ALBERT

Description: 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.

Description: Der vorliegende Bericht enthaelt die Ergebnisse von Forschungsarbeiten, die im Rahmen dieses Vorhabens durchgefuehrt worden sind. Er enthaelt Beitraege zur technischen Validation des Sensors und zu neuen Ansaetzen fuer unterschiedliche Anwendungsbereiche. Die Untersuchungen zur Sensor-Validation basieren auf den Ergebnissen des BMBF-Pilotvorhabens "Untersuchungen zur Optimierung zukuenftiger MOMS-Sensoren", in dessen Rahmen die Definition der spektralen Module fuer MOMS-02 aus Modellrechnungen hervorgegangen ist.

Description: Zusammenfassung: Zwei wichtige Fragen der Geodynamik werden in der vorliegenden Arbeit mit Hilfe seismischer Methoden untersucht: wie tief reichen erkennbare Wurzeln der Kontinente in den oberen Erdmantel hinein, und stimmen die seismischen Diskontinuitaeten der Uebergangszone des Erdmantels in 410 und 660 km Tiefe mit aus dem Labor bekannten Phasenuebergaengen in der Kristallstruktur der Mantelgesteine ueberein? Die Beantwortung dieser Fragen ist ein wesentlicher Punkt im Puzzle ueber die dynamischen Vorgaenge im Erdinneren. Die Art und Weise der Uebergaenge im Erdmantel spielt dabei eine wesentliche Rolle. Bisherige Arbeiten zeigen zwar die globale Existenz der seismischen Diskontinuitaeten in 410 km und 660 km Tiefe (Shearer 1991), die Art der Uebergaenge ist jedoch umstritten (Jordan et al. 1989, Jeanloz 1989). Untersuchungen von Vorlaeufern von P"P" weisen beispielsweise auf einen scharfen Uebergang in 660 km Tiefe von nur wenigen Kilometern Breite hin (Benz & Vidale 1993, Le Stunff et al. 1994), was bisher als Argument fuer eine chemische Grenze diente (Lees et al. 1983, Jeanloz 1989). Neuere petrologische Untersuchungen des physikalischen Phasenueberganges ?-Spinell zu Perovskit und Magnesiowuestit in der Kristallstruktur des Olivins, welcher als Kandidat fuer die 660 km Diskontinuitaet gilt, ergeben jedoch ebenfalls einen schmalen Uebergangsbereich von ca. 4 km (Ito & Takahashi 1989). Umstritten ist auch der Verbleib der subduzierten Lithosphaere in 660 km Tiefe, woraus gleichfalls Rueckschluesse ueber die Art des Ueberganges moeglich sind. Die Frage nach der Tiefe der Wurzeln der Kontinente ist im Zusammenhang mit der Konvektion im Erdmantel ebenfalls von Bedeutung. Ging man noch vor fuenfzehn Jahren davon aus, dass die Wurzeln der Kontinente nicht tiefer als ca. 120 km reichen (Sclater et al. 1980), so ist heute allgemein anerkannt, dass eine viel tieferreichende Korrelation zwischen den tektonischen Strukturen der Erdoberflaeche und den rheologischen und petrologischen Parametern des Mantels besteht. Untersuchungen ueber den eurasischen Kontinent und den pazifischen Ozean liefern Modelle, die Unterschiede in den Schwerwellengeschwindigkeiten zwischen Ozeanen und Kontinenten bis hinab zu 400 km aufweisen (Lerner-Lam & Jordan 1987). Die vorliegende Arbeit gibt nun erstmals Hinweise auf eine bis in die Uebergangszone des oberen Mantels hineinreichende Struktur der Kontinente. Mittels Delay-and-Sum-Techniken, wie sie aus der Seismik bekannt sind, werden Reflexionen von S-Wellen an der Unterseite der Manteldiskontinuitaeten untersucht. Die als Vorlaeufer zu SS (SH-Multiple von S) auf der Transversalkomponente von Seismogrammen auftreten (Shearer 1991, Petersen et al. 1993). Direkte Beobachtung dieser Phasen in individuellen Registrierungen ist nur in wenigen Faellen moeglich, da die dazugehoerigen Amplituden nur ca. 3-5 % derer von SS betragen und in der Regel unterhalb des Rauschpegels liegen. Dagegen lassen sich dieses Phasen mit geeigneten Methoden der Signalverarbeitung (Restitution, Dekonvolution, Summation und Slownessanalyse) in den meisten Faellen problemlos nachweisen. Simulationen mit synthetischen Seismogrammen, die mit Hilfe der Reflektivitaetsmethode (Kind 1978, Mueller 1985) fuer das IASP91 Erdmodell (Kennett 1991) berechnet werden dienen der Verifizierung der Ergebnisse. Globale und regionale Untersuchungen der Manteldiskontinuitaeten in 410 km und 660 km Tiefe unter Verwendung von langperiodischen Erdbebenregistrierungen des Global Digital Seismograph Network (GDSN) aus den Jahren 1980-91 stellen den Kern dieser Arbeit dar. Messungen der Differenzlaufzeiten zwischen der 410 und 660 km Reflexionsphase ergeben eine klare Korrelation mit den geologischen Hauptstrukturen auf der Erdoberflaeche also mit den Kontinenten und Ozeanen. Die Differenzlaufzeiten der Reflexionen an der 410 und 660 km Diskontinuitaet im Bereich des asiatischen und nordamerikanischen Kontinents sind signifikant groesser als bei Reflexionen unter dem benachbarten pazifischen Ozean. Aenderungen der Dicke der Uebergangszone aufgrund von Temperaturvariationen, wie sie aus der Phasenuebergangshypothese folgen, koennen dies erklaeren. Zudem fuehrt diese Beobachtung zu dem Schluss, dass die kontinentalen Wurzeln Asiens und Nordamerikas bis in Tiefen zwischen 410 und 660 km reichen. Augenmerk wird auch auf einen moeglichen Reflektor in 520 km Tiefe gerichtet (Shearer 1990, Revenaugh & Jordan 1991), dessen Existenz umstritten ist (Bock 1994). Viele Stacks (beispielsweise fuer Reflexionspunkte unter dem nordwestpazifischen Raum, Zentralasien, Suedpazifik) zeigen ein schwaches Signal im entsprechenden Laufzeitenbereich, andere dagegen nicht (Nordostpazifik, westl. USA, suedlicher Indischer Ozean). Dieser Befund spricht dafuer, dass es sich um ein regionales Phaenomen handelt, die globale Existenz der 520 km Diskontinuitaet ist damit nicht vereinbar. Weitere Diskontinuitaeten lassen sich im Rahmen dieser Arbeit nicht signifikant nachweisen.

