ALBERT

Description: Kalkdinoflagellaten-Vergesellschaftungen aus dem Oberen Paläozän (Ilerdium) von Spanien (Becken von Tremp), dem Untereozän (Ypresium) von Flandern (Tongrube Heem), dem mittleren Mitteleozän (Lutetium) von Chaussy (Pariser Becken, Frankreich) und dem Hohen Ufer bei Heiligenhafen (Schleswig-Holstein, Deutschland), dem oberen Mitteleozän von Ölst (Jütland, Dänemark) und Chambrecy (Pariser Becken, Frankreich), dem Obereozän von Moesgard (Jütland, Dänemark), dem Mitteloligozän (Rupelium) von Neumühle (Rheintalgraben, Deutschland) und dem Obermiozän (Sahdlium) von El Medhi (Algerien) werden rasterelektronenmikroskopisch untersucht, mit dem Ziel, quantitativ palökologisch signifikante Tendenzen in der morphologischen Merkmalsausprägung der Arten zu erfassen. Zur Ergänzung wurde auch rezentes Kalkdinoflagellaten-Material ("Challenger") untersucht. Die Analyse der Coccolithenflora von Moesgard (Sövind-Mergel) erlaubt die stratigraphische Einstufung dieser Lokalität in die NP-Zone 19. Bei der Florenbearbeitung wurden 56 Kalkdinoflagellaten-Arten untersucht, die sich auf 12 Gattungen, darunter die beiden neuerrichteten Gattungen Cannasphaera und Fuettererella, verteilen. Für Fuettererella conforma wird die neue Subfamilie Fuettererelloideae definiert, bei der die c-Achsen der Wandkristalle parallel zur Zystenoberfläche orientiert sind. Die Arten F. tesserula und F. elliptica n. sp. werden in diese Gattung gestellt. Sieben Rekombinationen werden vorgenommen. Sieben neue Formarten werden beschrieben: Carinasphaera cimbra, Orthopithonella duplicata, Orthopithonella weilerii, Orthocarinellum conosimile, Calcigonellum granulata, Fuettererella conforma, Fuettererella elliptica. Zahlreiche Arten werden erstmals aus tertiären Ablagerungen beschrieben und dokumentiert, z.B. Orthopithonelila compsa, Obliquipithonella loeblichii, O. thayerii, O. edgarii, O. spinosa, O. strobila u.a. Der Tribus Calciodinelleae wird mit den Arten Sphaerodinella albatrosiana, S. Tuberosa, Calciodinellum operosum und C. limbatum bis in das Mittel- und Obereozän zurückverfolgt, S. albatrosiana darüberhinaus bis in das Oberpaläozän. Ein neuer Vertreter dieses Tribus, Calcigonellum granulata, wird aus dem Oligozän von Neumühle beschrieben. Beim Vergleich pelagischer, d.h. küstenfemer und neritischer, d.h. küstennaher Ablagerungsräume können eine Folge von morphologischen und systematischen Tendenzen erkannt werden. Mit zunehmender Entfernung zur Küste kann beobachtet werden: 1. Der Anteil orthopithonelloider Arten nimmt zu, während die obliquipithonelloiden Arten entsprechend quantitativ abnehmen. 2. Die Artendiversität nimmt sukzessive zu. 3. Der Zystendurchmesser nimmt ab, wobei in pelagischer Fazies aber noch durchaus größere Individuen vorkommen können. 4. Die Zystenwanddicke nimmt deutlich ab. Allerdings können auch in küstenfemen Bereichen dickwandige Arten vorkommen. 5. Die Ausbildung der Schlüpföffnungen (Archaeopyle) folgt offensichtlich keinem markanten Trend. Aufgrund der gelegentlich vorkommenden Ausnahmen muß vor einer Interpretation von Einzelvorkommen gewarnt werden, nur der quantitative Vergleich von Floren ermöglicht brauchbare Ergebnisse. Die gewonnenen Daten werden in einem Modell graphisch dargestellt (Text-Abb. 37) und diskutiert. Zusätzlich werden Aspekte der Biomineralisation, der Paratabulation, der Evolution und des Morphospezies-Konzepts erörtert. Der Schlüssel zum Verständnis der beobachteten Verteilungsmuster liegt jedoch nicht in den Zysten, sondern in den palökologischen Ansprüchen der fossil nicht überlieferten mobilen Stadien. Die Zysten der obliquipithonelloiden Arten haben in den neritischen, festlandbeeinflussten Faziesräumen, ihrer Sinkstrategie entsprechend, ein temporäres benthonisches Stadium durchlaufen. Die in den pelagischen Ablagerungen des Nordseeraumes häufigen orthopithonelloiden Arten sind nach den existenten paläoozeanographischen Konstellationen im Eozän vermutlich überwiegend Einwanderer. Die Theken mögen noch akzeptable Lebensbedingungen analog zu den hochozeanischen Bereichen gefunden haben, während die Zysten ihr tief-planktonisches Stadium modizieren mußten. Vielleicht resultiert daraus der hohe Anteil geschlossener Zysten des Materials aus den nordseebeeinflussten Lokalitäten. Damit erweist sich das beobachtete Verteilungsmuster als ein komplexes Mosaik aus paläogeo- und -ozeanographischen, palökologischen, paläoklimatologischen und biologischen Rahmenbedingungen, in denen zahlreiche, sich gegenseitig überlagernde Faktoren wirksam waren.

