde anhand einer geologischen, ingenieurgeologischen, hydrogeologischen und morphologischen Untersuchung einer Stabilitätsanalyse der Hänge und Böschungen unterzogen, die durch die Verwertung klimatologischer Daten vervollständigt wurde. Das Ergebnis liegt in einer Stabilitätskarte sowie in einer Analyse der gesammelten Daten vor. Soweit die Untersuchung des Modellgebietes von ca. 130 km21 Größe (etwa 5% der Fläche des Saar-Nahe-Gebietes) eine Antwort zuläßt, sind Hänge und Böschungen im sedimentären Rotliegenden des Saar-Nahe-Gebietes bereits ab 7° Hangneigung potentiell rutschgefährdet. Das rutschgefährdete Areal umfaßt etwa 10% der untersuchten Fläche. Ca. 2,6% wurden von Massenbewegungen betroffen. Kriechen und Gleiten sind die häufigsten Arten der Massenbewegungen. Die beteiligten stratigraphischen Einheiten sind neben den Deckschichten die Quirnbacher, Jeckenbacher und Lautereckener Schichten des Unteren Rotliegenden. Künstliche Böschungs-, An- und Einschnitte in den für das Unterrotliegende charakteristischen Wechsellagerungen von Ton-, Schluff- und Sandsteinen, stellen ein permanentes Stabilitätsproblem dar.

Description: Abstract: This report deals with the analysis of stability of slopes which occur on the map of Lauterecken, Saar-Nahe-area, SW-Germany. A geological, engineering geological, hydrogeological and morphological study was made, additionally, climatological data were taken into account; the results of it are analyzed and plotted in a stability map. Conclusions: Taking the regarded territory of approximately 130 km2 (about 5% of the area of the Saar-Nahe-area), it can be stated that slopes in the Saar-Nahe-area are potential landslide areas, if the inclination of the slopes is 7° or more. Within an area of 10% landslides are probable to take place. Within 2,6% mass movements happened or are going on. Creep and sliding are the most abundant forms of mass movements. Slope instability occours preferentially in weathered rocks, Quirnbach beds, Jeckenbach beds and Lauterecken beds of the Lower Permian. Steep roadcuts occurring in alternating sandstone and siltstone beds are very likely to cause stability problems.

Description: research

Description: Bei der Auswertung von' Fernerkundungsdaten wurde bisher davon ausgegangen, daß die untersuchten Objekte angenähert LAMBERT'sch reflektieren. Daß diese Annahme für Pflanzen falsch ist, wurde schon vor über 10 Jahren erkannt und seitdem mehrfach systematisch untersucht. In der vorliegenden Arbeit wurde in grundlegender Weise das Reflexions verhalten von natürlichen Gesteinsoberflächen untersucht. Besonderes Augenmerk wurde dabei auf die Richtungsverteilung der reflektierten Strahlung unter verschiedenen geometrischen Bedingungen gerichtet. So wurde als Simulation der natürlichen Geländebedingungen, wie sie etwa in den Alpen vorliegen, der Beleuchtungswinkel, die Probenneigung und der Detektorstand systematisch variiert und der Einfluß dieser Veränderungen auf das Reflexionsverhalten der Gesteine registriert. Die meisten Messungen erfolgten im Labor mit Hilfe eines speziell für diesen Zweck konstruierten Meßtisches, Als Proben dienten natürliche Gesteinsproben, die vorher unter Geländebedingungen gemessen worden waren. Bei den meisten Proben handelte es sich um Karbonatgesteine; wenige Ausnahmen, wie z,B. Sandsteine, wurden als Sonderfälle studiert. Bei zahlreichen Vergleichs- und Kontrollmessungen wurde versucht, den Zusammenhang zwischen Labor- und Geländemessungen herzustellen, Als wichtigstes Ergebnis wurde nachgewiesen, daß die Reflexion bei keiner der untersuchten Proben dem LAMBERT‘schen Reflexionsgesetz folgt: Der Reflexionsfaktor hängt also von den geometrischen Bedingungen ab, bei denen die Messung erfolgte, Sonnenstand, Hangneigung und Detektorstand sind als zusätzliche Parameter zu berücksichtigen. Die Ursachen für diese Richtungsabhängigkeit der Reflexion sind einerseits die innere Struktur − also die Ausbildung von primären Reflexionsflächen, die sich auf die Gesteinsoberfläche durchprägen − und andererseits die Rauhigkeit oder Relieftiefe der Oberfläche. Die größten Abweichungen vom LAMBERT'schen Reflexionsverhalten wurden bei größeren Zenitdistanzen, besonders bei schrägem bis streifendem Lichteinfall beobachtet. Die Konsequenzen für die Bildverarbeitung sind eindeutig: Bei der Klassifizierung und Identifizierung von Gesteinen aus Fernerkundungsdaten muß das Geländerelief und die Beleuchtungssituation mit berücksichtigt werden. Schon die unterschiedliche Beleuchtung auf verschieden geneigte Flächen gleicher Oberfläche erzeugt unterschiedliche Grauwerte für die einzelnen Flächen. Das gilt für jede Oberfläche, unabhängig von ihrem Reflexionsverhalten. Das richtungsabhängige oberflächenspezifische Reflexionsverhalten bewirkt (je nach der Winkel Konfiguration) eine weitere Veränderung der Grauwerte. In dieser Arbeit wurde gezeigt, wie die Korrektur der Beleuchtungsverhältnisse mit Hilfe eines digitalen Geländemodells erfolgen könnte. Die aus einer topographischen Karte entnommenen Höhendaten bilden die Grundlage für eine radiometrische Reliefkorrektur, bei der die durch schräge Beleuchtung verfälschten Grauwerte so korrigiert werden, daß die Ergebnisse einer Aufnahme ohne Relief entsprechen. Somit sind alle korrigierten Aufnahmen, unabhängig vom Sonnenstand, untereinander vergleichbar. Die Wirkung der Korrektur wurde an einem Modellgelände demonstriert. Eine Korrektur von vollständigen Aufnahmen, wie z.B, ganzen LANDSAT-Szenen, war bis zur Fertigstellung der Arbeit wegen der begrenzten Rechnerkapazität noch nicht möglich. Mit einer erweiterten Rechenanlage wird es aber in Zukunft möglich sein, eine ganze Szene in Hinblick auf ihre Beleuchtungsverhältnisse zu korrigieren. Der nächste Schritt, die gesteinsspezifische Korrektur mit Hilfe der ermittelten Labordaten, kann dann ebenfalls mit Hilfe des digitalen Geländemodells erfolgen.

