The classical point wise Cornell-McGuire probabilistic seismic hazard assessment (PSHA), which is widely used for seismic hazard mapping and development of design codes, does not allow direct estimation of multiple-location hazard for distributed structures and facilities: what is the (annual) probability that specific level of ground motion will be exceeded simultaneously in several sites? It is possible to extent the classical methodology to the multiple sites problem considering also ground-motion correlation. We study multiple-location PSHA, as compared with the classical point wise PSHA, using Monte Carlo simulation. Specific items are:(1) Development of the algorithms for multiple-location PSHA;(2) Analysis of the role of the geometry of multiple sites, correlation of ground motion, and evel of seimicity for multiple-location PSHA;(3) Study of correspondence and differences between multiple-location PSHA and classical point wise PSHA and analysis of possibility of utilization of classical PSHA procedures for simplified multiple-location hazard assessment.The project is innovative because only few attempts have been made so far regarding our research questions.
Ziel dieser Studie ist die Erforschung der Grundwasserbewegung im New Jersey Shelf (NJS). Ende der 1970er Jahre wurde Grundwasser mit deutlich geringerem Salzgehalt als Meerwasser in zahlreichen Bohrungen entlang der U.S. Ostküste nachgewiesen - teilweise mehr als 100 km vom Festland entfernt. Besonders detaillierte Daten zur Porenwassersalinität wurden im Rahmen von IODP Leg 313 am NJS gewonnen: Sie zeigen abrupte vertikale Salinitätskontraste an allen drei Bohrlokationen. Verschiedene Autoren erklären die Entstehung von küstenfernem Süßwasser im NJS durch rezenten meerwärts gerichteten Grundwasserfluss oder führen sie auf ein erhöhtes hydraulisches Potential während der letzten Eiszeit zurück. Zur Klärung welcher dieser Prozesse zur Entstehung von küstenfernem Süßwasser geführt hat, soll im Rahmen dieser Studie, auf der Basis eines detaillierten 3D hydrogeologischen Modells, die Grundwasserströmung im NJS numerisch simuliert werden. Es werden folgende Arbeitshypothesen aufgestellt: 1. Küstenfernes Süßwasser im NJS entstand während der letzten Eiszeit. 2. Ablandige Grundwasserströmung reicht gegenwärtig nicht bis zu 100 km von der Küste. 3. Küstenferne Süßwasservorkommen sind auf Sedimentschichten mit niedriger Permeabilität beschränkt. Die verfügbare Datengrundlage ist exzellent und besteht neben petrophysikalischen Messungen und Bohrlochdaten vergangener ODP/IODP Expeditionen aus zahlreichen 2D seismischen Profilen. Das gleichnamige Projekt wird seit Mitte 2015 an der TU Freiberg und seit Ende 2016 an der RWTH Aachen durch die DFG gefördert. Eine Tiefenmigration reflexionsseismischer Profile ist nahezu abgeschlossen und bildet die Grundlage zur Erstellung eines hydrogeologischen Modells. Auf Basis einer sequenz-stratigraphischen Interpretation der seismischen Daten und unter Berücksichtigung der aus Bohrlochdaten abgeleiteten Korngrößenverteilung am NJS, wurde mittels geostatistischer Verfahren ein komplexes, über 30 Millionen Gitterpunkte umfassendes und geologisch plausibles 2D Faziesmodell erstellt. Dabei ist jeder Faziestyp durch bohrloch- und literaturgestützte petrophysikalische Eigenschaften charakterisiert. Nach sorgfältiger Definition von Anfangs- und Randbedingungen, bildet dieses Modell die Grundlage für vorläufige numerischer Simulationen. Die Simulationsergebnisse sind vielversprechend und deuten auf eine Bestätigung der oben genannten Hypothesen hin. Zukünftig geplante Arbeiten umfassen eine Erweiterung des hydrogeologischen Modells in 3D unter Einbeziehung multiple-point-geostatistischer Methoden. Dabei sollen auch die durch eine AVO-Analyse der Seismik abgeleiteten petrophysikalischen Parameter berücksichtigt werden. Die Überprüfung der oben genannten Hypothesen wird durch numerische Simulationsrechnung auf Basis des finalen 3D Modells erfolgen. Die Ergebnisse dieser Studie können zu einem verbesserten Verständnis von meerwärts gerichtetem Grundwassertransport im Allgemeinen beitragen.
Für die Charakterisierung und Quantifizierung der Konnektivität von hydrostratigraphischen Einheiten in Porengrundwasserleitern ist im Vergleich zur Erfassung und Quantifizierung der räumlichen Verteilung hydraulischer Leitfähigkeiten bisher nur wenig Forschung betrieben worden. Dies trifft nicht nur auf die theoretische Betrachtung der Konnektivität von Aquiferstrukturen verschiedener Größenordnungen zu, sondern insbesondere auch auf deren Erfassung und Quantifizierung durch Feldversuche. Die Unsicherheiten bezüglich der Kontinuität hydrostratigraphischer Einheiten genauso wie die bisher noch größere Unsicherheit bezüglich ihrer Konnektivität, führen immer noch zu teils erheblichen Problemen bei der Betrachtung, Modellierung und Vorhersage des realen, natürlichen Stofftransports insbesondere in heterogenen Grundwasserleitern. Daher glauben wir, dass eine genauere Betrachtung und Erforschung von Konnektivität von wesentlicher Relevanz für die Erfassung der Stofftransporteigenschaften in heterogenen Aquiferen ist. In diesem Zusammenhang basiert unsere initiale Arbeitshypothese auf einer Verbindung zwischen Konnektivität und Signalimpulsen verschiedener Frequenzbereiche von hydraulischen Messungen als auch für Messungen der Spektralen Induzierten Polarisation (SIP). Dabei soll der Zusammenhang zwischen Signalfrequenz und Signalamplitudendämpfung (für SIP zusätzlich Phasenverschiebung) als möglicher Indikator (oder als Maß) für verschiedenartige Konnektivitäten untersucht werden. Ausgangspunkt dieses Projektes ist zunächst die Entwicklung eines oder mehrerer theoretischer Konnektivitätskonzepte. Weiterhin soll das Potential geophysikalischer (SIP) und hydraulischer Messungen (z.B. Direct Push gestützte Cross-Hole oder Slug Interference Tests) sowie eine Kopplung von hydraulischen und geophysikalischen Messungen untersucht werden. Dabei soll vor allem die erwähnte Frequenzabhängigkeit der gemessenen Signale für verschiedene Konnektivitätsszenarien näher betrachtet werden um deren Eignung für die Erfassung der Konnektivität zu prüfen. Dafür werden direkt vergleichbare und simultan durchgeführte Laborversuche und numerische Simulationen der unterschiedlichen Konnektivitätsszenarien betrachtet. Die Experimente und Simulationen werden dabei mit steigender Komplexität, auf unterschiedlichen Größenordnungen und dementsprechend mit unterschiedlichen Konnektivitätsszenarien realisiert. Die Ergebnisse der Simulationen und Experimente sollen dann genutzt werden, das entwickelte theoretische Konzept (bzw. die Konzepte) iterativ anzupassen und zu optimieren. Das Hauptziel des Projektes besteht darin, dass auf der Basis des optimierten theoretischen Konnektivitätskonzepts die Ergebnisse der (simulierten) Labor- und Feldexperimente nutzen zu können, um Konnektivität messen und diese neue Information letztendlich in Strömungs- und Transportmodelle einfließen lassen zu können.
Wolkenbeobachtungen werden mit Aerosolmessungen auf dem Forschungsschiff (FS) Polarstern und einer Eisstation synchronisiert um den direkten und indirekten Aerosoleffekt zu identifizieren und zu quantifizieren. Diese werden mit dem Zustand der Atmosphäre in Zusammenhang mit deren Strahlungsflüssen am Boden in Verbindung gebracht. Strahlungsschließungsstudien werden durchgeführt um die fernerkundeten Aerosol- und Wolkeneigenschaften mit den in-situ Messungen der Bodenstrahlungsflüsse zu verbinden
Ziel des Projektes ist die detaillierte Untersuchung der geologischen Strukturen und petrophysikalischen Eigenschaften der skandinavischen Kaledoniden. Im Rahmen des ICDP Projektes Collisional Orogeny in the Scandinavian Caledonides (COSC) werden wichtige gebirgsbildende Prozesse, wie die Entstehung von tektonischen Decken, näher untersucht. Mit den neu gewonnenen Kenntnissen soll ein Vergleich der Kaledoniden mit modernen Analoga, wie dem Himalaja, möglich sein. Hauptziel dieses Projektantrages ist die Entwicklung einer hoch auflösenden seismischen Stratigraphie des Seve Nappe Complex (SNC) mittels Kern-Log-Seismik Intergration (Core-Log-Seismic Integration, CLSI) im Bereich der COSC-Bohrung und deren Umgebung. Dadurch können markante petrophysikalische Eigenschaften des SNC und seiner Umgebungsgesteine bestimmt und somit die Entstehung des Komplexes besser verstanden werden. Abschließend sollen die gewonnen Informationen vom Bohrloch in ein großräumiges Modell extrapoliert werden. Dazu werden hochauflösende seismische 2D und 3D Migrationsergebnisse verwendet, die dank Bohrlochseismik teufenkalibriert sind. Die reflexionsseismische Abbildung des Untergrundes reicht jedoch nicht für eine detaillierte seismische Stratigraphie aus. Zusätzlich müssen hochauflösende petrophysikalische Messungen an Bohrkernen und im Bohrloch beachtet werden. Daher ist die gemeinsame Betrachtung und gegenseitige Kalibrierung aller Daten notwendig, um die Zusammensetzung und Entstehung der primären Scherzonen (wahrscheinlich umgewandelt in Mylonite) zwischen den Decken umfassender zu beleuchten. Unser Projektantrag konzentriert sich auf die Untersuchung geo- und petrophysikalischer Eigenschaften der Gesteine, unter Verwendung eines interdisziplinären Ansatzes basierend auf CLSI. Dabei nutzen wir Kernmessungen, Logging und seismische Daten, welche verschiedene räumliche Auflösungen besitzen. Die CLSI-Methode wurde bereits erfolgreich im marinen und lakustrinen Umfeld eingesetzt. Mit den Mitteln aus diesem Projektantrag soll die Methode erstmalig auf Hartgestein angewandt werden, wodurch der Ansatz erweitert werden muss, um den Anforderungen im Kristallin gerecht zu werden. Das COSC-Projekt wurde als Fallbeispiel ausgewählt, da in dem Projekt qualitativ hochwertige Daten aus allen benötigten Bereichen vorhanden sind. Der umfassende seismische Datensatz (2D und 3D) wird durch eine hochauflösende Bohrlochseismik komplettiert und die Logging-Daten zeichnen sich durch eine sehr gute Qualität aus. Zusätzlich zu bohrbegleitenden Kernmessungen arbeiten verschiedene Gesteinslabore an einer Vielzahl der erbohrten Kerne. Alle Wissenschaftler, die bereits an Daten und Proben des COSC Projektes arbeiten, haben zugestimmt, sich an diesem Projekt zu beteiligen bzw. dieses zu unterstützen.
Vor etwa 400 Millionen Jahren, in den geologischen Zeitaltern Silur und frühes Devon, hat im heutigen Skandinavien eine Kollision zweier Kontinente stattgefunden. Der Urkontintent Baltica hat sich von Osten unter Laurentia geschoben und ein Gebirge gebildet, die skandinavischen Kaledoniden. Die Gebirgsbildungsprozesse sind unter anderem deshalb für die Geowissenschaft von Interesse, weil sie den Vorgängen, die sich derzeit im Himalaya abspielen, sehr ähnlich sind. Um die Gebirgsbildungsprozesse näher zu untersuchen, werden im Rahmen des COSC (Collisional Orogeny in the Scandinavian Caledonides) Projektes zwei ca.je 2,5 km tiefe Bohrungen an der Schnittstelle der beiden Urkontinente abgeteuft. COSC-1 wurde bereits 2014 gebohrt, COSC-2 ist im Sommer 2020 geplant. Die Bohrung COSC-2 wird durch mehrere Einheiten des unteren Allochthons bis in das autochthone fennoskandinavische Grundgebirge verlaufen. Eins der Hauptziele des COSC-2 Projektes ist die Charakterisierung und Altersbestimmung der Deformationsstrukturen der Überschiebungsdecken, des kaledonischen Décollements und des prekambrischen Grundgebirges.Im Rahmen dieser Studie werden wir in der COSC-2 Bohrung dreikomponentige Bohrlochmagnetikmessungen durchführen und interpretieren. Die Messdaten werden zunächst in das geographische Referenzkoordinatensystem überführt und anschließend unter Zuhilfenahme von aeromagnetischen und Seismik-Daten in Form eines 3D Modells interpretiert. Diese Ergebnisse werden in die bestehenden Modelle eingearbeitet und somit die Eindeutigkeit des regionalen Strukturmodells erhöhen.Unser Hauptaugenmerk bei der Interpretation wird auf dem Bereich des kaledonischen Décollements und dem darunterliegenden fennoskandinavische Grundgebirge liegen. Unter Verwendung des Vektors der remanenten Magnetisierung, berechnet aus der magnetischen Anomalie, können wir hier verschiedene Hypothesen bezüglich der Geologie im Bohrungsumfeld (bis ca. 200 m) untersuchen. In Bereichen mit starker remanenter Magnetisierung, zum Beispiel in den sogenannten Rätan Graniten des Grundgebirges, werden wir die Richtungsinformation der natürlichen, remanenten Magnetisierung dazu verwenden, die tektonische Entwicklung der skandinavischen Kaledoniden nachzuvollziehen. Somit werden wir einen substanziellen Beitrag zur Verbesserung des Verständnisses der zugehörigen gebirgsbildenen Prozesse liefern, welches eins der Hauptziele des COSC Projektes ist.
Das böhmische Massiv als östlichster Teil des Variszischen Gebirgsgürtels ist eines der größten stabilen intrakontinentalen Einheiten in Zentraleuropa. Trotzdem finden sich im westlichen Teil geodynamische Aktivitäten, wie z.B. Schwarmbeben und erhöhter CO2 Fluss und Entgasungen, was auf tiefe magmatische Prozesse, Fluide aus dem Erdmantel und deren Aufstieg durch die Kruste hindeutet. Es scheint eine Verbindung zwischen dem Auftreten krustaler Erdbebenschwärme, und Änderungen des Gasflusses sowie der Isotopenzusammensetzung in den Mofetten und Quellen zu geben. Darüber hinaus, wurden in der Gegend quartäre Vulkane entdeckt; ihre magmatischen Aufstiegspfade und das Zusammenwirken mit tiefen magmatischen Prozessen und den tektonischen Rahmenbedingungen sind allerdings noch nicht vollständig verstanden. Diese offenen geowissenschaftlichen Fragen anzugehen, ist Teil des geförderten PIER-ICDP Eger Rift Projekts. In diesem Rahmen wurden in 2015/2016 magnetotellurische (MT) Experimente im Eger Rift durchgeführt, welche Auskunft über die elektrische Leitfähigkeit des Untergrundes geben. Dieser physikalische Parameter ist sensitive gegenüber gut leitenden Phasen wie Wässer und Fluide, partielle Schmelzen oder metallische Verbindungen. Mit diesen Messungen konnte zum ersten Mal ein regionales Modell der elektrischen Leitfähigkeit erstellt werden. Die auffälligsten Leitfähigkeitsanomalien waren tief reichende Kanäle, die als Wegsamkeiten für Fluide aus dem Mantel interpretiert wurden. Diese befanden sich unterhalb der Bublak und Hartousov Mofetten und unterhalb der Maare im südlichen Bereich des MT Profils. Da diese Messungen auf das Gebiet der Mofetten und Erdbebenschwärme fokussiert waren, ist die Stationsüberdeckung über den Maaren nicht ausreichend, um die beobachtete Leitfähigkeitsanomalie eindeutig zu interpretieren. Mögliche Interpretationen sind magmatische Zufuhrkanäle oder aber die Abbildung der nahegelegenen Tachov Störungszone oder der Suturzone zwischen Saxothuringikum und Tepla-Barrandium.Deshalb beantrage ich ein MT Experiment in der Region der quartären Vulkane, zumal zwei davon Kandidaten für geplante ICDP Bohrungen sind. Die Hauptziele sind (i) eine Untergrundcharakterisierung der PIER-ICDP Bohrungen durchzuführen, (ii) die Abbildung der regionalen und lokalen Leitfähigkeitsverteilung der Erdkruste und der erbohrbaren Tiefe, um besonders die flachen Maarstrukruren aber auch tektonische Strukturen, wie Scher- und Suturzonen aufzulösen, (iii) die Abbildung von Fluidwegsamkeiten und ihre Verbindung zu angenommenen tiefen magmatischen Reservoiren, (iv) die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen quartärem Vulkanismus, der Tachov Störungszone und der nahegelegenen Suturzone zwischen Saxothuringikum und Tepla-Barrandium und (v) die Entwicklung eines konsistenten Untergrundmodells auf Basis von unterschiedlichen geophysikalischen, petrophysikalischen, geologischen und mikrobiologischen Beobachtungen.
Magnetic properties of ferrimagnetic minerals depend on their crystal lattice, anisotropy, chemical composition and grain size. The latter parameter is strongly controlled by microstructures, which are significant for the interpretation of the magnetic properties of shocked magnetic minerals. Fracturing and lattice defects are the main causes for magnetic domain size reduction and generate an increase in coercivity and the suppression of magnetic transitions (e.g. 34 K transition in pyrrhotite, Verwey transition in magnetite).Especially for an adequate investigation of shock-induced modifications in ferromagnetic minerals, a combination of microstructural and magnetic measurements is therefore essential.This project focusses on two significant aspects of extreme conditions - the consequence of shock waves on natural material on Earth and on the magnetic mineralogy of exotic magnetic minerals in iron meteorites. In order to obtain general correlations between deformation structures and magnetic properties, the specific magnetic properties and carriers as well as microstructures of samples from two impact structures in marine targets (Lockne and Chesapeake Bay) will be compared with shocked magnetite ore and magnetite-bearing target lithologies from outside the crater (Lockne) as well as from undeformed megablocks within the crater (Chesapeake Bay). We will test the hypothesis if shock-related microstructures and associated magnetic properties can significantly be overprinted by postshock hydrothermal alteration. We especially want to focus on the Verwey transition (TV) as lower TVs are described for shocked impact lithologies. Hence, the main focus of this study lies on magneto-mineralogical investigations which combine low- and high-temperature magnetic susceptibility and saturation isothermal remanent magnetization with mineralogical and microstructural investigations. The same methods will then be used for the investigation of iron meteorites, whose magnetic properties are often controled by exotic magnetic minerals like cohenite, schreibersite and daubreelite in addition to the metal phases. Magnetic transition temperatures of those phases are poorly documented in relation to their chemical composition as well as to their crystallographic and microstructural configuration. For a general understanding of shock-related magnetization processes in extraterrestrial and terrestrial material, however, it is crucial to obtain a general correlation between the initial 'unshocked' state and the subsequent shock- and alteration-related overprints.
IODP Expedition 371 (Tasman Frontier Subduction Initiation and Paleogene Climate, 27. Juli bis 26. September 2017) hat 2506 m kretazische bis pleistozäne Sedimente an sechs neuen Lokationen erbohrt. Hauptziel der Expedition ist die genaue Datierung seismischer Reflektoren im Gebiet der Tasmansee und Nord-Zealandia, die für das mittlere Eozän eine großräumige konvergente Deformation mit Aufschiebungen und Hebungen nachweisen. Im ausgehenden Eozän/Oligozän wurde diese von einer beträchtlichen ( größer als 1 km) Subsidenz abgelöst, welche als Vorläufer der beginnenden Tonga-Kermadec-Subduktion angesehen wird. Möglicherweise steht dieser grundlegende tektonische Regimewechsel in kausaler Beziehung mit der globalen Klimaabkühlung nach dem Klimaoptimum des frühen Eozäns (EECO). Entscheidend könnte hierbei sein, dass der tektonische Regimewechsel mit einer signifikanten pCO2-Abnahme einherging und somit die beobachtete weltweite Abkühlung bewirkt haben könnte.Im hier beantragten Vorhaben sollen Sedimentserien des Eozän und Oligozän untersucht werden. Primäre Ziele dieses Projekts sind (1) die Entwicklung einer auf Polaritätsumkehr basierenden Chronostratigraphie der IODP Exp. 371 und Cadart-Kernbohrung (Zentral-Neukaledonien), und (2) die Datierung der tektonischen Entwicklung des Südwestpazifiks anhand der neuen Chronostratigraphie. Erste magnetische Messungen an Bord konnten belegen insbesondere an den Sites U1507, U1508, und U1511, dass die paläomagnetischen Informationen vertrauenswürdig sind und sich für Polaritäts-Magnetostratigraphie eignen.Sekundäres Ziel des Vorhabens ist (3) eine genaue Erfassung der Hämatitgehalte in den eozänen Sedimenten des Tasmanbeckens, um die Raten der chemischen Verwitterung auf dem australischen Kontinent zu rekonstruieren. Vorläufige Daten von Bohrung U1511 (Tasman-Tiefseeebene) zeigen eine relative Anreicherung des, dem australischen Kontinent entstammenden, sedimentären Hämatits während des frühen Eozäns, gefolgt von dessen Abnahme im nachfolgenden Mittel- und Späteozän. Laut Dallanave et al. (2010, Geochem. Geophys. Geosyst. 11(7)) bilden die Variationen des detritischen Hämatiteintrags die Intensität der chemischen Verwitterung im Ursprungsgebiet der Sedimente wirksam ab. Die chemische Verwitterung von Silikatmineralen, gefolgt von mariner Karbonatablagerung, ist der einzige Langzeitmechanismus, der den atmosphärischen CO2-Gehalt puffern und somit die globale Durchschnittstemperatur modulieren kann. Daher sollen in diesem Projekt die während Exp. 371 erbohrten Sedimente genutzt werden, die Intensität der chemischen Verwitterung an Land in Zeiten globalen Klimawandels zu erfassen.Erst der in diesem Projekt geplante integrale Datensatz wird ein vollständiges Bild der tektonischen und klimatischen Entwicklung auf einer gemeinsamen Zeitbasis schaffen und Licht in die Zusammenhänge zwischen Großtektonik und Globalklima werfen.
Hauptfragestellungen des IODP-Vorschlags 'Cenozoic climate, productivity, and sediment transport at the NW African continental margin' sind: i) das NW-Afrikanische Klima in einer wärmeren Welt und ii) die Reaktion hochproduktiver Ökosysteme auf andere Klimabedingungen als heute. Dazu sollen Sedimentkerne in sechs Gebieten vor NW-Afrika erbohrt werden. Eine zentrale Lokation für die Arbeiten liegt auf dem Kapverden Plateau in der Nähe der ODP-Bohrung 659. Für dieses Gebiet existieren jedoch keine modernen hochauflösenden seismischen Daten. Solche Daten werden im Rahmen der Meteor-Ausfahrt M155 im Zeitraum vom 26. Mai bis 30. Juni 2019 gesammelt. Hauptziel dieses DFG-Antrags ist die Bearbeitung und Interpretation der neuen seismischen Daten, um die Sedimente des Kapverden Plateaus seismisch-stratigraphisch einzuordnen. Die seismischen Untersuchungen zielen darauf ab, eine Lokation zu identifizieren, an dem das Plio-Pleistozän dünner und das Miozän mächtiger ist als in der ODP-Bohrung 659. Damit wäre es möglich mittels APC-XCB tiefer in das Miozän zu bohren, was von entscheidender Bedeutung für die Gewinnung von qualitativ hochwertigen Kernen für Paläoklimauntersuchungen ist.
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| offen | 228 |
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