Description: Calcareous dinoflagellate cysts are studied with the SEM from the Upper Paleocene (Ilerdian) of the basin of Tremp (Spain), the Lower Eocene (Ypresian) of Heem (France), the Middle Eocene (Lutetian) of Chaussy (Paris basin, France) and Heiligenhafen (Northern Germany), and the Bartonian of Chambrecy (Paris basin, France) and Ölst (Jutland, Denmark), the Upper Eocene of Moesgard (Jyllland, Denmark), the Middle Oligocene (Rupelian) of Neumühle (Rhine Valley, Germany) and the Upper Miocene (Sahdlian) of El Medhi (Algeria). The purpose of this study is the comparison of morphological and systematic differences in these associations to reconstruct paleoecological causes of their distribution patterns. Additionally, Recent cyst material from the Challenger-expedition has been studied. The analysis of the coccolithophorids from Moesgard allows to establish its stratigraphic position in the NP zone 19. 55 species has been observed and documented, including the seven new species Carinasphaera cimbra, Orthopithonella duplicata, Orthopithonella weilerU , Orthocarinellum conosimile, Calcigonellum granulata, Fuettererella conforma and Fuettererella elliptica. The new subfamily Fuettererelloideae is established, characterized by a c-axis parallel to the cyst surface. Seven recombinations are prosposed. Several species are presented from Tertiary deposits for the first time, e.g. Orthopithonella compsa, Obliquipithonella loeblichii, O. edgarii, O. thayerii, O. strobila, O. spinosa. The stratigraphic range of the tribe Calciodinelleae with its members Sphaerodinella albatrosiana, S. tuberosa, Calciodinellum operosum and C. limbatum can be extended back into the Middle and Upper Eocene. Additionally, S. albatrosiana can be observed in the Upper Paleocene of Spain (Ilerdian). A new tabulate member of this tribe, Calcigonellum granulata, is described from the Rupelian (Middle Oligocene) of Neumühle. The morphological and systematic relations between pelagic (= offshore) and neritic (= nearshore) deposits are recorded. With increasing distance from the coast, the following trend can be observed: 1 . The content of orthopithonelloid species and individuals increases, while obliquipithonelloids decreases correspondingly. 2. Die species diversity increases. 3. The cyst diameter decreases. 4. The thickness of the calcareous wall decreases. 5. The development of archaeopyles shows no significant trend and can, therefore, not be related with any paleoenvironmental conditions. The observed data are summarized and visualized in a model. In addition, aspects of biomineralization, realization of paratabulation, evolution, and the concept of morphospecies are discussed. However, the most important factors to understand and interprete the recorded distribution pattern of calcareous dinoflagellate cysts are the (unknown) biological and ecological features of the (unknown) mobile stages. While the obliquipithonelloid species could realize their benthonic cyst stage in the neritic environments, the orthopithonelloids of the North Sea (Moesgard, Ölst, and Heiligenhafen) are, due to the paleooceanographic constellations, probably immigrants of the Atlantic, where their mobile stages found acceptable life conditions. However, they had to modify their planctonic cyst stage. The unexpected high rate of closed cysts (without an archaeopyle) is probybly influenced by these conditions, as well as by the temperature or other ecological factors. The here observed data are the result of several paleoecological, paleooceanigraphic, paleoclimatological, and biological conditions with their mutual factors.

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Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Eine effektive Methode für die Interpretation verschiedener geophysikalischer Daten ist die kombinierte Auswertung der unterschiedlichen Messungen. Eine wichtige Grundlage für die kombinierte Auswertung seismischer und gravimetrischer Daten sind empirische Korrelationsbeziehungen zwischen der seismischen Geschwindigkeit und der Dichte. In Regionen mit extrem großen Krustenmächtigkeiten und hohen Temperaturen läßt sich mit bekannten Geschwindigkeit-Dichte-Relationen kein übereinstimmendes Modell aus den seismischen und gravimetrischen Daten ableiten. Auf der Basis von in der Literatur veröffentlichten Labordaten wurde das Verhalten der Dichte und der seismischen Geschwindigkeit von kristallinen Gesteinen unter dem Einfluß von Druck und Temperatur systematisch untersucht. Die Untersuchungen beinhalten auch den Temperaturbereich der partiellen Aufschmelzung der verschiedenen Gesteine. Druck und Temperatur haben einen entgegengesetzten Effekt auf die seismische Geschwindigkeit. Druckerhöhung bewirkt im allgemeinen eine Zunahme der Geschwindigkeit, Temperaturerhöhung führt zu einer Erniedrigung. Bei Erreichen der Schmelztemperatur wird eine drastische Geschwindigkeitsabnahme beobachtet, die bis über 50% betragen kann. Der Einfluß von Druck und Temperatur auf das Verhalten der Dichte ist, im Vergleich zur Geschwindigkeit, sehr viel geringer. Bei Temperaturerhöhung bis zur partiellen Aufschmelzung werden Dichteänderungen von unter 5% beobachtet. Um eine ausreichende Anzahl von Daten für die Entwicklung einer temperaturabhängigen Geschwindigkeit-Dichte-Relation zur Verfügung zu haben, wird aus den vorhandenen Labordaten das Verhalten der Geschwindigkeit unter extremen Temperaturbedingungen mit Hilfe von Modellrechnungen extrapoliert. Auf der Basis der vorhandenen chemischen Analyse wird für verschiedene Gesteine die initiale Schmelztemperatur und der Anteil der Schmelze bestimmt. In einem weiteren Schritt wird mit Hilfe eines einfachen Modellansatzes die Änderung der Geschwindigkeit bei partieller Aufschmelzung berechnet. Aus den so gewonnenen Daten wird eine temperaturabhängige Geschwindigkeit-Dichte-Relation und eine Geschwindigkeit-Dichte-Relation in Abhängigkeit des Schmelzanteils abgeleitet. Für die kombinierte Auswertung von seismischen und gravimetrischen Profildaten wurde ein Programmsystem zur Umrechnung von Raytracing-Geschwindigkeitsmodellen in Dichtemodelle geschrieben. Für die Umrechnung können verschiedene Geschwindigkeit-Dichte-Relationen benutzt werden. Das Dichtemodell kann über eingebundene Optimierungsalgorithmen an die gemessene Schwerekurve angepaßt werden. Die Anwendung der temperaturabhängigen Korrelationsbeziehungen zwischen Dichte und Geschwindigkeit wird am Beispiel von gravimetrischen und seismischen Profildaten aus dem Bereich der zentralen Anden zwischen 21° S und 24° S vorgestellt. Die Profildaten kreuzen einen Krustenbereich des Andenorogens, der von einem extremen Schwereminimum und einer großen Krustenmächtigkeit geprägt ist. Geothermische Modellrechnungen ergeben extreme Temperaturverhältnisse im Tiefenbereich der mittleren und unteren Kruste. Das refraktionsseismische Modell der andinen Kruste zeigt ausgeprägte Zonen erniedrigter Geschwindigkeit (LVZ) in der mittleren und unteren Kruste. Die niedrigen Geschwindigkeiten, verbunden mit der extremen Krustenmächtigkeit ergeben bei der Umrechnung der refraktionsseismischen Modelle in Dichtemodelle mit normalen Geschwindigkeit-Dichte-Relationen eine deutliche Überkompensation des Schwereminimums. Mit der temperaturabhängigen Geschwindigkeit-Dichte-Relation läßt sich eine gute Anpassung an die gemessene Schwerekurve erreichen. Mit dem Ergebnis der Anpassung kann der Grad der partiellen Aufschmelzung der andinen Kruste bestimmt werden. Der Anteil der partiellen Schmelze in den LVZ der Kruste im Bereich unter der Westkordillere kann, abgeleitet aus den Modellrechnungen, bis zu 20% betragen.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Zur Untersuchung der Krustenstruktur der Zentralen Anden ist in den Jahren 1982 bis 1989 ein Netz von größtenteils gegengeschossenen refraktionsseismischen Profilen vermessen worden, deren Auswertung und Interpretation Gegenstand dieser Arbeit ist. Die abgeleiteten Krustenstrukturen und -mächtigkeiten wurde durch eine tektonische Bilanzierung modelliert. Aus den drei in N-S Richtung verlaufenden Profilen in der Küstenkordillere, der Präkordillere und auf der argentinischen Puna, drei W-E Profilen von der Küste bis zur Puna (24°S), bis zur Westkordillere (22 °S) und über das gesamte Andenorogen bis zum Chaco in Bolivien (21 °S), sowie von der Kupfermine Chuquicamata ausgehenden Profilen und einer Fächerbeobachtung, wurde eine starke Variation der Kruste sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung abgeleitet. Eine deutliche Diskontinuität in 40 km Tiefe unter der Küstenkordillere wird als Moho der subduzierten ozeanischen Nazca Platte interpretiert. Sie taucht nach Osten ab und läßt sich in den refraktionsseismischen Beobachtungen bis zum chilenischen Längstal und möglicherweise bis zur Präkordillere verfolgen. Eine eindeutige Interpretation der Diskontinuitäten in 50-55 km Tiefe unter dem Längstal und in 60-70 km Tiefe unter der Präkordillere ist allerdings nicht möglich. Es kann sich hier um die ozeanische Moho oder abgeschuppte Teile davon oder um eine, möglicherweise in Bruchstücken vorhandene, kontinentale Moho handeln. Die kontinentale Kruste im Forearc zeigt im Westen eine sehr hohe Durchschnittsgeschwindigkeit von 6.6 km/s, die bis zur Präkordillere auf 6.2 km/s abfällt. Die Mächtigkeit steigt von 30 km in der Küstenkordillere auf 60-70 in der Präkordillere an. Es kann eine Unterteilung in eine durch hohe seismische Geschwindigkeiten gekennzeichnete obere und mittlere Kruste, die die mesozoische Kruste in diesem Bereich repräsentiert, und eine tiefere Kruste, überwiegend durch Zonen geringer Geschwindigkeit (LVZ) geprägt, vorgenommen werden. In der östlich angrenzenden Westkordillere, dem heutigen magmatischen Bogen, sind nur auf dem südlichen Profil deutliche Anzeichen für eine Kruste/Mantel Grenze in 60 km Tiefe vorhanden. Weiter nördlich muß von einer starken Absorption der seismischen Wellen und daraus abzuleitender geringer Durchschnittsgeschwindigkeit (6.0 km/s) bis in etwa 70 km Tiefe ausgegangen werden, ohne daß eine Moho zu erkennen ist. Im Backarc sind der Abfall der Moho von 40 km unter dem Subandin auf etwa 70 km am Ostrand des Altiplano sowie Zonen hoher Geschwindigkeit (6.8 km/s) in der Oberkruste der Ostkordillere mit darunterliegender LVZ die wichtigsten Merkmale der Krustenstruktur. Die Überschiebungsstrukturen und die heutige Krustenmächtigkeit im Backarc konnten durch eine tektonische Modellierung ("crustal balancing") mit einer Verkürzung von 320 km seit der Oberkreide und einer Ausgangskrustenmächtigkeit von 35 km modelliert werden. Die Bereiche hoher Geschwindigkeit in der Ostkordillere werden als Unterkrustenmaterial interpretiert, das nach Osten auf das Vorland überschoben wurde und damit zu einer Krustenverdopplung geführt hat. Etwa 20% des heutigen Krustenvolumens, entsprechend der tieferen Kruste im Forearc und unter dem magmatischen Bogen, kann, unter der Annahme von 320 km tektonischer Verkürzung seit der Oberkreide, nicht durch tektonische Krustenverdickung erklärt werden. Diese tiefere Kruste, die durch extreme Krustenparameter wie geringe seismische Geschwindigkeit und hohe elektrische Leitfähigkeit gekennzeichnet ist, muß als Mischzone von Material unterschiedlicher Herkunft angesehen werden, wobei tektonisch erodiertes Material vom Kontinental rand, serpentinisiertes Mantelmaterial sowie magmatisches Material am Aufbau dieses Krustenstockwerkes beteiligt sein können. Südlich von 21 °S ändern sich die tektonischen Strukturen und die Krustenmächtigkeit und sowohl die Verkürzungsbeträge als auch das gesamte Krustenvolumen gehen nach Süden, im Bereich der flachen Subduktion, deutlich zurück. Für den lithosphärischen Mantel muß eine Verkürzung um den gleichen Betrag wie für die Kruste vorausgesetzt werden, die einen Transport dieses Materials in tiefere Mantelzonen erforderlich macht.

Description: The object of this paper is the evaluation and interpretation of a net of mainly reversed seismic refraction profiles measured from 1982 to 1989 to investigate the crustal structure of the Central Andes. The derived crustal structure and crustal thickness was then modelled by a tectonic balancing method. A strong variation of the crustal parameters has been derived by three N-S profiles in the Coastal Cordillera, the Precordillera and the Argentine Puna, three W-E profiles from the coast to the Puna (24 °S), to the Western Cordillera (22 °S) and crossing the entire Andes up to the Bolivian Chaco (21 °S) as well as by profiles and fan recordings referring to the Chuquicamata copper mine. A clear discontinuity at 40 km depth below the Coastal Cordillera is interpreted as the Moho of the subducted oceanic Nazca plate. The plate dips to the east and can be observed by the seismic refraction data up to the Longitudinal Valley and possibly up to the Precordillera. The continental crust in the forearc has a very high average velocity of 6.6 km/s, descending to 6.2 km/s in the Precordillera. A division into a high velocity upper and middle crust, representing the mesozoic crust in this area, and a deeper crust, mainly represented by low velocity zones (LVZ), can be done. Only in the southern profile of the eastern adjacent Western Cordillera, the actual magmatic arc, a crust/mantle boundary can be observed at 60 km depth. Further north a strong absorption of the seismic waves must be assumed that leads to a low average velocity (6.0 km/s) down to 70 km depth, but a Moho is not observed. In the backarc, a dip of the Moho from 40 km below the Subandean Ranges to about 70 km at the eastern margin of the Altiplano as well as zones of high velocities (6.8 km/s) in the upper crust of the Eastern Cordillera followed by a thick LVZ are the main features of the crustal structure. The thrust structures and the actual crustal thickness in the backarc have been modelled by a crustal balancing with 320 km of shortening since the Upper Cretaceous and an initial crustal thickness of 35 km. The areas of high velocity in the Eastern Cordillera are interpreted as lower crustal material overthrusted upon the foreland and which thereby produced a crustal doubling. The deeper crust below the forearc and the magmatic arc, about 20% of the actual crustal volume, cannot be explained by the crustal shortening. This deeper crust must be seen as a mixture of material of different provenience as tectonically eroded material from the continental margin, transformed mantle material and magmatic underplated material. South of 21 °S the tectonic structures as well as the crustal thickness change in a way that the shortening values and the total crustal volume decrease strongly towards the south where the subduction angle tends to be subhorizontal. The same amount of shortening must be assumed for the mantle lithosphere which requires a transport of material into the deeper mantle.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen