06 Fakultät Luft- und Raumfahrttechnik und Geodäsie
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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 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 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.Item Open Access Ein Planet organisiert sich selbst(2005) Seyfried, HartmutDie vielschichtigen Selbststeuerungs- und Selbstorganisationsprozesse unserer Erde erscheinen uns kompliziert, solange wir sie nicht verstehen – oder nicht verstehen wollen. Mit fortschreitender Verstädterung schwindet unsere kollektive Fähigkeit, das Wesen der Dinge außerhalb unserer menschengemachten Welt zu erkennen. Deshalb unser Hang zu brachialen Lösungen, wann immer wir mit der Natur konfrontiert sind. Natürliche Systeme sind nicht kompliziert, sondern komplex. Komplexität bedeutet, dass es viele Handlungsmöglichkeiten gibt und nicht nur einer, sondern viele Wege durch das Labyrinth der Erkenntnis führen. Die meisten dieser Wege sind wir noch nicht gegangen, weil virtuelle – nicht materielle – Hindernisse vor ihnen stehen, die sich bei genauerem Hinsehen als überaus seltsam und in den meisten Fällen als unvernünftig erweisen.Item Open Access New aspects of the Middle-Late Triassic terrestrial impact cratering record : 40Ar/39Ar dating of the Rochechouart (France), Manicouagan (Canada), and Paasselkä (Finland) impact structures, paleoenvironmental considerations, and a critical look at the Late Triassic multiple impact theory(2010) Schmieder, Martin; Buchner, Elmar (PD Dr.)This thesis critically addresses the question whether Earth experienced a giant multiple cosmic strike in the Late Triassic ~214 million years (Ma) ago, as postulated by Spray et al. in 1998. According to this theory, the large ~100 km Manicouagan impact structure (Québec, Canada), the ~40 km Lake St. Martin impact structure (Manitoba, Canada), the ~25 km Rochechouart impact structure (France), the ~20 km Obolon impact structure (Ukraine), and the ~9 km Red Wing Creek impact structure (North Dakota, USA) are potential members of a ~4,500 km long impact crater chain, compatible with coeval impact ages available in 1998. However, no geologic evidence for the multiple Late Triassic impact scenario has been presented since that time. In this study, I present new 40Ar/39Ar data for the Rochechouart and Manicouagan impact structures, along with new constraints for the timing of the Obolon impact structure based on paleoenvironmental considerations. The new results are set in the context of recent chronological data available for the Lake Saint Martin impact structure, geochemical data, and the physical background of impact crater chain formation. Furthermore, paleoenvironmental implications are discussed. 40Ar/39Ar dating of sanidine and hydrothermally grown adularia separated from impact-metamorphosed gneiss from the Rochechouart impact structure yielded a Latest Triassic (Rhaetian) combined age of 201 ± 2 Ma (2s), indistinguishable within uncertainty from the age of the Triassic/Jurassic boundary. This new age is within the range of earlier dating results but distinctly younger than the previously obtained 214 ± 8 Ma (Karnian-Norian) age for Rochechouart and, therefore, is in conflict with the Late Triassic multiple impact theory. In agreement with the paleogeographic conditions in the western Tethys domain, the near-coastal to shallow marine Rochechouart impact is compatible with the formation of seismites and tsunami deposits in the latest Triassic of the British Islands and possible related deposits in other parts of Europe. Apparently shocked quartz reported from uppermost Triassic sediments of the Northern Apennines (Italy), as well as an enigmatic spherule layer recently detected in the upper Rhaetian Fatra Formation of the High Tatra Mountains (Slovakia) are discussed as possible distal Rochechouart ejecta. The comparatively small crater size of ~50 km, however, suggests no direct link between the Rochechouart impact and the global mass extinction at the Triassic/Jurassic boundary. 40Ar/39Ar dating of a fine-grained crystalline impact melt rock from the Manicouagan impact structure yielded a Late Triassic (Norian) age of 211 ± 2 Ma (2s) close to the widely cited ages of ~215 Ma. However, a set of precise and well-established U/Pb ages have previously been reported for the Manicouagan impact, and this dating attempt could not improve the impact age estimates. Recent (U-Th)/He ages obtained for the Lake Saint Martin impact structure suggest a Middle to Late Triassic (Ladinian to Karnian) impact age of ~235-230 Ma. No isotopic ages are available for the Red Wing Creek impact structure, stratigraphically dated at ~220-200 Ma. In addition, palaeogeographic studies have shown that the Obolon impact age is notably younger than previously stated, roughly ~185-170 Ma, placing the impact in the Early-Middle Jurassic. The new dating results for Rochechouart and Manicouagan, together with the recent age estimations for the Lake Saint Martin and Obolon impacts, rule out a ~214 Ma Late Triassic multiple impact event on Earth, and it is suggested that the five impact structures discussed were formed by spatially and temporally individual impact events in Triassic to Jurassic time. In addition, I present a first detailed petrographic and geochemical description of impact melt rocks from the Paasselkä impact structure, Finland. The degree of shock metamorphism suggests initial whole-rock melting at peak shock pressures of ~35 GPa and post-shock temperatures of up to ~1,500 °C; the geochemical composition of the Paasselkä impact melt rocks is roughly consistent with the compositions of melt rocks from a number of impact structures located within the crystalline basement of the Baltic Shield. 40Ar/39Ar dating of recrystallized feldspar glass particles separated from the impact melt rocks yielded a Middle to Late Triassic (Ladinian-Karnian) age of 229 ± 3 Ma (2s). This new age makes Paasselkä the first known Triassic impact structure dated by isotopic methods on the Baltic Shield. Due to the small crater size, a link between the Paasselkä impact and a postulated Middle/Late Triassic extinction event is unlikely. The new Paasselkä impact age is, within uncertainty, coeval with isotopic ages recently obtained for the Lake Saint Martin impact structure in Canada, indicating a new Middle to Late Triassic impact crater population on Earth.Item Open Access Rekonstruktion ehemaliger danubischer Landschaften und rheinische Abtragungsleistung im Zeitraum von einer Million Jahren : eine Modellierung und Berechnung am Beispiel von zwei süddeutschen Flusssystemen(2009) Strasser, Annette; Seyfried, Hartmut (Prof. Dr.)In Ostwürttemberg gibt es ausgedehnte Reliktflächen einer alten Landschaft, welche seit dem späten Obermiozän von der Donau bzw. ihren Zubringern gestaltet wurde. Weite Teile dieser alten Landschaft wurden durch rheinische Flüsse, die größtenteils der Orientierung der ehemaligen Donau-Zuflüsse folgten, erodiert. Die heutige Landschaft im Raum Geislingen an der Steige und Aalen ist wegen der danubischen Reliktflächen und ihrer Sedimente ein ideales Arbeitsgebiet zur Rekonstruktion ehemaliger danubischer Talböden und zur Modellierung und Berechnung von Landschaftsveränderungen über Zeiträume von mehreren 100 ka bis zu einer Million Jahren. Auf der Grundlage eines erstellten hochgenauen digitalen Höhenmodells (DHM) mit 5 m Auflösung wurden im Raum Geislingen und Aalen danubische Paläotäler rekonstruiert. Im Leintal bei Aalen konnte zusätzlich aus der Differenz zwischen der alten danubischen Landoberfläche und der heutigen Landschaft die Gesamterosionsleistung des rheinischen Systems berechnet werden. Im Arbeitsgebiet bei Geislingen a. d. Steige entspringt 15 km nördlich von Geislingen die Lauter, ein Nebenfluss der Fils. Entlang ihres Oberlaufs kann man auf beiden Talseiten in einer Höhe von 70 m Reste eines pliozänen Talbodens bis nach Treffelhausen verfolgen. Südlich von Treffelhausen wird dieser Talboden von der Eyb zerschnitten. Vom Spätpliozän bis zum Beginn des Pleistozäns wurde dieses Talniveau von einem Vorgänger der Eyb, der Ur-Eyb, gebildet. Mit dem digitalen Höhenmodell wurden die noch existierenden danubischen Oberflächenformen über Geländeschnitte und Hangneigungskarten numerisch analysiert. Es war eine exakte Abgrenzung zwischen den danubischen und rheinischen Tälern möglich. Der Übergang von danubischen zu rheinischen Talformen bewegt sich innerhalb einer horizontalen Distanz von 8 – 10 m. Das danubische Hangspektrum des Ur-Eybtals reicht von >0 – 4% für den Talboden und von 4–25 % für die Talhänge. Im Gegensatz dazu besitzen die rheinischen Täler Werte zwischen 2 und 180 %. Aus den danubischen Oberflächenparametern und aus dem ermittelten Paläogefälle der Ur-Eyb konnte durch Reinterpolation des DHM der ehemalige pliozäne Talboden rekonstruiert werden. Ein Knickpunkt im ermittelten Paläogefälle weist auf eine letzte Hebungsphase auf der Ostalb während des Pliozäns hin. Im Arbeitsgebiet zwischen Aalen, Abtsgmünd und Schorndorf sind entlang des Leintals die jüngsten Sedimente (Goldshöfer Sande) der danubischen Entwässerung aufgeschlossen. Dieses danubische Flusssystem wurde im Mittelpleistozän von Zuflüssen des Rheins angezapft. Anhand der Basishöhen der Goldshöfer Sande konnte das Paläogefälle der Ur-Lein ermittelt werden. Mit einer Digitalisierung des Paläogefälles als Bruchkante im DHM und einer Reinterpolation der bestehenden Datenpunkte wurde der danubische Talboden der Ur-Lein rekonstruiert. Subtrahiert man das DHM der heutigen Landschaft von dem der Paläolandschaft, so erhält man 1.39 km3 Gesteinsvolumen, das durch die Lein seit der rheinischen Anzapfung erodiert wurde. Über einen Zeitraum von 700 bis 600 ka gerechnet, in der die rheinische Erosion in diesem Gebiet aktiv ist, ergibt sich eine durchschnittliche Erosionsrate im Haupttal der Lein von 63 bis 74 mm/ka. Die berechnete Erosionsrate im Leintal liegt über der Durchschnittsrate heutiger Flüsse in Südwestdeutschland. Sie reflektiert den klimatischen Einfluss starker und häufiger Temperaturschwankungen und der damit verbundenen Oberflächenprozesse während der Kaltzeiten und während des Übergangs von Kalt- zu Warmzeiten im Mittel- und Spätpleistozän. Reine Nettowerte für die Kalt- und Übergangszeiten des Mittel- und Oberpleistozäns weisen mit 66 bis 77 mm/ka auf eine bis zu 3-mal höhere Erosionsleistung als im Holozän oder in den Warmzeiten hin. Vergleicht man die Einschneidungsrate innerhalb des danubischen Systems mit der Rate seit der Aktivität des rheinischen Systems, so wird der Einfluss der Flussanzapfung auf die Erosion deutlich. Der Wechsel vom danubischen in das rheinische System konnte in diesen Zeiten klimatisch kontrollierter erhöhter Erosion im Mittelpleistozän die Einschneidung maximal um das Fünffache beschleunigen. Bei der Berechung von Erosionsraten über digitale Höhenmodelle muss eine Volumenkorrektur hinsichtlich der Waldflächen und der abgetragenen Sedimentdecken durchgeführt werden. Eine Unterschlagung des abgetragenen Sedimentvolumens der Goldshöfer Sande und der nicht korrigierten Waldflächen hätte bei der Berechung der Erosionsrate eine Abweichung von 23 % verursacht und die Rate auf 49 – 57 mm/ka verringert, wobei schon allein das Sedimentvolumen eine Abweichung von 20,5 % bewirkt und die Rate auf 50 – 59 mm/ka senkt. Das numerisch ermittelte Volumen der Waldflächen hingegen macht im Leintal lediglich eine Abweichung von 2,5 % aus.Item Open Access Geologische Interpretation des hochauflösenden digitalen Geländemodells von Baden-Württemberg(2016) Beckenbach, Elena; Seyfried, Hartmut (Prof. Dr. rer. nat.)Mit den Geobasisdaten verfügt das Land Baden-Württemberg über einen hochgenauen, flächendeckenden Datensatz auf der Grundlage von LiDAR-Daten (1 m in der Horizontalen, 0,15 m in der Vertikalen, 1 TB im ASCII-Format). Aus diesem Datensatz lässt sich ein großflächiges digitales Geländemodell (DGM) erstellen, das neue Perspektiven für systematische geomorphologische Analysen eröffnet. Mit derzeit verfügbarer Software lässt sich ein so großer Datensatz allerdings nicht darstellen. Deshalb entwickelte Dr. Thomas Müller vom Institut für Visualisierung der Universität Stuttgart das Programm TerrainView, mit dem sich der gesamte Datensatz visualisieren und analysieren lässt. Die Geobasisdaten können so in neun Auflösungsstufen (LOD) verzögerungsfrei als Ortho- und Perspektivansicht visualisiert und die darin erkannten Landformen kartiert und vermessen werden. Ein entscheidender Vorteil gegenüber der bisher verfügbaren Software liegt darin, dass durch das verzögerungsfreie Navigieren beziehungsweise Ein- und Auszoomen großflächigen Zusammenhänge unmittelbar hergestellt und überprüft werden können. Das größte Potential eines großräumigen hochauflösenden DGMs liegt in der Visualisierung, Kartierung und Interpretation junger Landformen. In Baden-Württemberg sind dies die jungen glazial und periglazial überprägten Landschaftselemente in Oberschwaben. Ebenso kann in großen Flächen mit sehr geringen Reliefunterschieden wie beispielsweise dem Oberrheingraben die fluviale Architektur der spätpleistozänen und holozänen Ablagerungen bis ins Detail rekonstruiert werden. Außerdem sind im DGM auch tektonisch verursachte Lineationen zu erkennen, die sich in der Morphologie hauptsächlich über das Talmuster abbilden. Ein Beispiel hierfür ist die tektonische „Fränkische Furche“ in Nordost-Württemberg, die sich abschnittsweise in der Morphologie als Lineation durchpaust. In Oberschwaben können die Geländeformen aus dem Verbreitungsgebiet des würmeiszeitlichen Rheingletschers mit großer Zuverlässigkeit kartiert und interpretiert werden. Es gelang, die aus der Literatur bekannten morphologischen Kategorien und Einheiten im DGM zu verifizieren. Dazu zählen Zungenbecken verschiedenster Dimension, Aufschotterungsebenen, Endmoränen und lokale Moränenrücken der Rückschmelzstadien in unterschiedlichem Erhaltungszustand, Drumlins und Terrassenschachteln spät- bis postglazialer Flusssysteme. Mikromoränen, Esker, subglaziale und eisrandparallele Täler kommen als neue Landformen in Oberschwaben hinzu. Diese Kategorien sind erst im DGM als solche zu erkennen und im Gelände zu verifizieren. Mit dem Kegelwerkzeug in TerrainView lässt sich der würmeiszeitliche Rheingletscher innerhalb des Modellgebiets simulieren. Durch geeignete Wahl der Parameter Apexposition, Apexhöhe und Gradient wird ein Kegelmantel an die Kammlinie der Endmoränen angepasst, so dass die Ausbreitung des Rheingletschers während der letzten Vereisung nachgestellt und das Eisvolumen berechnet werden kann. Weil die rezente Landoberfläche nur bedingt die subglaziale Oberfläche widerspiegelt, sind Korrekturen am Eisvolumen vorzunehmen. Das korrigierte Eisvolumen zum Zeitpunkt der letzten Maximalvereisung, definiert durch die Äußere Würmendmoräne, beträgt 610 ± 10 km^3. Das Eisvolumen für das Stadium der Inneren Würmendmoräne beträgt 290 ± 10 km^3. Über publizierte Altersdaten der Endmoränen lässt sich aus dem Eisvolumen die Abschmelzrate berechnen. Im Modellgebiet ermittelte Abschmelzraten reichen von 4,1 · 10^−5 bis 9,8 · 10−5 km^3 km^−2 a^−1. Diese Werte liegen in derselben Größenordnung wie heute am Rand des Grönland-Eisschildes, sind aber erheblich niedriger als bei aktuellen Alpengletschern. In der Oberrheinebene zeigt sich bei sehr starker Überhöhung der z-Koordinate ein vielgestaltiges Inventar von Sedimentations- und Erosionsformen, mit denen sich die spät- und nacheiszeitliche flussgeschichtliche Entwicklung präzise rekonstruieren lässt. Die heutige Talaue hat sich nacheiszeitlich in die Niederterrasse eingeschnitten und wird von ihr durch eine erosive Geländekante abgegrenzt (Hochgestadekante). Insbesondere in der Nordhälfte wird die Talaue von einem Gürtel komplex verzahnter Ablagerungen eines mäandrierenden Flusssystems hoher Sinuosität aufgebaut. Die Niederterrasse ist älter als die Talaue und bildete ursprünglich einen durchgehenden fluvialen Sedimentations- und Erosionsraum, der sich von Breisgau und Elsass bis zum Neckarschwemmfächer bei Heidelberg und sehr wahrscheinlich darüber hinaus bis in den Raum des Bergstraßenneckars erstreckte. Deshalb wird dieses System als „Ostrandfluss-System“ bezeichnet. Im Detail ist zu belegen, dass die Sedimentations- und Erosionsformen aus einem zusammenhängenden, amalgamierten, verflochtenen Flusssystem hervorgingen. Abgesehen von Neckarschwemmfächer und Bergstraßenneckar lassen sich innerhalb dieses Ostrandfluss-Systems 17 Morphofazieseinheiten unterscheiden. Sie unterschneiden sich gegenseitig und geben damit eindeutige, relative Altersbeziehungen. Daraus ist abzuleiten, dass diese Einheiten tendenziell von Norden nach Süden inaktiv wurden. Intern wandelten sie sich häufig von einem verflochtenen zu einem mäandrierenden System oder verlandeten direkt. Dünen hatten einen wesentlichen Einfluss auf Form und Verlauf der Fließrinnen. Die Ergebnisse zur Mikromorphologie der Oberrheinebene und zu den Vereisungsspuren in Oberschwaben zeigen, dass hochauflösende großflächige DGM ein sehr nützliches Hilfsmittel für die Gliederung und Interpretation junger Landformen sind. Die Grenzen der Methode liegen nun nicht mehr im Bereich der Auflösung, sondern sind dann gegeben, wenn es mangels Erosionskanten keine Möglichkeit gibt, einzelne Einheiten altersmäßig voneinander abzugrenzen, obwohl diese sich im Sedimentationsstil mehr oder weniger deutlich unterscheiden. Der hohe Grad an Übereinstimmung zwischen den Erkenntnissen aus dem DGM und dem Befund aus der Literatur zeigt jedoch, dass die Analyse mit TerrainView überaus effizient ist und sich für eine erste Untersuchung geologisch weniger bekannter oder schwer zugänglicher Gebiete hervorragend eignet.