Description: Major objective of this study was to investigate the four FUYO/OPS-SWIR bands on their significance to discriminate and identify minerals of the Al-OH and Mg-OH groups, and to separate distinct carbonates from each other and from non carbonatic rocks or soils. This research also focuses on the possibilities for discriminating and identifying mineral assemblages in hydrothermal alteration halos including Fe2+, 3+ -bands in the visible and near infrared range (VNIR). Results are compared to LANDSAT/TM recordings to gauge examined technical parameters of OPS level 2 data and to investigate the effectiveness of three distinct subdivisional SWIR bands versus one in the 2.2µm atmospheric window. FUYO/OPS data show comparable results to LANDSAT/TM data for entropy, SNR, LSF and spectral correlation for the VIS/NIR bands. Although significant image defects like blur and response delay problems affect the three OPS-SWIR bands centered within the 2.2µm window, a distinct separation of feature producing minerals like kaolinite, alunite, gypsum and carbonates could be obtained using data extraction methods. As compared to a single broad SWIR band (TM) the subdivisional OPS-SWIR bands in combination with the VNIR bands allow an improved discrimination of alteration halos using ratioing and principal component analysis.

Description: Abstract: This thesis was carried out in the frame of the Turkish-German project on earthquake prediction research. Since 1986 radon in ground air and ground water within the Mudurnu Valley, NW Turkey, is studied aimed to detect spatial and temporal variations related to the stress build-up within the Earth's crust before a coming earthquake. To separate tectonic "signals" from non-tectonic, i.e. meteorological "noise", a multidisciplinary approach was chosen. A 60 km long segment of the North-Anatolian fault zone was investigated. The first part of this thesis is about ground air: Soil air profiling was carried out perpendicular to the fault system. At 5 multiparameter-observatories measurement sites were constructed to (i) sample ground air from different depths repeatedly and (ii) to monitor temporal radon variations quasi-continuously. The second part of the thesis deals with ground water: After mapping the physic-chemical properties of 590 spring waters about 200 of them were chosen for annually repeated measurements. Since 1989 basic ground water parameters are monitored continuously at (i) a shallow ground water spring and (ii) a thermal water. The radon distribution within the soil air is predominantly controlled by meteorological conditions. More than 95 % of the variations are explainable by related effects. As long as seism-tectonic anomalies - there were no bigger earthquakes so far - are in the same order of magnitude, ground air monitoring as a tool for earthquake prediction is of very limited value under the given climatologically conditions. More promising are the results of the ground water studies: Seasonal variations are as low as plus minus 10 %. A cluster of springs located in the eastern part of the investigated area showed significantly (150 - 200 % above the normal level) increased radon concentrations during 1990 and 1991. This time interval was characterised by increased macroseismic activity within the same area. Furthermore, radon cycles of a few months observed at the thermal spring correlate with cycles of micro-seismic activity within the Mudurnu Valley.