ALBERT

Beschreibung: A local, broadband, seismic network of four observatory-quality stations (KTB-NET) was operated during the drilling of the KTB hole, within the framework of the interdisciplinary German Continental Deep Drilling Program (KTB). The aim was to investigate the seismic activity with regard to the tectonic stress field and to compare it with data from in situ measurements in the 9.1-km deep borehole sections (bottom temperature of 260°C and heat flow of 82–85 mW/m2). From October 1990 to November 1995, over 80 local microearthquakes with magnitudes from 0.2 to 2.8 ML were recorded: eight small events by the KTB-NET only and four earthquake swarms with 73 events by the KTB-NET and stations of the Vogtland/Western Bohemia networks. Six of the small events are located within or close to the KTB-NET. The swarm events occurred at the southwestern extension of the Ohre rift, in an area 20 km north of the drill site, which is revealed to be part of the Vogtland/Western Bohemia seismotectonic unit, characterized by swarm activity. The hypocenters are limited to the upper 13 km of the crust, with a distinct concentration between 10 and 12 km. All types of fault plane solutions are found, but at depths greater than 8 km, reversed faulting mechanisms predominate. P axes are very uniformly oriented in a NNW-SSE direction, corresponding to the well-known regional stress orientation in central Europe and in agreement with the special in situ stress measurements of the KTB program. The focal mechanism of a ML=1.2 event induced by a fluid injection experiment fits into the results obtained from the natural events. Possible indications for the brittle-ductile transition are discussed in view of the observed earthquake depth and focal mechanism distributions.

Beschreibung: Geophysical experiments next year in Romania may provide insight into a common but short-lived seismic process that can be observed and understood at only one spot on Earth at present. About 150 stations will be set up in the Vrancea area in the southeast Carpathian Mountains to, in effect, record the terminal phase of the detachment of a subducting slab of oceanic lithosphere. This is a major regional tomographic study using a large number of broadband seismometers, which will operate for 6 months. Images will be used for hazard assessment as well as for a delineation of detachment history.Active subduction of oceanic lithosphere at convergent plate boundaries involves earthquakes, magmatism, metamorphism, and deformation—some of the most vivid manifestations of any plate tectonic process. The initiation and termination of subduction, however, remains relatively poorly understood. When convergence of lithospheric plates ceases and the suction force of the subducting plate becomes negligible, the subducting slab moves into an almost vertical position. If subduction occurs in an arcuate geometry, the slab is likely to be segmented.

Beschreibung: For almost 10 years the KTB superdeep drilling project has offered an excellent field laboratory for adapting seismic techniques to crystalline environments and for testing new ideas for interpreting seismic reflections in terms of lithological or textural properties of metamorphic rock units. The seismic investigations culminated in a three-dimensional (3-D) reflection survey on a 19 × 19 km area with the drill site at its center. Interpretation of these data resulted in a detailed, structural model of the German Continental Deep Drilling Program (KTB) location with dominant, steep faults in the upper crust. The 3-D reflection survey was part of a suite of seismic experiments, ranging from wide-angle reflection and refraction profiles to standard vertical seismic profiles (VSP) and more sophisticated surface-to-borehole observations. It was predicted that the drill bit would meet the most prominent, steeply dipping, crustal reflector at a depth of about 6500–7000 m, and indeed, the borehole penetrated a major fault zone in the depth interval between 6850 and 7300 m. This reflector offered the rare opportunity to relate logging results, reflective properties, and geology to observed and modeled data. Post-Variscan thrusting caused cataclastic deformation, with partial, strong alterations within a steeply dipping reverse fault zone. This process generated impedance contrasts within the fault zone on a lateral scale large enough to cause seismic reflections. This was confirmed by borehole measurements along the whole 9.1 km deep KTB profile. The strongest, reflected signals originated from fluid-filled fractures and cataclastic fracture zones rather than from lithological boundaries (i.e., first-order discontinuities between different rock types) or from texture- and/or foliation-induced anisotropy. During the interpretation of seismic data at KTB several lessons were learned: Conventional processing of two-dimensional (2-D) reflection data from a presite survey showed predominantly subhorizontal layering in the upper crust with reflectivity striking in the Variscan direction. Drilling, however, revealed that all rock units are steeply dipping. This confirms that surface common depth point (CDP) seismics strongly enhances subhorizontal reflectivity and may thus produce a very misleading crustal image. Although this was shown for synthetic examples earlier, the KTB provides the experimental proof of how crucial this insight can be.

Beschreibung: The PUNA (Plateau Untersuchung Nw Argentinien) seismograph network was deployed across the Andes at ∼23.5°S. The array was centered in the backarc, atop the Puna high plateau in NW Argentina and was in operation for approximately 100 days between late August and late November 1997. Most stations were equipped with short-period1-Hz 3-component seismometers and PDAS data loggers recording continuously 100 sps. The deployment was part of the collaborative research center „Deformation processes in the Andes - SFB267”. Waveform data are available from the GEOFON data centre, under network code ZB under CC-BY 4.0 license.