Description: During the evaluation of Remote Sensing Data it has been assumed up to now that the examined objects reflect approximately with LAMBERT'S law. In the case of plants it has been recognized over ten years ago that this assumption is wrong and this has led to numerous systematic examinations. In the present thesis the basics of the reflective behavior of natural rock surfaces was studied. Special emphasis was placed on the directional distribution of the reflected radiation under various geometric conditions, Natural terrain conditions, as found for instance in the Alps, were simulated by systematic variation of the angle of illumination, the sample inclination and the position of the detector. The influence of these variations on the reflective behavior of rocks was registered. Most of the measurements were done in the laboratory with the help of an apparatus which was constructed for this specific purpose. Samples of natural rocks were used; these were measured previously in the terrain. Most of these samples were carbonates; a few exceptions, such as sandstone, were also studied. During numerous comparitive and verifying measurements it was attempted to establish the correlation between laboratory and terrain measurements. As prime result, it was shown that none of the examined samples followed LAMBERT’S law of reflection. The reflection factor, therefore, depends on the geometric conditions at the time of measurement. Additional parameters that have to be accounted for are: position of the sun, terrain inclination and position of the detector. The reasons for this directional dependency of the reflection are on one hand the inner structure, i.e. the formation of primary reflection surfaces, which are imprinted on the rock surface, and on the other hand the roughness or depth of relief of the surface. The largest deviations from LAMBERT'S reflective law were noticed at larger zenith angles, particularly for sloping to glancing illumination. The consequences for the image analysis are clear-cut: during the classification and identification of rocks using remote sensing data the terrain relief and the illumination conditions have to be taken into account. Even a varying illumination of tilted areas of identical surfaces results in different gray values for the individual areas. This is true for any surface, regardless of its reflective behavior. The surface-specific directional reflectance gives rise to a further change in the gray values (depending on the angle configuration). In this thesis it has been shown how a correction of the illumination can be achieved with the help of a digital terrain model. The elevation data extracted from a topographic map give the basis for a radiometric relief correction. The gray values falsified by sloping illumination are corrected, such that the result is an image without relief. Therefore all corrected images, independent of the position of the sun, are comparable. The effect of this correction was demonstrated using a terrain model. Complete images such as LANDSAT scenes could not be corrected in this manner at the time of completing this thesis due to limited computer capacity. With a larger computer it will be possible in future to correct complete scenes in regard to the illumination conditions. The next step, a rock-specific correction with the help of data established in the laboratory, can also be achieved with the help of the digital terrain model.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen