ALBERT

Description: The underlying basis for Mg/Ca paleothermometry is that the amount of magnesium in calcite precipitated from seawater is dependent on temperature. Here we review the state of the art of the Mg/Ca seawater paleotemperature proxy, summarized by the following: 1) Calcite, whether formed abiotically or biologically as foraminifera and ostracode shells, incörporates variable amounts of magnesium into the crystal structure. 2) Uptake of Mg varies positively with temperature. 3) The relationship between temperature and the amount of Mg in calcite has been quantified by experiments on synthetic calcite growth and by culture, core top, and sediment trap experiments using living organisms. 4) The most careful calibrations of the Mg/Ca paleothermometer have been done for planktic foraminifera, then benthic foraminifera; there are species-specific variations in the amount of Mg incorporated into foraminifera shells. 5) The Mg/Ca ratio of calcite from planktic foraminifera in deep-sea cores has been widely used to interpret sea surface temperatures. 6) Measurement of both Mg/Ca and δ18O in planktic foraminifera have been used to calculate δ18O in seawater, and after correction for global ice volume, salinity could be inferred. 7) Mg/Ca from benthic foraminifera have been used to reconstruct deep-sea temperatures and cooling of ~12°C over the last 50 million years. 8) One problem with the Mg/Ca seawater temperature proxy is partial dissolution of. foraminifer shells, which lowers the Mg/Ca, and leads to an underestimation of ocean temperature. Benthic foraminifers appear to be more resistant to partial dissolution. 9) Past changes in the Mg/Ca ratio of seawater are an important factor in determining the amount of Mg in fossil skeletal calcite, and thus add another variable to the Mg/Ca temperature proxy. All Mg/Ca paleotemperature studies on fossil calcite older than Pleistocene should take into account the Mg/Ca of the seawater from which it precipitated.

Description: In der vorliegenden Arbeit wird - basierend auf externmorphologischen Kriterien von Brachiopodengehäusen aus dem spongiolithischen süddeutschen Oberjura - eine ökologische Interpretation von Brachiopodenassoziationen vorgestellt und diese mit nicht verschwammten Vorkommen unter Verwendung verschiedener methodischer Ansätze verglichen. Aus insgesamt elf brachiopodenführenden Lokalitäten unterschiedlicher stratigraphischer und fazieller Niveaus wurden die generell bevorzugt auftretenden Wuchsformen ermittelt, zu Standardmorphotypen zusammengefaßt und mit digitalisierten Abbildungen aus vorhergehenden Bearbeitungen ökologisch verglichen. [ …] [ … Tabelle 1. Stratigraphie, Fazies und dominierende Externmorphologie der Brachiopodengehäuse (Standardmorphotyp) in den untersuchten Lokalitäten.] Die Analysen ergaben, daß mit Hilfe des Verlaufs der dorsalen Umrißlinie, dem Verlauf der Frontalkommissur und untergeordnet der Foramengröße eine hinreichende Interpretation des Environments hinsichtlich Substratbeschaffenheit, Hydrodynamik und Bathymetrie erfolgen kann. Die wichtigsten Ergebnisse sind: a) Die Brachiopoden der süddeutschen Spongiolithfazies zeigen im Vergleich mit je einer Fauna aus einer schwach verschwammten Schichtfazies, einer Korallenfazies und einer oolithischen Mergelkalkfazies grundlegende Unterschiede in der äußeren Morphologie ihrer Gehäuse, b) In mergeldominierten Lokalitäten sind die Sphärizitätsindizes der Gehäuse deutlich höher als in der Korallenfazies, c) Reduzierte Werte des Dicken / Breiten - Verhältnisses scheinen ein Indiz für weichere Substrate zu sein, d) Im zeitlichen Verlauf (Oxfordium bis Unter-Tithonium) nehmen die Werte der Sphärizitätsindizes der Brachiopodengehäuse ab. e) Die Amplituden der Frontalkommissuren von Brachiopoden aus dem Moundbereich sind höher als diejenigen aus der Korallenfazies, f) Das Mengenverhältnis von terebratuliden zu rhynchonelliden Brachiopoden läßt Rückschlüsse auf das dominierende Substrat in den Moundbereichen zu. Ein quantitatives Übergewicht rhynchonellider Brachiopoden geht mit einem mergelreichen, stillen Tieferwasserenvironment einher, während die kalkdominierten Flachwasserbereiche mit erhöhter Hydrodynamik bevorzugt von Terebratuliden besiedelt werden, g) Untergeordnet wird ein Substratwechsel durch die Foramengröße und -position angezeigt. Große mesothyridide Foramina kennzeichnen meist Festsubstrate. Kleine hypothyridide Foramina sind eher für allomikritische Bereiche charakteristisch, h) Brachiopoden der koralligenen Fauna zeichnen sich durch Asymmetrien der Frontalkommissur (Rhynchonellida) und Asymmetrien in der dorsalen Umrißlinie aus (Terebratulida). Die artikulaten Brachiopoden aus den untersuchten „Riff-Ablagerungen scheinen hinsichtlich ihrer Morphologie und faunistischen Komposition von den kontrollierenden Bildungsfaktoren (besonders Sedimentationsrate, Substratbeschaffenheit und Hydrodynamik) der Schwamm- und Korallenassoziationen, beeinflußt worden zu sein. Die in den jeweiligen Aufschlüssen dominierenden Brachiopoden-Morphotypen reflektieren wenigstens statistisch die Bildungsbedingungen.

Description: Data on brachiopods in spongolites from the Upper Jurassic of southern Germany were collected in order to establish associations based on paleoenvironmental parameters and compare these results to similar fauna across a range of depositional paleoenvironments. Fossils were sampled and their dominant growth morphotypes identified from 11 localities representing different ages and facies of the Upper Jurassic in the Franconian and Swabian Alb. These growth morphotypes were compared to standard morphotypes and to biometric data of modern brachiopods gleaned from the literature. Through statistical analysis, it was found that the mode of commissure line and in part the diameter of the foraminae correlate well with substrate types and hydrodynamic to bathymetric paleoconditions. General results include: a) the external morphology of brachiopods from spongolites is significantly different from that of brachiopods from well-bedded limestone containing few to no sponges but corals and oolites, b) within a mostly marl substrate, the sphericity index of brachiopod shells is much larger than for shells in coral-bearing rocks, c) width to length ratios of shells are less for softer substrates indicating possible use as an index for substrate consistency, d) from the Lower Oxfordian to the Tithonian, the sphericity index of shells in general decreases, e) amplitudes of the frontal commissure line of brachiopods found within spongolite build-ups are much larger than those from coral-bearing rocks, f) Terebratulidae to Rhynchonellida biometric relations may be used as an index for judging the “quality” of the paleoenvironment; rhynchonellid brachiopods were dominantly found in marly, deeper paleoenvironments, whereas carbonate sediments deposited under shallow, high energy, water paleoconditions were colonized by terebratulid brachiopods, g) the size and position of foraminae are linked to the substrate type; brachiopods with larger mesothyrid foraminae are found associated with hard substrates while smaller hypothyrid foraminae in soft carbonate sediment areas, h) brachiopods from coral rocks are characterized by their asymmetric growth in form (Terebratulida) and of their frontal commissure (Rhychonellida). In general, brachiopods from reefal deposits appeared to have been directly influenced morphologically by paleoecologic factors, such as sedimentation rate, substrate type, and water energy levels. The dominant standard morphotype of brachiopods appears to correlate in a statistically significant way with the interpreted depositional circumstances at each locality. Due to here presented morphological data of brachiopodes from the Upper Jurassic of Southern Germany, associations of brachiopodes in spongiolites are interpreted palecologically and compared to similar faunae from other depositional environments. From 11 localities of different stratigraphical age and facies in the Franconian and Swabian Alb the dominant growth morphotypes are presented and abstracted to so-called „standard morphotypes“. The latter are compared to biometrical data of modern brachiopodes, mainly extracted from literature data. Interpreting the mathematical analyses it can be concluded that the dorsal outline, the mode of commissur line and partially the diameter of the foraminae can be used as indicator of substrates, hydrodynamical and paleobathymetrical conditions. The main results are: a) External morphology of brachiopodes from spongiolites exhibits strong differences in contrast to brachiopodes from well-bedded limestones with few or no sponges, to coral-bearing strata and to oolithic limestones, b) In localities, where marls have been predominantly deposited, the sphericity index is much larger than in the coral-bearing rocks, c) Reduced relations of width and length can be tentatively used as index for soft substrates, d) From the Lower Oxfordian to the Tithonian the sphericity index becomes smaller, e) Amplitudes of the frontal commissur line from brachiopodes of spongiolitic buildups are much higher than from brachiopodes in coral-bearing rocks, f) Quantitative relations from Terebratulidae to Rhynchonellida can be used as index for quality of substrates. Rhynchonellid brachiopodes are dominating marly, deeper environments, whereas carbona-tic sediments deposited under shallow water conditions with higher water energy are dominated by terebratulid brachiopodes. g) Changes of substrates are indicated by the size and position of foraminae. Larger mesothyrid foraminae characterize hard substrates, smaller hypothyrid foraminae are typically developed in allomicritic areas, h) Brachiopodes from coralligene rocks are characterized by their asymmetrical growth of form (Terebratulida) and of their frontal commissure (Rhynchonellida). Generally, brachiopodes from reefal deposits have been influenced morphologically by ecologically controlling factors such as the sedimentation rate, the substrate, and the water energy levels. The dominating standard morphotypes of brachiopodes in each locality reflect at least statistically the former depositional environments. (Translation: Dr. Elizabeth H. Gierlowski-Kordesch, Department of Geological Sciences, Ohio University)

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: research

Description: Wissenschaftliche Untersuchungen haben gezeigt, dass einige invasive Arten bzw. Populationen gegenüber Umweltstress robuster sind als nicht invasive Arten bzw. Populationen derselben Art. Es wird vermutet, dass die Toleranz gegenüber abiotischen Stressoren wahrscheinlich eine Schlüsseleigenschaft von invasiven Arten darstellt. Während des Transports von Individuen in einen neuen Lebensraum oder durch Stressereignisse könnten widrige abiotische Bedingungen eine Selektion stresstoleranter Individuen hervorrufen, was die erhöhte Stresstoleranz von invasiven Arten bzw. Populationen erklären könnte. Um dies zu testen, habe ich in einem Laborexperiment ein Transport- bzw. Stressereignis simuliert. In zwei unabhängigen Experimenten habe ich in einer Gruppe von Individuen der Weißbeingarnele Penaeus vannamei durch erhöhte Temperaturen mindestens 50 % Mortalität erzeugt. Hierbei wurden die Individuen in unabhängigen Replikaten für 13 Tage 37°C (Langzeit-Stressexperiment) bzw. für 2 h 41°C (Kurzzeit-Stressexperiment) Wassertemperatur ausgesetzt. Nach dieser ersten Stressphase wurde ein Teil der überlebenden gleichzeitig mit einer gleichen Anzahl an bis dahin nicht vorgestressten Individuen sofort wieder denselben erhöhten Temperaturen ausgesetzt und die Überlebenskurven in beiden Gruppen verglichen. Den übrigen überlebenden der ersten Stressphase wurde vor der zweiten Stressphase eine 13 Tage (Langzeit-Stressexperiment) bzw. 6 Tage (Kurzzeit-Stressexperiment) lange Erholungsphase gewährt, damit etwaige physiologische Anpassungen an Stressbedingungen abklingen konnten. Der Vergleich der Überlebenskurven einer vorgestressten Gruppe, die nach der ersten Stressphase direkt wieder Stressbedingungen ausgesetzt wurde und einer vorgestressten Gruppe, der eine Erholungsphase gewährt wurde, sollte Aufschluss darüber geben, ob eine mögliche erhöhte Stresstoleranz der vorgestressten Gruppen auf eine Selektion stresstoleranter Individuen oder physiologischer Anpassungen an Stressbedingungen zurückzuführen war. In beiden Experimenten zeigten die vorgestressten Gruppen, unabhängig davon, ob ihnen eine Erholungsphase gewährt wurde oder nicht, stets höhere Überlebensraten als die Gruppen, die nicht vorgestresst waren. Meine Ergebnisse legen einerseits nahe, dass es durch Temperaturstress zu einer physiologischen Stressabhärtung und dadurch zu erhöhten Überlebensraten der vorgestressten Individuen kam. Da Literaturdaten darauf hinweisen, dass die Erholungsphasen wahrscheinlich lang genug waren, um die physiologische Stressabhärtung in den vorgestressten Gruppen, denen eine Erholungsphase gewährt wurden, abklingen zu lassen, kann man andererseits annehmen, dass es durch den Temperaturstress bei P. vannamei zu einer Selektion stresstoleranterer Individuen gekommen ist. Dies konnte im Rahmen meiner Diplomarbeit jedoch nicht direkt bewiesen werden.

Description: Inhaltsübersicht : Helmut Keupp & Daria Ivanova: Calcareous dinoflagellate cysts from the Late Jurassic and Early Cretaceous of the Western Forebalkan, Bulgaria … 3-31 ; Helmut Keupp & Rolf Kohring: Kalkige Dinoflagellatenzysten aus dem Obermiozän (NN 11 ) W von Rethimnon (Kreta) … 33-53 ; Dimitris Frydas, Helmut Keupp & Spyridon M. Bellas: Biostratigraphical research in Late Neogene marine deposits of the Chania Province, western Crete, Greece … 55-67 ; Glenn Fechner: "Microforaminiferal" lining taphonomy: A cautionary note … 69-81 ; Uwe Gloy & Rolf Kohring: Py-GC-Analysen an einem fossilen Harz aus dem Oberen Jura (Grube Guimarota/Portugal) … 83-88 ; Joachim Gründel: Truncatelloidea (Littorinimorpha, Gastropoda) aus dem Lias und Dogger Deutschlands und Nordpolens … 89-119 ; Helmut Keupp, Martin Röper & Adolf Seilacher: Paläobiologische Aspekte von syn vivo-besiedelten Ammonoideen im Plattenkalk des Ober-Kimmeridgiums von Brunn in Ostbayern … 121-145 ; Nikolaus Malchus: Identification of larval bivalve shells by means of simple statistics … 147-160 ; Carsten Helm, John W.M. Jagt & Manfred Kutscher: Early Campanian ophiuroids from the Hannover area (Lower Saxony, Northern Germany) … 161-173 ; Christian Neumann: New spatangoid echinoids (Echinodermata) from the Upper Cretaceous of Jordan: taxonomy and phylogenetic importance … 175-189 ; Oldrich Fejfar und Daniela C. Kalthoff: Aberrant cricetids (Platacanthomyines, Rodentia, Mammalia) from the Miocene of Eurasia … 191-206 ; Thekla Pfeiffer: Sexualdimorphismus, Ontogenie und innerartliche Variabilität der pleistozänen Cervidenpopulationen von Dama dama geiselana Pfeiffer 1998 und Cervus elaphus L. (Cervidae, Mammalia) aus Neumark-Nord (Sachsen-Anhalt, Deutschland) … 207-313 ; Beiträge zur Baikal-Rift-Forschung : MJ. Kuzmin et al.: Climatic events in Siberia during upper Brunhes according to the Lake Baikal sedimentary record … 315-323 ; S. K. Krivonogov et al.: The prospects of GIS use in investigation of the Baikal area … 325-328 ; Y. Masuda et al.: Perspective Studies of Freshwater Sponges in Lake Baikal … 329-332 ; Oleg A. Timoshkin: Biology of Lake Baikal: „White Spots“ and Progress in Research … 333-348 ; Bibliographie : Uwe Gloy: Bibliographie 1997, Institut für Paläontologie, FU Berlin … 349-352 ;

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Die vorliegende Arbeit behandelt die Kalkdinoflagellaten-Floren aus dem Alb der Forschungsbohrung Kirchrode II (Niedersächsisches Becken). Im Vordergrund stand die Frage nach der bisher wenig bekannten Ökologie dieser Phytoplankton-Gruppe zur Zeit ihrer maximalen Blüte. Dazu wurden die Zysten-Vergesellschaftungen qualitativ und halb-quantitativ untersucht und Diversitätsanalysen durchgeführt. Die Ergebnisse wurden mit lithologischen und paläontologischen Daten der an der Untersuchung des Bohrkerns beteiligten Arbeitsgruppen verglichen. Es konnten 37 Morphospezies kalkiger Dinoflagellaten-Zysten nachgewiesen werden. Gemeinsam mit den Morphospezies des Profils Kirchrode I erhöht sich damit die Gesamtzahl der im Alb des Niedersächsischen Beckens nachgewiesenen Taxa auf 45. Das weltweit früheste Auftreten der Unterordnung Pithonelloideae konnte für das frühe Mittel-Alb (Hoplites dentatus-Zone) belegt werden. Außerdem konnte erstmals die Verbreitung der Fuettererelloideae für die Unterkreide sicher dokumentiert werden. Aufgrund unterschiedlicher ökologischer Umweltansprüche konnten 4 typische Kalkdinoflagellaten-Gesellschaften unterschieden werden. Die Zusammensetzung der Zystenvergesellschaftungen wird in erster Linie von Nährstoffreichtum, Salinität und Temperatur des Oberflächenwassers kontrolliert. Gemeinsam mit den neu interpretierten Kalkdinoflagellaten-Vergesellschaftungen des Profils Kirchrode I (KEUPP 1995) reflektieren die Vergesellschaftungen für das Unter- und Mittel-Alb einen Meeresspiegelanstieg bei gleichzeitiger Nährstoffverarmung und Erwärmung. Für das Ober-Alb kann ein Meeresspiegelhöchststand (maximale Pelagizität) und anschließende rasche Regression postuliert werden. Daten anderer Fossilgruppen (Coccolithophoriden, Foraminiferen, Radiolarien) untermauern diese Interpretation. Die Palökologie der Unterkretazischen Orthopithonelloideae wird neu interpretiert. In der späten Unterkreide sind sie nicht, wie bisher angenommen, pelagisch, sondern im Gegenteil an trophische, neritische und vermutlich auch kühlere Oberflächenwasser-Bedingungen gebunden. Innerhalb der grobkristallinen Vertreter der Pirumella loeblichi-Gruppe nimmt P. loeblichi aufgrund abweichender ökologischer Ansprüche (Präferenz für stagnierende und nährstoffreichere Beckenbedingungen) eine Sonderstellung ein. Es konnten 6 Migrationsereignisse tethyaler Zysten nachgewiesen werden, die vermutlich transgressive Impulse widerspiegeln. Die auf diese Fossilgruppe erstmals angewendeten Methoden der Diversitäts- und Häufigkeitsanalysen haben sich als geeignet erwiesen, Wechselwirkungen zwischen fossilen Kalkdinoflagellatenzysten und ihrer Umwelt aufzuzeigen.

Description: Subject of this study are the calcareous dinoflagellates cysts of the drilling core Kirchrode II (Albian, central Lower Saxony Basin, Northwest Germany). The purpose of this investigation is to give answers to the question of the poorly understood palaeoecology of this important phytopankton group at the time of its maximum radiation. Cyst assemblages were examined qualitatively and semi-quantitatively. Diversity analyses of the cyst assemblages were carried out as well. The results were compared with other lithological and palaeontological data of the drilling core. 37 morphotaxa were identified. Together with the morphospecies recorded from the uppermost Upper Albian of the drilling core Kirchrode I (KEUPP 1995), the number of documented taxa in the Albian of the Lower Saxonian Basin increases to 45 taxa. The first appearance date of the suborder Pithonelloidae is recognised in the lower Middle-Albian (Hoplites dentatus-zone). Moreover, the distribution of the Fuettererelloideae in the Lower Cretaceous is documented for the first time. The taxonomic compositions of the cyst assemblages change through time. Due to their different ecological preferences, 4 typical cysts-assemblages were recognised. The composition of the assemblages was controlled chiefly by nutrient availability, salinity and temperature of the surface water-masses. Together with the re-examined cyst-assemblages of the drilling-core Kirchrode I, the assemblages reflect a sea level rise during the Early and Middle Albian, together with simultaneous warming and nutrient decrease. A postulated sea level highstand (maximum pelagicity) in the Late Albian is followed by a rapid regression in the upper dispar-zone. Data from other plankton groups (coccolithophorids, foraminiferes and radiolarians) support this interpretation. The palaeoecology of the Early Cretaceous Orthopithonelloideae is newly interpreted. They were not, as supposed until now, components of the pelagic realm. On the contrary, their distribution reflects neritic, nutrient-rich and probably cool surface-water masses. Within the Obliquipithonelloids with coarse-crystalline body walls, Pirumella loeblichi holds an exceptional position with respect to its deviating ecology (preference for stagnant and nutrient-rich basin conditions). 6 distinct migration-events of cysts with tethyal origin were recognised. These events are probably related to transgressive pulses. The methods of community and diversity analyses, used for the first time for this little known phytoplankton group, are a powerful tool for the analyses of paleoecological distribution patterns of the group and can be used for paleooceanic basin interpretation.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Den eigentlichen Anwendungen geophysikalischer Modelliertechniken und Bearbeitungsmethoden geht im Verlauf dieser Arbeit eine umfassende Evaluierung und Kompilierung einer Flächendeckenden Datenbasis zwischen 20° und 26°S sowie 62° und 74°W aus gravimetrischen Daten voran. Untersuchungen des Magnetfeldes beschränken sich auf den Bereich der Nazca-Platte. Dabei werden alle verfügbaren Datensätze einbezogen, wozu neben Satelliten-altimetrisch gewonnenen Schweredaten auch Datensätze südamerikanischer Partner-Institutionen gehören. Ziel dieser Vorarbeiten ist die Erstellung eines homogenen nach Qualitätsmerkmalen unterschiedenen Schweredatensatzes, welcher den ozeanischen und den kontinentalen Bereich des Meßgebietes zwischen 20° und 26°S des Arbeitsgebietes beinhaltet. Im folgenden dient die gravimetrische und magnetische Datenbasis als Vergleichsdatensatz für die Modellierung von Dichteinhomogenitäten und Magnetisierungskontrasten. Randbedingungen aus anderen geowissenschaftlichen Teilbereichen wie der Seismik (grenzt die Geometrie- und Dichtevariationen ein), der Petrologie (Phasenübergänge, Gesteinsmetamorphosen) und Geologie (Strukturelle Grenzen) dienen der maximalen Einschränkung von Dichtedomänen und magnetisierten Bereichen. Das lokale 3D-Modell des Kontinentalrandes mit angrenzender Nazca-Platte erklärt die im Magnet-und Schwerefeld beobachteten Anomalien und zeigt die besondere Bedeutung der subduzierten Lithosphäre der Nazca-Platte auf. Neben dieser statischen Modellierung werden im Schwerefeld enthaltene Informationen über die Rigidität der aneinander grenzenden ozeanischen und kontinentalen Lithosphärenplatten extrahiert. Mit einem 3D-Kohärenzverfahren, welches erstmalig in den Zentralen Anden angewendet wird, werden Bereiche mit unterschiedlicher Festigkeit abgegrenzt. Durch die Einbeziehung von ’’Surface- und Subsurface Load” wird die hochauflösende Kohärenz-Analyse verbessert, gegenüber 2D- Verfahren ohne Berücksichtigung von ’’Subsurface Loads”. Eine Vergleichsstudie der Rigiditätsverteilung mit ähnlich regionalen Charakteristika der Lithosphärenplatten, wie etwa dem geothermischen Gradienten führt zu vergleichbaren Aussagen und bestätigt den großen Einfluß der subduzierten Nazca-Platte auf das gesamte aktive System in Bezug auf das Schwerefeld, das Thermische- und das Spannungsregime. Bereiche mit hohem Oberflächen-Wärmefluß korrelieren mit geringer Rigidität. Demzufolge finden sich die höchsten Rigiditätswerte im Forearc und östlichen Backarc und die niedrigsten in der Westkordillere. Schließlich wird auf der Basis der Analyse isostatischer Restfelder mit und ohne Berücksichtigung des Schweresignals der Nazca-Platte, der isostatische Zustand der kontinentalen Lithosphäre untersucht. Dabei werden zusätzlich, neben Modellgeometrien, Dichten und Rigiditäten auch geotektonische Regionen unterschieden. Isostatische Unterkompensation wird demnach in der Küstenkordillere und der Ostkordillere beobachtet. Der Bereich des Hochplateaus der Zentralen Anden befindet sich in isostatischem Gleichgewicht.

Description: The actual application of geophysical modelling and processing techniques in this thesis is preceded by a comprehensive evaluation and compilation of a Database covering the area from 20° and 26°S to 62° and 74°W with gravimetric and magnetic data. Research of the magnetic field is constrained to the Nazca-Plate oceanic area. In addition to altimétrie satellite gravity data all other available gravity data has been included in the database, e.g. datasets provided by our south american partner institutions. The aim of these preparatory works is the preparation of a uniform dataset which distinguishes data according to quality features. In further progress, this gravimetric and magnetic database is utilized to compare the Signals caused by density inhomogeneities and magnetization contrasts to measured data. Boundary conditions from other geophysical disciplines like seismics (restricting geometry and density variations), petrology (Phasetransitions, Metamorphic reactions) and geology (structural boundaries) lead to a maximum limitation of density and magnetic domains. The local 3D-model of the continent-ocean transition zone with the boundaring Nazca-plate explains the observed anomalies and highlights the particular meaning of the subducting Nazca-plate. Beside this static modelling information about the rigidity of the contacting oceanic and continental lithospheres which is contained in the gravity field is extracted. The utilization of a new 3D-coherence method, which is applied for the first time in the central Andes, enables to divide regions of different rigidity. The incorporation of surface and subsurface loads implies a higher spacial resolution in opposition to 2D-methods not regarding subsurface loads. A comparative study of the distribution of rigidity and similar more regional parameters controlling the rigidity of the lithosphere leads to compareable results and confirms the importance of the subducting Nazca-plate on the active system, in terms of the gravity field, the geothermal- and stress regime. Regions characterized by high surface heatflow correspond to low rigidity. The highest values for flexural rigidity are to be found in the forarc and eastern backarc, the lowest in the active volcanic front, the western cordillera. Finally an analysis of isostatic residual fields, again taking into account the gravity signal of the subducting Nazca-plate reveals different isostatic conditions for different parts of the surveyed continental lithosphere. Apart from model geometries, densities and rigidities geotectonic regions are distinguished. Isostatic undercompensation is observed in the coastal and eastern cordillera; whereas the andean plateaus in the central Andes can be considered as isostatically compensated.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Eine für die Zentralanden erstellte geowissenschaftliche Datenbank erfaßt die umfangreichen Forschungsergebnisse des SFB 267 wie auch externe Datensätze in Form eines zentral verwalteten Dateisystems. Ein Datenkatalog, welcher seit Mitte 1996 auch im World Wide Web (WWW, URL: http://userpage.fu-berlin.de/~data) verfügbar ist, bietet einen Überblick über die aktuelle Datenbasis und erleichtert den allgemeinen Zugriff auf die einzelnen Datensätze. Vorgestellt werden ferner verschiedene Methoden zur Analyse raumbezogener Daten aus Bereichen der Statistik (streifen-gemittelte Topographieprofile, Standardabweichung, Korrelationen, Fraktale) , Bildverarbeitung (direktionale Richtungsfilter) , Geomorphometrie (Neigung und Vertikalwölbung) und Numerik (Horizontalgradienten, FFT). Die Anwendung dieser Verfahren bezüglich einer regionalen Strukturierung wird am Beispiel der für die Zentralanden flächendeckend vorliegenden Topographie und Schwerefelder getestet und mit den aus langjährigen Untersuchungen in den Anden zur Verfügung stehenden Forschungsergebnissen verglichen. Endogene und exogene Prozesse spiegeln sich in den topographischen Erscheinungsformen wider. Insbesondere mit Hilfe der geomorphometrischen Analyse und der FFT-Filterung lassen sich für die morphostrukturellen Einheiten typische Merkmale sehr gut herausarbeiten. Auch mit einer einfachen Statistik (streifen-gemittelte Topographieprofile, Berechnung von Minimum, Mittelwert, Maximum und Standardabweichung einzelner Untersuchungsgebiete) können für die ausgewählten Gebiete charakteristische Unterschiede ermittelt werden. Im Hinblick auf die Topographie unterscheidet sich bei allen Untersuchungsmethoden am Westrand der Zentralanden der hyperaride Norden im Bereich der Atacama Wüste deutlich vom weniger trockenen Süden. Studien zur fraktalen Geometrie der Geländeoberfläche zeigen, daß sich die andine Topographie skaleninvariant verhält und tektonische wie klimatische Einflüsse sich in der geometrischen Variation der Geländeoberfläche widerspiegeln. Morphologisch zergliederte Zonen, wie das durch starke Verkürzungen gekennzeichnete Subandin oder der Südwestrand der Zentralanden, weisen im Vergleich zur fraktalen Dimension des Gesamtgebietes eine höhere fraktale Dimension auf, während das hyperaride Gebiet im Bereich der Atacama Wüste durch einen vergleichsweise niedrigen Wert gekennzeichnet ist. Mit der direktionalen Lineamentverstärkung, z.T. aber auch mit anderen Methoden wie etwa der Darstellung der