ALBERT

Description: The exchange of inorganic nutrients; ammonium, nitrate and reactive phosphate between burrows of the infaunal polychaete Nereis virens Sars and the overlying water was assessed using V-shaped sediment cores. Exchange was determined by monitoring ventilation current and nutrient concentration of in- and excurrent water. Ammonium supply appeared independent of overlying water concentrations, showing a constant release of 0.5 μmol·h−1 (for a 2-g individual + burrow system) at concentrations from 2 to 87 μM. Of this release ≈40% originated from worm excretion, and the rest from microbial mineralization. Nitrate and phosphate exchange appeared very sensitive to overlying water concentrations, having equilibrium (zero flux) at 10–15 and 3 μM, respectively. Below these concentrations nitrate showed a slight release (due to nitrification), whereas phosphate was released at a rate of 3.2 × 10−2 μmol·h−1 at 1 μM (mineralization and desorption). Above equilibrium they both were removed during water passage through worm burrows, reaching 0.4 μmol·h−1 for nitrate at 107 μM (nitrate reduction) and 3.7 × 10−2 μmol·h−1 for phosphate at 5.6 μM (adsorption processes). The burrow system apparently acted as a buffer for phosphate and, to some degree, nitrate in the overlying water. At the study site (Norsminde Fjord estuary) nereid burrows were estimated to increase the sediment-water interface 150%. About 17% of the water column was cycled through the sediment by Nereis each day. The worm + burrow system was estimated to release 95 μmol· m−2·h−1 ammonium to the overlying water, which was ≈76–90% of the total release of ammonium from the sediment (30–36% was worm excretion).

Description: Isopach asymmetry, and sediment component changes in DSDP cores from the SE Atlantic (Orange Basin) support the hypothesis of major drainage system changes in SW Africa during late Cretaceous—Cenozoic time. This involved alternations in the use of the 28°S (modern Orange River) and 31°S (modern Olifants River) exit points across the western escarpment by rivers carrying run-off from the Upper Orange/Vaal catchment areas, as well as radical re-organizations of internal drainage geometry. It is postulated that during late Cretaceous times the 28°S exit was used, with the Middle Orange River following a course in the interior well to the south (up to 150 km) of its modern channel. Sediment discharge rates from this river were relatively high (at least 10 × 106 m3 yr−1), and resulted in rapid advancement of the continental margin sediment prism west of the mouth by large-scale slumping. The Palaeogene Orange/Vaal river exit was via the 31°S escarpment crossing, and during the later part of this period, the Cape Canyon was cut across the continental shelf and slope. A significant reduction in sediment discharge (to 2.0 × 106 m3 yr−1) suggests that the Lower Tertiary climate for SW Africa was drier than that of late Cretaceous times. However, aridity did not commence until late Miocene times, when the Orange/Vaal discharge had switched back to the 28°S exit. Modern sediment discharge rates (6.5 × 106 m3 yr−1) are relatively high and reflect soil erosion caused by agricultural activity. The two major alterations in exit point of the Orange/Vaal (late Cretaceous—early Tertiary, and late Oligocene—early Miocene) are related to periods of low sea level, which promoted river capture adjacent to the western escarpment. An additional factor in the first course change may have been the disruption of the Middle Orange channel by late Cretaceous igneous intrusions. Less important internal reorganizations of the drainage system are postulated in late Miocene—Pleistocene times. Economic implications for offshore diamond distribution are briefly mentioned.

Description: A geochemical rock- and soil-sampling program was carried out in the vicinity of eight concealed “Cyprus type” deposits, occurring in marginal mafic to intermediate metapillow lavas of the Troodos Ophiolite Complex. The mineralization of massive and stockwork sulfide ore is characterized by the predominance of pyrite, intergrown with less chalcopyrite and minor amounts of sphalerite. Background values of Hg are in the range of 8–12 ppb for soils and 3–6 ppb for surface rocks. Anomaly/background ratios of 10:1 (soils) and 5:1 (rocks) have been found only, where Hg migrated along channels formed by faults cutting shallow-seated mineralization. Here, Hg sometimes shows significant correlations with Cu, Zn, Ba and exceptionally with Co. However in one case an Hg anomaly in soils and surface rocks was detected directly over a deposit. The use of Hg as indicator element for these types of deposits is therefore limited. Buried mineralization may be delineated more distinctly by Cu, Zn and Ba.

Description: The cause of the climatically controlled fluctuations in the carbonate content of deep-sea sediments remains the subject of uncertainty and debate. Three variables are involved: supply of biogenic carbonate, loss by dissolution, and dilution by non-carbonate phases. It is suggested that 230Th, which is produced in the ocean at a constant rate provides a reliable reference for measuring variations in rate of sedimentation on a regional scale. Results of a preliminary analysis based on published data indicate that, for depths at and above the lysocline, the carbonate fluctuations observed in cores from the North Atlantic Ocean are due primarily to variations in the terrigenous clay input, which was 2–5 times higher during glacials than during interglacials. Carbonate deposition appears to have been somewhat reduced during glacials, but probably not by more than a factor of 2. From published 230Th232Th profiles it appears that the South Atlantic Ocean also received increased inputs of terrigenous clay during glacial periods.

Description: DSDP cores from areas of low (Site 505) and high heat flow (Site 504 B) near the Costa Rica Rift, together with seismic profiles from the Panama Basin, have been studied to determine the relationship between: (1) carbonate content and physical and acoustic properties; and (2) carbonate content, carbonate diagenesis and acoustic stratigraphy. Except for ash and chert layers, bulk density correlates strongly and linearly with carbonate content. Velocity is uniform downcore and only small variations at a small scale are measured. Thus an abrupt change in carbonate content will cause abrupt changes in acoustic impedance and should cause reflectors that can be detected acoustically. A comparison of seismic profiler reflection records with physical properties, carbonate content and reflection coefficients indicates that the main reflectors can be identified with ash layers, diagenetic boundaries, and carbonate content variations. Diagenesis of carbonate sediments is present at Site 504 B in a 260 m-thick ooze—chalk—limestone/chert sequence. These diagenetic sequences occur in areas of higher heat flow (200 mW m−2). Seismic profiler records can be used to map the extent and depth of these diagenetic boundaries.

Description: Wave-formed sedimentary structures can be powerful interpretive tools because they reflect not only the velocity and direction of the oscillatory currents, but also the length of the horizontal component of orbital motion and the presence of velocity asymmetry within the flow. Several of these aspects can be related through standard wave theories to combinations of wave dimensions and water depth that have definable natural limits. For a particular grain size, threshold of particle movement and that of conversion from a rippled to flat bed indicate flow-velocity limits. The ratio of ripple spacing to grain size provides an estimate of the length of the near-bottom orbital motion. The degree of velocity asymmetry is related to the asymmetry of the bedforms, though it presently cannot be estimated with confidence. A plot of water depth versus wave height (h—H diagram) provides a convenient approach for showing the combination of wave parameters and water depths capable of generating any particular structure in sand of a given grain size. Natural limits on wave height and inferences or assumptions regarding either water depth or wave period based on geologic evidence allow refinement of the paleoenvironmental reconstruction. The assumptions and the degree of approximation involved in the different techniques impose significant constraints. Inferences based on wave-formed structures are most reliable when they are drawn in the context of other evidence such as the association of sedimentary features or progradational sequences.

Description: Das Untersuchungsgebiet der vorliegenden Arbeit ist der westliche und nordwestliche Rand der Adriaplatte bis in den Bereich der Vortiefen nördlich und östlich des Apennins sowie der Kontaktbereich der Adriaplatte zur europäischen Platte im Westalpenbogen und im Gebiet des Ligurischen Meeres. Für dieses Areal werden Aufbau und Struktur der Erdkruste beschrieben.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Die Erdkruste und der obere Erdmantel Westeuropas sind in den letzten 30 Jahren intensiv durch refraktionsseismische Messungen erforscht worden. Die Daten und Ergebnisse sind in zahlreichen Arbeiten veröffentlicht worden. Abgesehen von einigen regionalen Zusammenfassungen fehlt bislang jedoch eine überregionale Gesamtdarstellung dieses umfangreichen Materials. Es ist das Ziel dieser Arbeit, die in zahlreichen Publikationen verstreuten Einzeldaten und Ergebnisse zu sammeln, unter einheitlichen Gesichtspunkten auszuwerten und die Ergebnisse in einer Reihe von Karten darzustellen. Aus verschiedenen Publikationen, Forschungsberichten und den Archiven des geophysikalischen Institutes der Freien Universität Berlin wurden insgesamt 360 Sei smogrammon tagen in reduzierter Form (V = 6 km/s) gesammelt.

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