Beschreibung: Die vorliegende Arbeit präsentiert ein quantitatives tektonisches Modell für das NW' saxothuringische Becken, das im NW-Sporn der Böhmischen Masse aufgeschlossen ist (Thüringer Wald und Frankenwald). Die Untersuchungen konzentrieren sich auf eine Profiltraverse von der Vesser-Zone im NW bis zur Frontüberschiebung des Münchberger Deckenstapels im SE, zwischen Fränkischer Linie im SW und Frankenwälder Querzone im NE. Der zugrundeliegende geologisch-geophysikalische Datensatz basiert zu großen Teilen auf publizierten Befunden, ergänzt durch eigene strukturgeologische Untersuchungen und geothermobarometrische Abschätzungen der syntektonischen Metamorphosebedingungen.

Beschreibung: Data from the Projecto de Investigacion Sismologica de la Cordillera Occidental (PISCO) seismic network and from six broadband seismographs that were operating in northern Chile were used to investigate the mantle in the convergent boundary zone between Nazca plate and the South American continent for the presence of anisotropy. Broadband data as well as long-period filtered data of teleseismic SKS and PKS phases were analyzed for the presence of shear wave splitting as a possible indicator for seismic anisotropy in the mantle beneath the PISCO network. Measurable shear wave splitting was observed with maximum delay times between the slow and fast split wave of the order of 1 s. Splitting of S waves from intermediate-depth events located directly beneath the PISCO network in the descending Nazca plate is generally associated with small delay times of the order of 0.1 s, a value typical for the continental crust. Near-vertical ScS reflections from two deep earthquakes in Argentina and one nearby intermediate-depth earthquake have similar splitting parameters as the SKS phases. This means that the anisotropic zone causing the splitting of the core phases can be constrained to the Pacific mantle underlying the subducting Nazca plate. It probably does not extend deeper than about 260 km. The majority of the anisotropy directions inferred from the core phases are parallel to the absolute plate motion (APM) direction of the Nazca plate, which is about N80°E. At some stations, however, the fast polarization direction is pointing N160°E, nearly parallel to the strike of the trench and the Andes which would be compatible with the trench-parallel flow model for South America proposed by Russo and Silver [1994]. This direction is observed over an approximately 100-km-wide band to the west of the active volcanic zone. It may represent either a second anisotropy regime in the mantle, a small-scale diversion of slab-entrained mantle flow, or a relatively small area where slab entrainment of mantle flow is reduced or ceases to exist. The large number of observed APM-parallel fast directions suggests, however, that the mantle beneath the descending Nazca plate in northern Chile deforms mainly as the result of slab-entrained mantle flow. The large variations of anisotropy directions in the Andean subduction zone indicate that asthenospheric flow in the Pacific mantle has a complex pattern which may vary over scale lengths of a few hundred kilometers and which may be governed by slab morphology.

Beschreibung: A stack of the wide‐angle reflection/refraction component of the URSEIS‐95 experiment provides the first well‐resolved imaged of the Moho beneath the southern Urals. The processing consisted of low pass filter (0–6 Hz), CMP sorting, and a NMO correction without stretch. The PmP phase, a very narrow band and low frequency (up to 6 Hz) wavelet, changes character from west to east along the transect. In the depth converted section, the Moho reaches a maximum depth of 53±2 km beneath the Magnitogorsk arc. Thickness estimates determined from high amplitudes at near critical distances also support a 53 km thick crust. A selective offset stack consisting of traces at 150–250 km offset indicate an undulating, irregular Moho, suggesting either strong lateral velocity variations or high topographic relief beneath the Magnitogorsk arc.

Beschreibung: Ziel der vorliegenden Arbeit war, anhand der aus dem oberflächennahen Temperaturfeld abgeleiteten Wärmeflußdichte Aussagen zu den Temperaturbedingungen der Lithosphäre und deren Verknüpfung mit ablaufenden tektonischen Prozessen zu treffen. Hierzu wurde eine fundierte Wärmeflußdichte-Datenbank für den Bereich der zentralen Anden zwischen 15-30° S und 60-75°W erstellt, die Verteilung der Werte im Sinne der regional-tekonischen Einheiten interpretiert und Temperaturbedingungen der Lithosphäre, unter Annahme verschiedener Szenarien tektonischer Prozesse und der Oberflächenwärmeflußdichte als Vergleichsgröße der Modelle, abgeleitet.

Beschreibung: A fluid injection-induced seismicity experiment was undertaken in the KTB (German Continental Deep Drilling Program) main borehole at 9 km depth. Several hundred microearthquakes were recorded by a three-component geophone at 4 km depth in the pilot hole of the KTB about 200 m west of the main hole. More than 100 of these events were also recorded with good signal-to-noise ratio by a 73-element temporary network at the surface. Several different clusters of microearthquakes with distinct waveforms were defined. Compound fault-plane solutions for the two most prominent clusters of seismic events were determined: a strike-slip mechanism for cluster 1 at an average depth of about 8.9 km and a strike-slip/reverse mechanism for cluster 4 (with the “main” ML = 1.2 event) at an average depth of 8.6 km. For both fault-plane solutions, the P axis is subhorizontal and oriented NNW-SSE, similar to the N160°E direction of maximum horizontal stress observed in the well bore. Both clusters were analyzed using an empirical Green's function method to derive the relative source time function (RSTF). Azimuthal variations of the RSTF were used to determine rupture directions and velocities. By combining the information about rupture directions with fault-plane solutions, it was possible to identify the active fault planes (NE striking nodal planes) for both clusters. Although injection-induced events are supposed to exhibit a dilatational component due to the tensile character of the source, the moment tensor inversion for both microearthquake clusters resulted in a double-couple contribution of about 90% and P axes similar to the direction of maximum horizontal stress observed in the borehole. The isotropic components of the moment tensors are insignificant due to the size of the location uncertainties. From records of the sensor at 4 km depth, we found seismic moments of the microearthquakes ranging from 107 to 1011 N-m. The spectra were corrected for Q [Q(f) = 420 f0.5 for P, and Q(f) = 230 f0.5 for S-waves, which were determined assuming an ω2 model]. Following Brune (1970, 1971), we found source radii between 12 and 28 m and stress drops between 0.01 and 6 MPa. The average ratio of S- to P-wave energy was determined as 14.2. Our relation between seismic moment and ML is log M0 = 1.01 ML + 9.68, and between energy and seismic moment, log E = 2.0 log M0

Beschreibung: The tremor wave‐field at Mt.Etna was recorded with an array of three 3‐component broadband seismometers. The analysis of its polarisation and dispersion properties leads to the conclusions that (1) the wave‐field consists mainly of surface waves and that (2) two of the observed spectral peaks are caused by a wave guide effect along the propagation path.

Beschreibung: Die Arbeit verfolgt zwei Hauptziele. Erstens soll die Mikromechanik der Bruchentwicklung in Gestein unter Druck mittels der Emissionsanalyse erörtert werden. Hierbei wird neben dem Emissionsort (Rißlokalisierung) ebenfalls die Stärke (Amplitude, Energie) und Abstrahlcharakteristik der Emission zur Identifikation der Quelle benutzt. Rißinitüerung, das Wechselwirken von Mikrorissen und das Versagen des Gesteins können beobachtet und quantifiziert werden. Das zweite Hauptziel der Arbeit besteht darin, raum-zeitliche Ereigniskorrelation und ausgewählte Wellenzugparameter auf ihre Vorläufertauglichkeit eines Makrobruchs zu prüfen.

Beschreibung: [...] Diese Arbeit befaßt sich mit der Beobachtung des elektrischen Widerstandes im Untergrund durch das Meßverfahren Magnetotellurik (MT) mit dem Ziel, Widerstandsänderungen identifizieren zu können, die durch Erdbebenprozesse hervorgerufen werden. Dabei werden zwei offene Fragen verfolgt: (1) Wie groß ist der Effekt einer tektonisch bedingten Widerstandsänderung auf MT -Meßparameter? (2) Welche Meßgenauigkeit der MT-Meßparameter kann durch Langzeitregistrierungen unter Geländebedingungen erreicht werden? Es wurden 3-D-Modellierungen von hypothetischen Widerstandsänderungen an einer idealisierten Strike-Slip-Verwerfung (Seitenverschiebung) durchgeführt. Dabei wurden die resultierenden Änderungen von magnetotellurischen Parametem untersucht.

Beschreibung: Magmadynamische Prozesse im Inneren eines Vulkans können an der Oberfläche als seismische Signale registriert werden. Die bekannteste Signalform ist der vulkanische Tremor, dessen harmonische Anteile im Spektrum auf Instabilitäten des Magmaflusses hinweisen. Um diese Instabilitäten zu erklären, wird von Chouet (1) und Schick (2) ein Zweiphasenflußmodell vorgeschlagen. Das Vorhandensein einer freien Gasphase erhöht die Kompressibilität des Magmas, was die Entstehung von extrem starken Druckgradienten ermöglicht. Der Zweiphasenfluß in einem porösen Medium aber erzeugt zeitvariable elektrische Strömungspotentiale (3), die von den Druckgradienten abhängen. Unsere Idee war daher, an gleichzeitig registrierten seismischen und magnetotellurischen Zeitreihen, vom Tremor erzeugte Änderungen des elektrikschen Feldes festzustellen

Beschreibung: Im Juni 1995 wurden über der Silbererzlagerstätte Pulacayo in Bolivien transientelektromagnetische (TEM) Messungen durchgeführt. Ziel war eine detaillierte Erkundung der geologischen Strukturen bis zu einer Teufe von 1000 m. Aus diesem Grund wurden für die Messungen der geringe Stationsabstand von 50 m gewählt. Die hohe Datenmenge erforderte den Einsatz automatischer Auswerteverfahren. Neben verbreiteten Interpretationstechniken wie der Berechnung von scheinbaren Widerständen und der 1 D-lnversion wurden auch 1 D- und 2D-lmagingverfahren eingesetzt und deren Leistungsfähigkeit erprobt.

Beschreibung: Magnetotelluric fieldwork was carried out in the southwest of Ireland as part of an integrated study of the Variscan Front. Data from a network of stations in southwest Ireland were collected, processed and modeled using a variety of equipment and computational methods. Extensive 2D modeling and inversion yielded models which gave insights into Variscan processes. 3D modeling yielded a strong yet surprising result showing the interaction of Variscan and Caledonian processes. Profile and regional models are developed and described.

Beschreibung: Untersuchungen der mittleren und unteren Kruste haben in den letzten Jahren immer wieder Hinweise auf 'anoma l' hoch leitfähige Schichten ergeben. Grundlage dieser Untersuchungen waren Methoden der elektromagnetischen Tiefenforschung mit der diese Schichten lokal nachgewiesen werden konnten (z.B. ERCEUGT, 1992). Als Ursache für derart hoch leitfähige Schichten werden zur Zeit netzwerkartig verbundener Kohlenstoff in Form von Graphit und salinare Fluide diskutiert. Die Frage nach der effektiven Größe der Leitfähigkeit bleibt jedoch unbeant wortet, da die elektromagnetische Tiefenforschung nur integrierte Größen liefert. Ein weiterer charakteristischer Parameter ist die elektrische Anisotropie (crmin : CTmax)Der Versuch, Felddaten mit Werten von 10-100 (KELLET et al., 1992; EISEL, 1995) durch Labormessungen an Gesteinsproben mit Werten von 3-5 (z.B. MARESCHAL et al., 1992) zu reproduzieren, offenbart jedoch eine erhebliche Diskrepanz.

Beschreibung: Im Sommer 1997 wurden erstmalig im Rahmen des DFG-Schwerpunktes MERAPI magnetotellurische Messungen am Hochrisikovulkan Merapi durchgeführt. Erste Kenntnisse der elektrischen Leitfähigkeit im lokalen wie im regionalen Umfeld des Vulkans bilden die Grundlage, um ein elektrisches Abbild des Merapi zu erstellen. Ziel ist die Erkundung von signifikanten Leitfähigkeitskontrasten, die mit der Entstehung oder mit der rezenten Aktivität des Vulkans zusammenhängen. Ursachen für hohe Leitfähigkeiten können . Schwächezonen sein, die den Aufstieg des Magmas während der Entstehung des Vulkans begünstigen und noch heute beeinflussen, . hydrothermale Fluide, die in Konvektionszellen, angetrieben vom heißen Magma, zirkulieren, . hydrothermale Ablagerungen sowie . das heiße Magma. Um einen ersten Überblick zu gewinnen, wurden auf zwei Profilen Messungen zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit im Untergrund durchgeführt: (1) auf einem Profil von 165 km Länge zur Untersuchung der regionalen Leitfähigkeitsstruktur, (2) auf einem Profil von 9 km Länge zur Untersuchung der elektrischen Leitfähigkeit direkt am Vulkan.

Beschreibung: In numerischen Modellrechnungen werden traditionell Strukturen mit homogener Leitfäigkeit in jedem Block und scharfen Grenzen betrachtet. Dieses Modell ist unzureichend, wenn die Leitfähigkeit im Medium kontinuierlich variiert. Für einen geschichteten Halbraum, dessen Schichtleitfähigkeiten linear oder exponential mit der Tiefe variieren, lassen sich Algorithmen zur Bestimmung der magnetotellurischen Übertragungsfunktionen ableiten (Berdicheskiy et al. 1974;Mallick,1970; Kao et al.,1980; Kao, 1981,1982). Mit Hilfe der Methode der finiten Elemente(FEM) wird hier ein Algorithmus zur numerischen Modellierung von elektromagnetischen Feldern in zwei Dimensionen vorgestellt. Der Widerstand zwischen den Blöcken ändert sich dabei nicht sprung haft, sondern variiert linear. Dies wird durch eine Formfunk tion beschrieben. Im folgenden wird zunächst das Modellrechnungsverfahren beschrieben. Anschließend wird die MT-Response für einige Modelle berechnet. Die Resultate werden sowohl mit halbanal ytischen Lösungen als auch mit Lösungen nach der Methode der finiten Differenzen (FDM) verglichen.

Beschreibung: Im Rahmen von studentischen Praktika werden über der "Karsdorfer Störung" verschiedene geophysikalische Meßverfahren eingesetzt, um den Charakter dieser geologischen Störung möglichst umfassend aufzuklären. Die Störungszone, die sich am südwest lichen Rand der Elbtalzone befindet (Bild 1.1), wurde in den vergangenen Jahren von Geologen intensiv und umfassend kartiert. Die dabei erstellte Karte zeigt den gestörten Bereich im Untersuchungsgebiet als eine nahezu geradlinig durchgehende Zone, wobei über dem Grundgebirge aus Gneis eine Kontaktzone zwischen Rotliegendem im Nordosten und Kreide im Südwesten gebildet wird. Überdeckt ist dieser Bereich von Quartärab lagerungen. Von den geophysikalischen Messungen sind die Ergebnisse von Gleichstromgeoelektrik und VLF besonders interessant, weshalb sie hier vorgestellt werden.

Beschreibung: Die Interpretation magnetotellurischer Daten hat das Ziel, ein Leitfähigkeitsmodell zu erstellen , welches die geologischen Verhältnisse im Erduntergrund widerspiegelt . Dabei stellt sich die Frage, wie gut ist das berechnete Modell oder sind auch alternative Modelle denkbar? In der Regel wird der Vergleich zwischen gemessenen Daten und Modellantwort sowie Ergebnisse anderer geophysikalischer und geologischer Untersuchungen herangezogen, um Aussagen über die Güte des gefundenen Modells zu machen. Das Problem ist jedoch keineswegs eindeutig. Es existieren beliebig viele Modelle, welche die gemessenen Daten befriedigend anpassen. Es soll nun untersucht werden, wie man einfach Aussagen über die Auflösung der Modellparameter machen kann. Die Sensitivitätsmatrix ist bei der zweidimensionalen Inversion ein Begleitprodukt bei der Linearisierung des Vorwärtsproblems. Sie enthält Informationen über die Abhängigkeit der Modellparameter von den Daten. Neben der mathematischen Herleitung werden im folgenden verschiedene Darstellungen der Sensitivitätsma trix gezeigt und ihre Bedeutung in bezug auf die Auflösbarkeit der modellierten Untergrundstrukturen diskutiert.

Beschreibung: Tiefbohrungen werden in aller Regel mit Stahlverrohrungen versehen, um eine Erosion der Bohrlochwand zu vermeiden und um sie permanent offen zu halten. Viele auf elektromagnetischen Verfahren beruhende Meßinstrumente lassen sich bisher nicht einsetzen, da die elektrisch leitende Verrohrung das Eindringen der elektrischen Ströme und elektromagnetischer Felder in das umgebende Gestein stark dämpft. Gesucht werden verbesserte Meß- und Auswertetechniken für Bohrlochmessungen durch die Verrohrung hindurch. Damit könnten teure Unterbrechungen des Bohrbetriebes für Messungen vor dem Einbau der Verrohrung vermieden und Änderungen physikalischer Gesteinsparameter lange nach Abschluß der Bohrarbeiten gemessen werden. Wir zeigen hier einige Ergebnisse von Messungen erdmagnetischer Pulsationen in der verrohrten Hauptbohrung des GFZ-Tiefenobservatoriurns in Windischeschenbach/Oberpfalz (GFZ-TO).

Beschreibung: In jüngster Vergangenheit ist eine gewisse Renaissance der Anwendung geoelektrischer Verfahren erkennbar, die ihre Ursache zumindest teilweise in der Verfügbarkeit von Algorithmen zur Modellierung von Leitfähigkeitsstrukturen findet. Darüberhinaus sind Ansätze zu beobachten, unter Nutzung von Multielektrodenanordnungen klassische Elektrodenaufstellungen durch problemangepasste Konfigurationen zu ersetzen. Bereits 1979 wurde eine Finite-Differenzen-Methode zur geoelektrischen Modellierung von Leitfähigkeitsstrukturen vorgestellt (DEY und M0RRIS0N 1979). Seither folgten nur wenige Publikationen; SPITZER und WURMSTICH gaben eine Zusammenstellung verschiedener Ansätze und weiterführende Referenzen (SPITZER 1995; SPITZER und WURMSTICH 1996). Der hier vorgestellte Algorithmus basiert in seinen Grundzügen auf dem Diskretisierungsschema von DEY und M0RRIS0N, wobei die dort verwendeten Randbedingungen modifiziert wurden (ZHANG et al. 1995). Besonderer Wert wurde auf die Genauigkeit der Potentialberechnung im gesamten diskretisierten Gebiet gelegt, um bei äquidistanten Gittern beliebige Kartierungsvarianten realisieren zu können. Unter der Forderung, auch in Quellennähe eine akzeptable Genauigkeit zu schaffen, war es zusätzlich notwendig, Ansätze zur Singularitätsbeseitigung zu untersuchen (LOWRY et al. 1989). Der Algorithmus wurde in C programmiert. Als Gleichungslöser gelangte die Methode der konjugierten Gradienten zur Anwendung (SKALICKY 1996).