Neigungsrichtung, werden die wichtigsten Störungszonen (z.B. das Atacama- oder das Präkordilleren-Störungssystem) weitestgehend erfaßt. Auf dem Pazifik bilden sich - sowohl bei der geomorphometrischen Untersuchung wie auch bei der Lineamenterkennung - entlang der Peru-Chile-Tiefseerinne die im CINCA Experiment beobachteten morphologisch-tektonischen Charakteristika (Reichert et al., 1997), wie z.B. die Blocktektonik innerhalb einer ca. 50 km breiten, westlich der Tiefseerinne verlaufenden Zone, ab. Gravimetrische Lineamente, die aus den maximalen Horizontalgradienten im Schwerefeld abgeleitet werden, weisen auf abrupte, laterale Dichteänderungen hin, sind jedoch in den Zentralanden nur in Einzelfällen mit den an der Oberfläche anstehenden lithologischen Einheiten oder Störungszonen korrelierbar. Die zweidimensionale Korrelation im moving window Verfahren hat sich als nützliches Instrument zur Analyse von sich gegenseitig beeinflussenden, raumverteilten Datensätzen erwiesen. Die Wahl der Fenstergröße erlaubt, zwischen einer regionalen und einer eher lokalen Analyse zu differenzieren; mit Hilfe einer geeigneten Visualisierung lassen sich die Beziehungen zwischen den Variablen schnell erfassen. Die räumlich differenzierte, quantitative Analyse der Korrelation zwischen Schwerefeld und Topographie in den Zentralanden zeigt, daß nicht nur die Bouguer-Anomalie sondern auch das isostatische Restfeld stark negativ mit der Geländehöhe korreliert.

Description: A geoscientific database was established for the area of the Central Andes, which includes information about past and current research conducted within the frame of the ’SFB 267 - Deformation Processes in the Andes’ (Berlin, Potsdam) as well as data from external sources. The catalogue, which since 1996 is also available on the Web (WWW, URL: http://userpage.fu-berlin.de/~data/ provides a general view of the database architecture and contents, and facilitates common and easy access to singular sets of data. In addition, various methods for the analysis of spatial data from disciplines such as statistics (swath-averaged topographic profiles, standard deviation, correlation, fractals), digital image processing (directional filtering), geomorphometry (inclination and vertical doming) and numerical methods (horizontal gradient, Fast Fourier Transformation [FFT]) are presented in this thesis. Application of these techniques for structural analysis on a regional scale was tested for the Central Andes, for which topographic coverage is complete, as well as for associated gravity fields, and compared with information generated during long term investigations in the Andes. Endogenous and exogenous processes are mirrored in topographic forms and landscapes. Characteristic features of morphostructural units are particularly well characterized when employing geomorphometric analyses and FFT filter techniques. Even simple statistical methods (swath-averaged topographic profiles, calculation of minimum, mean, maximum and standard deviation) for selected areas allow recognition of specific features and characteristic variations. As far as topography is concerned, distinct differences between the hyperarid northern portion of the western Central Andes (Atacama Desert) and lesser arid southern sectors are evident for all methods employed. Studies of the surface fractal geometry show an invariance of scale of the Andean topography. Structural and climatic influences are mirrored in geometric variations of the landscape. Morphologically intensely structured portions, like the Subandean ranges, characterized by pronounced crustal shortening, or the southwestern margin of the Central Andes are marked by a higher fractal dimension, when compared to the entire area studied, whereas the hyperarid portion of the Atacama Desert is characterized by a lower fractal dimension. Directional lineament enhancement, but other methods such as areal inclination detection as well, allow to accentuate major zones of structural weakness, such as the Atacama and Precordilleran fault systems. Both, geomorphometric investigations and lineament recognition, enhance morpho-structural features such as block-faulting of oceanic lithosphere along the Peru-Chile deep sea trench in a 50 km wide sector to the west of the subduction zone, and verify results gathered during the CINCA experiment (Reichert et al., 1997). Gravimetric lineaments, derived from maximum horizontal gradients in gravity fields of the Central Andes, point to abrupt lateral density variations, but can only occasionally be correlated with outcropping lithologic units or fault zones. The two dimensional correlation using the moving average technique has proven to be useful for analysis of mutually influencing and spatially arranged data sets. Selection of a proper window size allows to differentiate between analyses on regional resp. local scales. Employing proper visualization, relations between variables are easily detectable. A spatially differentiated and quantitative analysis of the relationship between gravity field and topography in the Central Andes shows a strong negative correlation of altitude with Bouguer anomaly and isostatic residual field.

Description: http://www.cms.fu-berlin.de/sfb/sfb267/results/data_catalogue/index.html

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen