06 Fakultät Luft- und Raumfahrttechnik und Geodäsie
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Item Open Access "A la recherche du temps perdu" : on geological condensation, with examples from the Jurassic Subbetic Plateau in Southeastern Spain(1993) Fels, Alexander; Seyfried, HartmutEine kondensierte Ablagerung ist eine marine Rückstandsbildung, die sich autochthon und kontinuierlich über einen längeren Zeitraum hinweg gebildet hat. Kondensation kann synsedimentar durch Abschirmung, Ablenkung oder Abtragung von Schlamm erfolgen; diagenetisch läuft Kondensation vor allem über Bioerosion auf Hartboden in Verbindung mit unterschiedlich tiefgreifender Erosion ab. Im Jura des subbetischen Plateaus (früher "externes Subbetikum") wird das Umkippen in eine Kondensations-Situation durch tektonische Bewegungen gesteuert, indem benachbarte Plattformen den Export von Schlamm selbssteuernd regulieren. Das subbetische Plateau durchlief vier Phasen stark reduzierter Sedimentation: Carixien - Unter-Domerien(Kondensatlonsepisode 1), Obertoarcien - Unter-Bajocien (Kondensationsepisode 2), Unterbathonien - Unter-Oxfordien (Kondensationsepisode 3) und unterstes Kimmeridgien (Kondensationsepisode 4). Hartboden, die sich während dieser Episoden bildeten, sind meistens von Goethitkrusten und Goethitonkoiden bedeckt. Die meisten Goethitkrusten bestehen entweder aus sehr dünnen (20 - 50 p.) Laminae mit krümeligem und pseudofilamentösem Gefüge, die für einen mikrobiellen Ursprung der Krusten sprechen, oder sie bestehen aus strukturlosem, "sterilen" Goethiterz. Aus einer Abschätzung der Wachstumsraten folgern wir, daß der überwiegende Teil der Zeit, die in solchen Krusten versteckt ist, entweder im nur wenige Milimeter dicken Goethiterz dokumentlert ist oder in Hartböden bzw. Erosionsflächen gelöscht wurde. Kondensierte Abfolgen zelgen meistens eine hierarchische Gliederung in Sequenzen, die vom Meter- bis zum Millimeterbereich reichen und nahezu stets denselben Aufbau haben: sie beginnen mit reduzierter Sedimentation, auf die ein Omissionsstadium folgt und schließen melstens mlt Goethitkrusten ab. Unter den vielen Faktoren, die für eine solche Abfolge verantwortlich sein konnen, kristallisiert sich als kleinster gemeinsamer Nenner ein (nicht eindeutig kalibrierbares) eustatisches Signal heraus. Wir betrachten deshalb kondensierte Sequenzen, die Goethitkrusten enthalten, als pelagische Parasequenzen.Item Open Access Volcanic evolution of Southern Tenerife (Canary Islands) during the Pleistocene and Holocene(2009) Kröchert, Jörg; Buchner, Elmar (PD Dr.)The Canary Islands are a group of volcanic ocean islands in the Central Atlantic near the continental margin of northwest Africa. Tenerife, with a volcanic history of more than 12 Ma of subaerial eruptions, is the largest island of the Canaries and is situated in the centre of the Archipelago. The Quaternary Bandas del Sur Formation in the South of Tenerife comprises a complex sequence of pyroclastic rocks and lavas and is part of the southern rift zone. In contrast to the northwest and northeast rift zones on Tenerife, the southern rift zone comprises a number of characteristics with respect to the morphological features, eruption cyclicity, and the geochemistry of the volcanic deposits. Various flank eruptions of the Las Cañadas volcano associated with basaltic lavas and the formation of cinder cones within the Bandas del Sur are important volcanic units for understanding the explosive volcanic cycles during the Pleistocene on Tenerife. Paleomagnetic studies, geochemical analysis of major and trace elements, and two radioisotopic dating (K-Ar) have been carried out on prominent cinder cones, to determine their stratigraphic position. By combining the results with previous K-Ar data in the Literature, the cones and lavas can be subdivided into three stratigraphic units. Cinder cones that belong to the first unit show reverse magnetization and Y/Nb ratios between 0.37-0.41; cinder cones of the second unit show normal magnetization and Y/Nb ratios of <0.35. The third unit comprises cinder cones with normal magnetization and Y/Nb ratios of about 0.47. The first two units were constructed between ~0.948-0.779 Ma and 0.323-0.300 Ma. These units define volcanic cycles that culminated in violent Plinian eruptions. The third and youngest unit possibly marks the beginning of a further volcanic cycle that started ~0.095 Ma ago. In order to reconstruct the uplift history of Tenerife, numerous uplifted fossil beaches and tuff cones were investigated. In the North and Northeast of Tenerife, the positions of fossil beaches indicate stable conditions since 130 ka. The uplift rates in southern Tenerife (within the Bandas del Sur) amount to a minimum of 15 m since 778 ka at Montaña Pelada and to a maximum of up to 45 m since 10 ka in the area of El Médano, suggesting an asymmetrical uplift of the island complex. The uplift in the South could be caused by seismic activity or mass loss due to flank collapse events. However, uplift due to ascending magma is more plausible. The fossil beach deposits of the El Médano area exhibit tubular-shaped concretions and concretionary dykes. These sediment structures have been interpreted as the result of a) the interaction between hot ignimbrites that overflowed wet beaches, b) fast accumulation of beach sands on hot and degassing ignimbrites, c) paleoliquefaction caused by an earthquake (seismites). Based on the interpretation as seismites, an intense paleoearthquake was proposed to be responsible for the generation of the paleoliquefaction structures. However, the sedimentary structures in question show the general criteria diagnostic for rhizocretions and root tubules with respect to their orientation, size, branching system, and style of cementation. Faults of a well-defined strike direction that precisely coincides with the southern rift fault system occur in the El Médano site. This fault system was generated contemporaneously with a chain of cinder cones ~948 ka ago. Open fractures in ignimbrites (~668 ka) and the fossil beach deposits (~10 ka) of the El Médano area suggest that the rift-associated fault system has been seismically active in the aftermath and probably is still active. A further fault system striking perpendicular to the rift-associated faults probably originates from a Holocene paleoearthquake of moderate intensity. Earthquake-induced ground effects in the fossil beach deposits of the study area are consistent with seismically induced ground effects of several recent and well-documented earthquakes and gravitational sliding triggered by an intense earthquake in Nicoya/Costa Rica in 1990. Both, the rift-associated and the earthquake-induced fault system, initially produced open cracks in the fossil beach deposits that were occupied by plants and subsequently stabilized by cementation. These results accentuate that the densely settled southern part of Tenerife is latently endangered by volcanic and seismic activity, though, currently, there are no indications of increasing volcanic activity in this region. Uplift due to recent magma loading is not observable and the intensity of a paleoearthquake in the El Médano area was probably considerably lower than mentioned in the literature.Item Open Access Rekonstruktion der Ablagerungsverhältnisse im nordalpinen Vorlandbecken Südwest-Deutschlands(2006) Maurer, Holger; Seyfried, Hartmut (Prof. Dr.)Während der Erdöl- und Ergasprospektion zu Beginn der 50er Jahre rückte das Nordalpine Vorlandbecken (Molassebecken) in den Mittelpunkt des Forschungsinteresses. In den kommenden Jahrzehnten wurden zahlreiche Tiefbohrungen im Molassebecken abgeteuft und somit die Grundlage für eine lithostratigraphische Gliederung der sedimentären Abfolge geschaffen. Bis zur heutigen Zeit gibt es nur wenige sedimentologische und sequenzstratigraphische Untersuchungen zum Ablagerungsmilieu der klastischen Sedimente im Nordalpinen Vorlandbecken Süddeutschlands. Das Ziel der vorliegenden kumulativen Arbeit war es, in verschiedenen Themenbereichen mit sedimentologischen, paläopedologischen, geophysikalischen und mathematischen Methoden die Ablagerungsverhältnisse im Molassebecken zu rekonstruieren. In fünf Veröffentlichungen werden verschiedene stratigraphische Altersabschnitte des Nordalpinen Vorlandbeckens in Südwestdeutschland behandelt. Der Schwerpunkt der Untersuchungen wurde dabei auf die ältesten und die jüngsten Sedimentabfolgen im Molassebecken gelegt, die gleichzeitig den Beginn und das Ende der sedimentären Vorlandbecken-Entwicklung repräsentieren.Item Open Access Dreidimensionale Finite-Elemente-Simulation der Standsicherheit von Auslaugungshohlräumen und deren geologische Bewertung (Gipskeuper-Formation, Stuttgart-Bad Cannstatt)(2008) Schweikardt, Steffen; Rogowski, Eckard (Prof. Dr. rer. nat.)In Stuttgart-Bad Cannstatt kommt es seit Jahrzehnten durch Auslaugung gipsführender Gesteine zu Erdfällen und Bauschäden. Erdfälle entstehen aus dem vertikalen Verbruch natürlicher Hohlräume bis zur Geländeoberfläche. Der letzte Erdfall ereignete sich in der Nacht vom 12. auf den 13. Mai 2000 auf dem Freigelände eines Kindergartens. Dieser Erdfall war Anlass für eine umfangreiche Untersuchungskampagne mit geoelektrischen, seismischen und mikrogravimetrischen Methoden. In der Nähe des Kindergartens wurde in einer Kernbohrung innerhalb der Grundgipsschichten des Mittleren Keupers ein Auslaugungshohlraum erbohrt und mit der Sonarmethode vermessen. Diese Daten sind die Grundlage einer numerischen Untersuchung der Standsicherheit mit der Methode der finiten Elemente, bei der axialsymmetrische und dreidimensionale Finite-Elemente-Netze erstellt und idealisierte Fallbeispiele berechnet werden. Die Randbedingungen bei der numerischen Standsicherheitsprozedur der phi-c-Reduktion werden mit Finite-Element-Netzen bestimmt. Variablen sind die im Stoffgesetz nach Mohr-Coulomb verwendeten Bodenparameter, die Größe des Finite-Elemente-Netzes, die Geometrieelemente des Auslaugungshohlraums (Kontur und Radius) und die Tiefenlage des Hohlraumes. Im Rahmen von Berechnungsreihen mit idealisierten Fallbeispielen werden die Einflüsse des Grundwassers und der Lockergesteinsüberdeckung auf die Standsicherheit untersucht. Im letzten Schritt wird eine bessere Annäherung der numerischen Simulation an die natürlichen Verhältnisse erreicht, indem unterschiedlich lange Hohlraumachsen in das dreidimensionale Finite-Elemente-Netz Eingang finden. Die Berechnungsergebnisse zeigen, dass die Scherparameter Kohäsion und Reibungswinkel, wie sie im Stoffgesetz nach Mohr-Coulomb verwendet werden, maßgeblich die Stabilität der Auslaugungshohlräume bestimmen. Die Zugspannung ist ein weiteres wichtiges Kriterium für die Entwicklung des Verbruchs. Erdruhedruckbeiwert und Dilatanzwinkel haben keinen wesentlichen Einfluss auf die Standsicherheit. Die mechanischen Gebirgseigenschaften bestimmen die Standsicherheit. Die geometrischen Bedingungen (Hohlraumgröße und Mächtigkeit der Überdeckung) entscheiden über die Verbruchsart bei unterschrittener Standsicherheit. Bei tiefliegenden Hohlräumen ist lediglich ein Gewölbeverbruch (Verbruch des Gesteins im Entlastungsgewölbe) über dem Hohlraumdach vorhanden, bei größeren Hohlräumen oder geringerer Überdeckung geht dieser in einen Schlotverbruch (zylinderförmiger Verbruch des Gesteins zur Geländeoberfläche) über. Der Auslaugungshohlraum verändert seine Tiefenlage zuerst durch Hochbrechen im Festgestein, und zwar je nach Stabilität der Gesteine von Schicht zu Schicht und schließlich durch Nachbrechen der hangenden Lockergesteine, bis die Absenkung als Erdfall zutage tritt. Für die analytische Betrachtung wird der stark vereinfachte Bruchmechanismus eines zylinderförmigen Gebirgspfropfens über dem Hohlraum verwendet. Dieser Ansatz stimmt gut mit dem sich abzeichnenden Bruchkörper überein, wie er bei der phi-c-Reduktion in Erscheinung tritt. Die analytische Lösung wird der numerisch bestimmten Standsicherheit angenähert, um eine maximale Standsicherheit für eine beliebige Gesteinsschicht zu errechnen und zu ermitteln, bei welcher Tiefe der Verbruch zum Erdfall eintritt. Im Ergebnis zeigt sich, dass der untersuchte Hohlraum unter den derzeitigen geologischen und geotechnischen Bedingungen stabil ist.Item Open Access Depositional sequences and sequence boundaries in fore-arc coastal embayments : case histories from Central America(1991) Schmidt, Hannelore; Seyfried, HartmutFrom Oligocene to Recent times a series of tectonically controlled coastal embayments formed on the Pacific fore-arc side of the southern Central American island-arc system. Each of these basins shows characteristic stratal geometries and facies distributions reflecting the complex interaction of changes of sea level, volcaniclastic input, and tectonic activity (subsidence, uplift). Sequential stratigraphic correlations based on sequence analysis and discontinuity surfaces indicate that eustatic sea-level changes control architecture, geometry, and facies distribution of depositional sequences at the level of second-order cycles. Owing to the particular tectonic position, complete sets of systems tracts are seldom developed. Voluminous sediment supply, especially during episodes of strong volcanic activity, may overcompensate transgressions. Strong uplift may annihilate any sedimentary documentation or reduce sequences to a strongly condensed package with random preservation of estuarine or deltaic facies. The bounding uncomformities (sequence boundaries) are traceable on a regional scale and are related at the level of second-order sequence boundaries to tectonic events that repeatedly affected the island arc during the episode in question.Item Open Access Sequence stratigraphy, sedimentology and provenance of the Upper Cretaceous siliciclastic sediments of South Jordan(2005) Baaske, Uwe Peter; Krawinkel, Hannelore (PD Dr.)The aim of this study was to establish a sequence stratigraphic framework for the Upper Cretaceous (Albian to Santonian) sedimentary rocks of South Jordan. This was accomplished by detailed sedimentological studies and facies analysis. Furthermore the provenance and weathering history of the siliciclastic rocks was determined by using sedimentary petrography and bulk rock geochemistry. The study area is situated in the southern part of Jordan, about 60 km south of the city Ma'an, between the city Ras en Naqb in the West to Naqb Ataik in the East. Here a succession of Palaeozoic to Cretaceous sedimentary rocks is exposed along a NW-SE to E trending, about 90 km long escarpment. Along this escarpment fifteen vertical sections were logged in detail and samples where taken in the Cretaceous deposits. On the basis of these logs the facies analysis and sequence stratigraphic interpretation was carried out. Selected samples were used for petrographical and geochemical studies. Facies analysis showed that the Upper Cretaceous sediments were deposited in a terrestrial to marine setting. The examined sedimentary succession comprises ten environmental depositional facies, which can be grouped into four major facies associations. These four facies associations are (i) the shelf facies association, (ii) the shoreface facies association, (iii) the marginal marine facies association and (iv) the coastal plain facies association. The repeated interfingering of terrestrial and marine environments shows, that the examined sediments were deposited in a shallow marine siliciclastic to mixed siliciclastic-carbonate coastal system. The facies correlation of the logged sections reveals that the sedimentary succession can laterally be sub-divided into three major depositional systems: (i) a siliciclastic ramp, (ii) a mixed carbonate-siliciclastic ramp and (iii) an alluvial system. Vertically these depositional systems are arranged in repeating cyclothems. An ideal cyclothem consists of a retrograding siliciclastic ramp system, a mixed siliciclastic-carbonate ramp system, a prograding siliciclastic ramp system and is ended by an alluvial plain system. The shelf system was generally wave/storm dominated, whilst the prograding siliciclastic ramp system was supply dominated. The retrograding siliciclastic ramp, as well as the mixed siliciclastic-carbonate ramp system was accommodation-dominated. The coastal system can be divided into a regressive and a transgressive system. Under regressive sea-level conditions sand dominated braid deltas formed. Transgressive sea-level conditions resulted in a coastal system controlled by wave dominated estuaries and barrier/lagoon complexes. On the coastal plain anastomosing to meandering sand dominated river systems with wide overbank areas developed during transgressive times. During regressive sea-level conditions the nearshore river system changed to a more braided one that was directly linked to the braid deltas forming during these intervals. The sequence stratigraphic interpretation of the correlated sections shows that the studied sedimentary succession includes eight third-order sequences. The basal four sequences comprise the Cenomanian to Coniacian Ajlun Group, while the top four sequences are situated within the Coniacian to Santonian Belqa Group. Moreover sequences 1, 2 and 4 can each be further subdivided into two sequences of higher order. Basically all sequences include forced regressive deposits formed during the relative sea-level fall. Characteristic features of forced regressions, like for example sharp based shoreface deposits, are frequently present within the logged sections. Due to the significance of the regressive part of the relative sea-level for the studied sediment succession the sequence stratigraphic model introduced by Plint and Nummedal (2000) was used. This sequence stratigraphic model combines the complete sea-level fall in a new falling stage systems tract (FSST), which opposes LST, TST and HST. Comparison of the sequence stratigraphic interpretation with the major depositional systems shows that the depositional systems correspond very well with the four systems tracts of the applied sequence stratigraphic model. The alluvial plain system developed during the LST, the retrograding siliciclastic ramp system during the TST. The mixed carbonate-siliciclastic ramp system corresponds to the HST and the prograding siliciclastic ramp system is associated with the FSST. Relative sea-level changes and sediment supply were the main controlling parameters for the sequence architecture of the examined deposits. Since subsidence was low and no synsedimentary tectonic influenced the examined sediments, the relative sea-level changes are basically eustacy driven. Therefore the reconstructed sea-level curve resembles strongly global curves. The siliciclastic sediment supply is related to sea-level changes and associated with back stepping fluvial incision during the FSST and LST. Light mineral analysis shows that the Cretaceous sands and sandstones of South Jordan are basically mineralogical mature and can be classified as quartz arenites. Only the fine to medium grained sands and sandstones of the study area exhibit a slightly higher content of feldspar, classifying them as subarkoses. Heavy mineral analysis reveals a dominance of the ultrastable heavy minerals zircon, tourmaline and rutile. Especially zircon is predominant in the examined samples. With a mean ZTR-index of 97.9, the heavy mineral content reflects the mineralogical maturity of the sediments shown by the light mineral analysis. The studied sands and sandstones experienced a rather restricted spectrum of diagenetic processes. The compaction of the sediments was low to moderate, which is for example reflected by high IGV values. This and the lack of destructive grain contacts and pressure solution indicate that the sediments did not encounter deep burial or thick overburden. Concerning the cementation of the examined sediments, the sandstones display three major cementing phases. Sandstones cemented by clay minerals are only weakly lithified and display the highest intergranular porosities of all samples. Sandstones cemented by carbonate minerals (calcite and dolomite) or iron-oxides are well lithified and usually display only low values of intergranular porosities. The cementation with carbonate minerals is facies dependant and only occurs in marine sediments. Both, petrographic and geochemical provenance analysis point to the deposition of the Cretaceous sandstones of South Jordan within a passive continental margin setting. As source rock for the studied samples a continental block and/or a craton interior is most likely. Furthermore, a clear trend towards a recycled sedimentary source is obvious in the petrographical as well as in the geochemical studies. Especially the presence of resedimented quartz grains and the enrichment of zircon in the sediments support this. The presented study shows that the Arabo-Nubian-Shield and its Palaeozoic sedimentary cover are the source area for the Cretaceous siliciclastic sediments of South Jordan. The examined sediments follow normal weathering trends in the weathering diagrams. The corresponding CIA values point to a moderate weathering for most samples. Only the sandstone and some claystone samples have high CIA values typical of recycled sediments.Item Open Access Die klastischen Sedimente der karbonen Hochwipfel- und Auernig-Formation der Ostkarawanken (Österreich/Slowenien) : Sedimentologie, Geochemie und Provenanz(2001) Kutterolf, Steffen; Krawinkel, Hannelore (PD Dr.)In dieser Arbeit untersuche ich die karbonen Sedimente der Hochwipfel- und Auernig-Formation in den Ostkarawanken (Österreich/Slowenien). Aus den Ergebnissen der Sedimentologie, Geochemie und Petrographie versuche ich, mit Hilfe der Provenanzanalyse die Entwicklung des Ablagerungsraumes und die geodynamische Stellung der Sedimentationsbecken in den paläozoischen Karawanken zu rekonstruieren. Diese werden dann in einen plattentektonischen Zusammenhang eingebunden und eine karbone Beckenentwicklung abgeleitet. Die Änderungen der unterschiedlichen Provenanzsignaturen aus der Dünnschliff- und Schwermineralanalyse sowie der Mineralchemie und Gesamtgesteinsgeochmie lassen es zu, folgende Beckenentwicklung für die Hochwipfel- und Auernig- Formation anzunehmen. Im Liegenden der Hochwipfel-Formation entwickelte sich in Folge von Dehnungen in der kontinentalen Kruste ein Becken, in das vor allem Detritus des kontinentalen Hinterlands gelangt. Im Folgenden wird der Einfluss eines magmatischen Bogens im Randbereich des Ablagerungsbeckens stärker und führt zu einer Mischung der Liefergebiete. Zum Hangenden der Hochwipfel-Formation hin wird dieser aktive magmatische Bereich im Zuge der variszischen Orogenese zergliedert und aufgearbeitet. Der Detritus dieses erodierten magmatischen Bogens dominiert die Sedimente der obersten Hochwipfel-Formation. Bei der Schließung des Hochwipfel-Beckens entstanden kleinen Restbecken, in denen sich der liegende Teil der Auernig-Formation ablagerte. Als diese Restbecken verfüllt waren, entwickelte sich im oberen Teil der Auernig-Formation eine flachmarine, klastische und karbonatische Sedimentation eines Randmeeres. Diese Beckenentwicklung erklärt am Besten die sedimentologischen, petrographischen und geochemischen Merkmale in den Sedimenten der Hochwipfel- und Auernig-Formation der Ostkarawanken, die von mindestens zwei unterschiedlichen Liefergebieten geschüttet werden.Item Open Access Sea level change : a philosophical approach(1993) Leinfelder, Reinhold; Seyfried, HartmutThe present Cenozoic era is an lsquoicehousersquo episode characterized by a low sea level. Since the beginning of the industrial revolution, the human race has been emitting greenhouse gases, increasing the global atmospheric temperature, and causing a rise in sea level. If emissions continue to increase at the present rate, average global temperatures may rise by 1.5°C by the year 2050, accompanied by a rise of about 30 cm in sea level. However, the prediction of future climatic conditions and sea level is hampered by the difficulty in modelling the interactions between the lithosphere, kryosphere, biosphere and atmosphere; in addition, the buffering capacity of our planet is still poorly understood. As scientists cannot offer unambiguous answers to simple questions, sorcerer's apprentices fill in the gaps, presenting plans to save planet without inconveniencing us. The geological record can help us to learn about the regulation mechanisms of our planet, many of which are connected with or expressed as sea level changes. Global changes in sea level are either tectono-eustatic or glacioeustatic. Plate tectonic processes strongly control sea levels and climate in the long term. There is a strong feed-back mechanism between sea level and climate; both can influence and determine each other. Although high sea levels are a powerful climatic buffer, falling sea levels accelerate climatic accentuation, the growth of the polar ice caps and will hence amplify the drop in sea level. Important sources of fossil greenhouse gases are botanic CO2 production, CO2 released by volcanic activity, and water vapour. The latter is particularly important when the surface area of the sea increases during a rise in sea level (lsquomaritime greenhouse effectrsquo). A lsquovolcanogenic greenhouse effectrsquo (release of volcanogenic CO2) is possibly not equally important, as intense volcanic activity may take place both during icehouse episodes as well as during greenhouse episodes. The hydrosphere, land vegetation and carbonate platforms are major CO2 buffers which may both take up and release CO2. CO2 can be released from the ocean due to changes in the pCO2 caused by growth of coral reefs and by uptake of CO2-rich freshwater from karst provinces. Efficient sinks of CO2 are the weathering products of silicate rocks; long-term sinks are organic deposits caused by regional anoxic events which preferrably develop during sea level rises and highstands; and coal-bearing strata. Deposition of limestone also removes CO2 from the atmospheric-hydrospheric cycle at a long term. Biotic crises are often related to either sea-level lows or sea-level highs. Long-term sea-level lows, characteristic of glacial periods, indicate cooling as major cause of extinction. During verly long-lasting greenhouse episodes the sea level is very high, climate and circulation systems are stable and biotic crises often develop as a consequence of oxygen depletion. On land, niche-splitting, complex food web structures and general overspecialization of biota will occur. Whether the crisis is caused by a single anoxic event (e.g. in the Late Devonian) or a disturbance by an asteroid impact (e.g. the Cretaceous/Tertiary boundary), it will only trigger total collapse of an ecosystem if a large part of it was already in decline. The regulatory mechanisms and buffers are thermodynamically extremely efficient if they are given sufficient time in which to deploy their power. However, after major catastrophes the re-establishment of successful ecosystems will take millions of years. The present rate of sea level and associated temperature rise is much too fast to be compensated and buffered by the network of natural controls. It is likely that the transitional time towards a new steady state will be an extremely variable and chaotic episode of unpredictable duration.Item Open Access Response of deep-water fore-arc systems to sea-level changes, tectonic activity and volcaniclastic input in Central America(1991) Winsemann, Jutta; Seyfried, HartmutThe incipient island-arc system of southern Central America (Cretaceous - early Oligocene) is characterized by thick turbidite systems, which mainly filled inner fore-arc troughs. Outcrop data show four second-order depositional sequences in the deep-water sediments. The formation of these depositional sequences is strongly related to the morphotectonic evolution of the island-arc system. Each depositional sequence reflects the complex interaction between global sea-level fluctuations, sediment supply and tectonic activity. Strong marginal uplift and high volcaniclastic sediment supply during early to late Paleocene and late Eocene times caused the formation of coarse-grained channel-lobe systems. During late Paleocene and mid-Eocene times, fine-grained, thin-bedded turbidite systems were deposited, owing to regional subsidence and a decrease in volcanic supply. Uplift and subsidence of sediment-source areas acted as major controls on deposition of basinal cycles.Item Open Access Höhlen der Schwäbischen Alb als Pegelschreiber für Flussgeschichte und Tektonik in Südwestdeutschland seit dem Miozän(2011) Strasser, Marcel; Seyfried, Hartmut (Prof. Dr.)Die verkarsteten oberjurassischen Kalksteinabfolgen der Schwäbischen Alb enthalten zahlreiche Höhlen, Dolinen, Karstwannen und Trockentäler. Ebenso sind in diesem Gebiet Felsterrassen, Schotterablagerungen, Vulkanschlote und Meteoritenkrater bekannt, die für die Rekonstruktion der Landschaftsgeschichte wertvolle Zeitmarker darstellen. Die räumliche Anordnung der meisten Karsterscheinungen ist nach der gängigen Auffassung eng an eine fortschreitende, diskontinuierliche Tieferlegung des Karstwasserspiegels gebunden. Aufgrund der Lage am Nordrand des Nordalpinen Vorlandbeckens und östlich des Oberrheintalgrabens ist es wahrscheinlich, dass Karstwasserspiegelbewegungen auf Hebungsvorgänge der Schwäbischen Alb und Meeresspiegelschwankungen beruhen. Viele Höhlen können nach bisherigem Verständnis direkt als Pegelschreiber für Paläokarstwasserspiegel herangezogen werden, in der Annahme, dass sich ausgedehnte horizontale Höhlenetagen nur dann bilden konnten, wenn der Karstwasserspiegel über relativ lange Zeiträume hinweg annähernd stabil auf einem Höhenniveau verweilte, während bei rapidem Absinken des Karstwasserspiegels weniger Hohlräume oder nur senkrechte Schächte entstanden. Im Widerspruch dazu wurde für bestimmte Höhlentypen in den letzten Jahren verstärkt über eine vom Karstwasserspiegel unabhängige, von unten nach oben ablaufende Höhlenbildung (hypogene Speläogenese) berichtet, die hier auch für Höhlen der Schwäbischen Alb diskutiert werden muss. Als Beispiel für ein komplexes 3-D-Labyrinth mit mehreren Etagen wird in dieser Arbeit die Laierhöhle bei Geislingen an der Steige beschrieben und interpretiert. Ganganordnung und bestimmte Lösungsformen in der Höhle stimmen mit typischen Merkmalen (feeder, Wandkanäle, outlets und Deckenrinnen) für die hypogene Höhlenbildung überein, jedoch sind wichtige Bedingungen wie artesische Grundwasserverhältnisse, geringleitende Schichten über und unter der verkarstungsfähigen Formation oder hydrothermale Wässer nicht erfüllt. Andere Merkmale wie deutliche horizontale Etagen, Wasserspiegelmarken, Schlüssellochprofile und mächtige Sedimentverplombungen sprechen für eine epigene (nahe am Karstwasserspiegel ablaufende) Höhlenentwicklung. Daher stelle ich ein Mischmodell zwischen den beiden Endgliedern der hypogenen und epigenen Höhlenentstehung auf, bei dem die Höhle nach einer starken initialen Raumerweiterung ihre entscheidende Etagenform durch unterschiedlich lange stabile Phasen des Karstwasserspiegels erhielt. Dadurch ist es gerechtfertigt, Korrelationen zwischen horizontalen Höhlenetagen, Talböden, Felsterrassen, lokal vorkommenden Schottern und anderen Höhlen aufzustellen, was neue und präzisere Daten über Flussgeschichte, Wandel des Abflussmusters und Hebungsvorgänge von Teilen Südwestdeutschlands lieferte. Im Verlauf der Höhlensedimentanalyse kamen metallische kugelförmige Partikel zum Vorschein. Diese Sphärulen entstanden beim Eintritt von Meteoriten in die Erdatmosphäre durch Ablation, regneten ab und wurden nach und nach in damalige Karsthohlräume eingespült, wo sie bis heute archiviert sind. Sphärulen aus Laierhöhle, Laichinger Tiefenhöhle und Mordloch entstanden vermutlich beim Einschlag des Steinheim- und/oder des Nördlingen-Meteoriten und sind daher 14,59 Ma alt. Neben den allgegenwärtigen Titanmagnetiten, die dem Urach-Kirchheimer Vulkanismus zugeordnet werden können, bilden die Sphärulen einen weiteren Zeitmarker für eine mittelmiozäne Landoberfläche. Mit dieser Arbeit korreliere ich speläogenetische und geomorphologische Erscheinungsformen und kam so zu einer Chronologie der wichtigsten landschaftsgeschichtlichen Ereignisse. Die Laierhöhle dokumentiert fünf Phasen eines stabilen Karstwasserspiegels über einen Gesamtzeitraum vom späten Mittelmiozän bis zum Übergang vom Pliozän ins Pleistozän. Die ersten beiden stabilen Phasen fanden im späten Mittelmiozän und dem Spätmiozän statt (Horizontalniveaus 1 und 2a). Die stabile Episode, die für die Bildung des Niveaus 2b verantwortlich war, fällt in das frühe Pliozän. Die Niveaus 3a und 3b sind räumlich deutlich getrennt, müssen sich aber innerhalb einer relativ kurzen Zeitspanne gegen Ende des Pliozäns gebildet haben. Im Arbeitsgebiet beträgt die Gesamttiefe der zu danubischen Zeiten abgelaufenen penetrativen Verkarstung 120 m. Die dafür notwendige Zeitspanne betrug ungefähr 12 Ma, woraus sich eine durchschnittliche Hebungsrate der Kruste von 0,01 mm/a ableiten lässt.