Beschreibung: In Europa wird es durch das stetige Entstehen neuer von Menschenhand geschaffener elektromagnetischer Störquellen wie Industrieanlagen oder elektrifizierte Eisenbahnlinien zunehmend schwerer, aus den an der Erdoberfläche gemessenen Variationen des elektrischen und magnetischen Feldes unverzerrte magnetotellurische Übertragungsfunktionen zu gewinnen. Die im Jahr 1995 entlang eines Profils über das sächsische Granulitgebirge registrierten magnetotellurischen Zeitreihen sind von starken Störsignalen und unkorreliertem Rauschen überlagert. Die mit dem Single-Site--Verfahren berechneten robusten Schätzungen der MT-Übertragungsfunktionen ergaben falsche Ergebnisse. In diesem Bericht wird am Beispiel der Station WIN in Zentrum des Granulitgebirges gezeigt, wie mit Hilfe eines Two-Source--Processings, bei dem gleichzeitig Übertragungsfunktionen für das MT-Nutzsignal und das Störsignal berechnet werden, eine Separation von Nutzsignal und Störsignal erfolgen kann. Hierzu ist eine Referenz-Station notwendig, an der gleichzeitig möglichst rauscharme Magnetfeldvariationen registriert werden.

Beschreibung: Eine Gemeinsamkeit von den beiden bohrlochgeophysikalischen Untersuchungsmethoden, der induzierten Polarisation (IP) im Zeitbereich und der nuklearmagnetischen Resonanz (NMR), besteht darin, daß Relaxationskurven mit einer Verteilung von Relaxationszeiten gemessen werden. Mit Hilfe von Porenraummodellen läßt sich aus der Verteilung von Relaxationszeiten eine Verteilung von Porenradienklassen ableiten . Diese gibt dann Aufschluß über die Porosität und zusätzliche Strukturpa rameter wie die Porenradien der freien Porosität und der Mikroporosität. Diese Zusatzinformationen über die Struktur erlauben es, anschließend aus der Porosität die Permeab ilität zu bestimmen. Als Fallbeispiel für die Auswertung von NMR-Messungen dient die geothermale Erkundungsbohrung Hamburg-Allermöhe 1, die aufgrund der relativ starken Anhydritzementation des RätSandstein -Aquifers besonderes Interesse erfährt.

Beschreibung: A common feature of both well logging methods, induced polarization (IP) and nuclear magnetic resonance (NMR), is the measuring of relaxation curves with a distribution of relaxation. times. On the base of pore space models it is possible to derive the pore radius distribution from the relaxation time distribution. Then, the pore radius distribution yields the porosity and additional structure parameters such as the pore radii of the free porosity and of the microporosity. All these additional informations about structure allow to calculate permeability from porosity. The geothermal exploration well Hamburg-Allermöhe 1 serves as an example for calculating permeability from a NMR-log. In this case comes a sp~cial interest from the fact of a strong cementation of the Rät sandstone aquifer.

Beschreibung: Die Frage nach den Ursachen der Zonen hoher elektrischer Leitfähigkeit in der KTB-Hauptbohrung wurde mit der Faktorenanalyse, einem deskriptivem Verfahren der multivariaten Statistik, untersucht. Die Ergebnisse in dem Bohrlochabschnitt von 290 bis 7140 m und den einzelnen Zonen hoher elektrischer Leitfähigkeit um 2000 m bzw. 7800 m weisen auf abschnittsweise unterschiedliche Zusammenhänge zwischen den sechs untersuchten Parametern hin. Die elektrische Leitfähigkeit in der Zone bei 2000 m korreliert deutlich mit Graphit, Sulfiden und Kataklasiten. Bei der Zone um 7800 m ist die LLD-Leitfähigkeit um eine Größenordnung höher als in der Zone um 2000 m. Im Faktorladungsplot zeigt sich hier, daß auch die salinaren Fluide und die durch die magnetische Suszeptibilität repräsentierten M:inerale Magnetit und Pyrrhotin eine Bedeutung haben können. Möglicherweise wird diese Zone hoher elektrischer Leitfähigkeit durch das Zusammenwirken der Komponenten in ihrer Gesamtheit verursacht. Zur Quantifizierung sind weitere Untersuchungen der vorhandenen Daten mit verschiedenen statistischen Verfahren vorgesehen.

Beschreibung: Well-known Dey & Morrison's [l] finite difference (FD ) algorithm for the 2-D modelling of direct currents is modified for generally anisotropic 2-D structures. By Fourier transforming the general current conservation equation with respect to the strike coordinate, the original 2½-D problem for the potential of a single feeding electrode is decomposed into an infinite number of 2-D problems in the wave number domain. Applying the area discretization (volume integration) scheme to the transformed 2-D PDEs, a 9-point FD stencil is obtained at each mesh node within the anisotropic structure, with generally complex elements for the direct neighbours of the central node. The resulting FD matrix is banded, 9-diagonal, complex and non-symmetric, but Hermitian. Gaussian elimination for real, symmetric and banded matrices is slightly modified to apply to the Hermitian matrices, and used to solve for the wave number potential components . Numerical tests and modelling examples of 2-D anisotropic structures are presented. Extension of the technique to 3-D models with anisotropy is discussed.

Beschreibung: Bei der induzierten Polarisation (IP) im Zeitbereich und bei der nuklearmagnetischen Resonanz (NMR) beruht das Relaxationsverhalten der Meßgröße nicht nur auf elektrischen bzw. magnetischen Prozessen, sondern auch auf der Diffusion in einem Porenraum mit komplizierter Geometrie. Im Sinne einer vereinfachten mathematischen Beschreibung werden die verschiedenen physikalischen Einflußgrößen in die beiden Gruppen elastische Glieder und Reibungsglieder eingeteilt . Damit wird ein elektrischer Ersatzschaltkreis entworfen, für den eine Verteilung von Relaxationszeiten berechnet werden kann. Das elektrische Ersatzmodell wurde in der Weise aufgestellt, daß ein Zusammenhang zwischen Widerständen und Kondensatoren einerseits und Teilvolurnina eines fraktalen Porenraummodells andererseits besteht. Für dieses Porenraummodell gelten die petrophysikalischen Zusammenhänge, die im Teil 1 vorgestellt sind. Auf diese Weise läßt sich aus der Verteilung der Relaxationszeiten die fraktale Dimension des Porenraums, die Porosität und schließlich die Permeabilität bestimmen. Die IP-Untersuchungen wurden an der ultratiefen Bohrung KIB-Oberpfalz HB des Kontinentalen Tiefbohrprogramms der Bundesrepublik Deutschland (KTB) durchgeführt und beziehen sich auf kristalline Gesteine mit Rißporosität.

Beschreibung: The relaxation of the measured property in induced polarization (IP) and in nuclear magnetic resonance (NMR) is not exclusively based on electrical or magnetic processes, but also on diffusion inside a complicated pore space. In order to simplify the evaluation method, different physical properties are classified as elastic term or as frictional term. These terms build up an electrical equivalent circuit, for which the distribution of relaxation times can be calculated. This equivalent circuit has been established in such a way, that resistors and capacitors can be attributed to partial volumes of a fractal pore space model. Several petrophysical relationships which are valid for this model of porous rocks are stated in part 1. On this base it is possible to calculate fractal dimension, porosity and permeability from relaxation curves. The evaluated IP-logs were measured in the ultradeep borehole KTB-Oberpfalz HB of the German Continental Drilling Program (KTB), where microfissured basement rocks were penetrated.

Beschreibung: Die Messung der frequenzabhängigen komplexen Leitfähigkeit von Gesteinsproben ist ein eigenes Arbeitsgebiet mit sehr unterschiedlichen Fragestellungen. Unsere Untersuchungen haben derzeit vorrangig zum Ziel, zur Klärung der Ursache der in magnetotellurischen Modellen auch in größerer Tiefe aufgefundenen guten Leiter durch Labormessungen beizutragen. Über diese Arbeiten wurde bereits in einem ersten Beitrag von JöDICKE& DREISMICKENBECKE(1R9 94) bericht et. Durch Beschaffung eines weiterentwickelten Meßsystems konnte die Bestimmung gerade der niederohmigen Proben in · einem weiten Periodenbereich entscheidend verbessert werden. Im folgenden wird über die ersten Erfahrungen mit der neuen Anlage berichtet (mehr Details s. MARKF0RT 1997). Zu Vergleichszwecken wurden zum Teil dieselben Proben bearbeitet wie im genannten ersten Beitrag.

Beschreibung: Was löste den erst jüngst erloschenen Vulkanismus in der Eifel aus? Zur Klärung dieser Frage wurde der Untergrund der Region mit knapp 250 Erdbeben-Meßstationen – dem bisher umfangreichsten europäischen Geophon-Netz – abgehorcht. Die Daten werden in ein hochaufgelöstes dreidimensionales Bild des Erdinneren bis in mindestens 400 Kilometer Tiefe liefern.

Beschreibung: The wave-field of volcano-induced seismic signals at Stromboli volcano (Italy) was observed using a network of four broadband seismometers. In addition to the standard spectral analysis of the recorded signals, new spectral techniques such as wavelet transform and wavelet coherence analysis were also used in order to discriminate between signals related to volcanic tremor and volcanic explosions. The common features of these two types of signals are characterised by the maximum of the power spectral density values located in the frequency band > 2.0 Hz, and the main orientation of the principal axes of the particle motion ellipsoids in the frequency bands analysed. The seismic signals of the volcanic explosions at Stromboli cover the total frequency band, whereas the spectral content of the volcanic tremor is restricted to narrow frequency bands ranging from 0.3–5.0 Hz. In order to localize both types of signals, a modified inversion technique was used. The result of this beam-forming on diffraction hyperboloids of both types of signals reveal a surprisingly shallow source location ranging from 0.2 km–0.7 km above sea level, suggesting that the sources of the volcanic explosions, as well as of the volcanic tremor, are restricted to the uppermost parts of the volcano. This is in agreement with several nonseismological observations of this volcano. The combination of spectral analysis of volcanic tremor and volcanic explosions with the analysis of ground displacement implies a mechanism which can be described by an ascending bubble of volcanic gas in a nearly closed volcanic system, and finally the forced ejection of the material through a narrow channel at the top of the magma column.

Beschreibung: A fluid injection-induced seismicity experiment was conducted in the German Continental Deep Drilling Program (KTB) main borehole at 9.1 km depth (in situ temperature of 260°C) to extend knowledge about stress magnitudes and brittle faulting to depths and temperatures approaching the brittle-ductile transition. Almost 400 microearthquakes were induced at an average depth of 8.8 km by injection of KBr/KCl brine into a ∼70 m open hole section near the bottom of the borehole. Although most focal plane mechanisms were poorly constrained due to the very small size of the induced earthquakes, several different clusters of microearthquakes with distinct mechanisms were defined. Most of the microearthquakes for which focal plane mechanisms were determined were strike-slip events with a NNW trending P axis, essentially parallel to the direction of maximum horizontal compression observed in the borehole. The largest induced earthquake, M 1.2, occurred 18 hours after injection was started. This event was a strike-slip/reverse faulting event which also had a NNW trending P axis. Utilization of a precise relative location technique indicates that many of microearthquakes occurred relatively far (50–100 m) from the well bore. Modeling of the pore pressure disturbance caused by injection suggests that many of the earthquakes were induced by extremely small pore pressure perturbations (〈1 MPa) less than 1% greater than the ambient, approximately hydrostatic pore pressure at depth. Thus it is apparent that there are critically stressed, permeable fault zones in the crust, even at great depth and temperature. A frictional analysis of the focal plane mechanisms of the induced microearthquakes indicates that fault slip is consistent with the stress magnitudes and orientations determined in situ at depths to 7.7 km in the borehole and relatively high coefficients of friction (∼0.6–0.7) reported by Brudy et al. [this issue]. This and the observation that very small pore pressure perturbations were able to trigger seismicity appear to confirm the hypothesis that “Byerlee's law” (i.e., that differential stresses in situ are limited by the frictional strength of well-oriented, preexisting faults) is valid to great crustal depth and that the crust is in brittle failure equilibrium at depths and temperatures approaching the brittle-ductile transition, even in this relatively stable intraplate area.

Beschreibung: Beilage zu: Trier und Umgebung / Jörg F. W. Negendank. - (Sammlung geologischer Führer ; 60). - Kartographisch überarb. Neuaufl. 2000 durch J. F. W. Negendank ; T. Sommer

Beschreibung: For many years, in situ stress in the brittle crust has been measured at relatively shallow depth and related to the mechanical behavior of the crust as inferred from laboratory studies and faulting theory. A continuous profile of the magnitudes and orientations of the three principal stresses has been estimated to depths of 7.7 km and 8.6 km in the German Continental Deep Drilling Program (KTB). This was achieved by hydraulic fracturing tests at relatively shallow depth (1–3 km), estimates of the magnitude of the least horizontal principal stress provided by modified hydraulic fracturing experiments at 6 km and 9 km depths, and analysis of compressional (breakouts) and tensile (drilling-induced tensile wall fractures) failures of the borehole wall over nearly the entire depth of the KTB borehole. The orientation of the maximum horizontal principal stress was found to be uniform with depth with an orientation of N160°±10°E, which is consistent with the average orientation found throughout western Europe. The only significant change in stress orientation was observed directly below a major fault zone crosscutting the borehole. The profile of stress magnitudes we have obtained demonstrates that to a depth of 8 km, the state of stress in the brittle crust in southern Germany is in frictional equilibrium. That is, the ratio of shear to normal stress as resolved on preexisting faults which are well-oriented to the in situ stress field is comparable to their frictional strength based on predictions of Coulomb faulting theory for a coefficient of friction of about 0.7 and near-hydrostatic pore pressure.

Beschreibung: Vom Zwischenruf zum Kontrapunkt - vom kritischen Mahnen an eine vergessene Stimme zur unabhängigen Stimmführung in einem mehrstimmigen Stück. Der Frauenkongreß "Frauen Wissenschaft Natur" gab den Auftakt für die Stimmen von Frauen zu Naturverhältnissen und Geschlechterverhältnissen in verschiedenen Wissenschaften. Sie sprachen über die Produktionsbedingungen feministischer Wissenschaftlerinnen, über einige zentrale Begriffe wie "Rationalität", "Objektivität/Subjektivität" mitsamt ihrer geschlechtshierarchischen Verfaßtheit bis hin zur männlichen Utopie von der Ersetzbarkeit der Natur. Der Ausklang weist zugleich über dieses Buch hinaus auf die Notwendigkeit anderer Kompositionen in der Wissenschaft - von der Homophonie zur Polyphonie.