TY  - THES
A1  - Schimpf, Stefan
T1  - Herkunft und Ablagerungsmilieu quartärer Sedimente im Einzugsgebiet des Heihe, NW China
N2  - Der zentralasiatische Naturraum, wie er sich uns heute präsentiert, ist das Ergebnis eines Zusammenwirkens vieler verschiedener Faktoren über Jahrmillionen hinweg. Im aktuellen Kontext des Klimawandels zeigt sich jedoch, wie stark sich Stoffflüsse auch kurzfristig ändern und dabei das Gesicht der Landschaft verwandeln können. Die Gobi-Wüste in der Inneren Mongolei (China), als Teil der gleichnamigen Trockenregionen Nordwestchinas, ist aufgrund der Ausgestaltung ihrer landschaftsprägenden Elemente sowie ihrer Landschaftsdynamik, im Zusammenhang mit der Lage zum Tibet-Plateau, in den Fokus der klimageschichtlichen Grundlagenforschung gerückt. Als großes Langzeitarchiv unterschiedlichster fluvialer, lakustriner und äolischer Sedimente stellt sie eine bedeutende Lokalität zur Rekonstruktion von lokalen und regionalen Stoffflüssen dar.. Andererseits ist die Gobi-Wüste zugleich auch eine bedeutende Quelle für den überregionalen Staubtransport, da sie aufgrund der klimatischen Bedingungen insbesondere der Erosion durch Ausblasung preisgegeben wird. Vor diesem Hintergrund erfolgten zwischen 2011 und 2014, im Rahmen des BMBF-Verbundprogramms WTZ Zentralasien – Monsundynamik & Geoökosysteme (Förderkennzeichen 03G0814), mehrere deutsch-chinesische Expeditionen in das Ejina-Becken (Innere Mongolei) und das Qilian Shan-Vorland. Im Zuge dieser Expeditionen wurden für eine Bestimmung potenzieller Sedimentquellen erstmals zahlreiche Oberflächenproben aus dem gesamten Einzugsgebiet des Heihe (schwarzer Fluss) gesammelt. Zudem wurden mit zwei Bohrungen im inneren des Ejina-Beckens, ergänzende Sedimentbohrkerne zum bestehenden Bohrkern D100 (siehe Wünnemann (2005)) abgeteuft, um weit reichende, ergänzende Informationen zur Landschaftsgeschichte und zum überregionalen Sedimenttransfer zu erhalten. Gegenstand und Ziel der vorliegenden Doktorarbeit ist die sedimentologisch-mineralogische Charakterisierung des Untersuchungsgebietes in Bezug auf potenzielle Sedimentquellen und Stoffflüsse des Ejina-Beckens sowie die Rekonstruktion der Ablagerungsgeschichte eines dort erbohrten, 19m langen Sedimentbohrkerns (GN100). Schwerpunkt ist hierbei die Klärung der Sedimentherkunft innerhalb des Bohrkerns sowie die Ausweisung von Herkunftssignalen und möglichen Sedimentquellen bzw. Sedimenttransportpfaden. Die methodische Herangehensweise basiert auf einem Multi-Proxy-Ansatz zur Charakterisierung der klastischen Sedimentfazies anhand von Geländebeobachtungen, lithologisch-granulometrischen und mineralogisch-geochemischen Analysen sowie statistischen Verfahren. Für die mineralogischen Untersuchungen der Sedimente wurde eine neue, rasterelektronenmikroskopische Methode zur automatisierten Partikelanalyse genutzt und den traditionellen Methoden gegenübergestellt. Die synoptische Betrachtung der granulometrischen, geochemischen und mineralogischen Befunde der Oberflächensedimente ergibt für das Untersuchungsgebiet ein logisches Kaskadenmodell mit immer wiederkehrenden Prozessbereichen und ähnlichen Prozesssignalen. Die umfangreichen granulometrischen Analysen deuten dabei auf abnehmende Korngrößen mit zunehmender Entfernung vom Qilian Shan hin und ermöglichen die Identifizierung von vier texturellen Signalen: den fluvialen Sanden, den Dünensanden, den Stillwassersedimenten und Stäuben. Diese Ergebnisse können als Interpretationsgrundlage für die Korngrößenanalysen des Bohrkerns genutzt werden. Somit ist es möglich, die Ablagerungsgeschichte der Bohrkernsedimente zu rekonstruieren und in Verbindung mit eigenen und literaturbasierten Datierungen in einen Gesamtkontext einzuhängen. Für das Untersuchungsgebiet werden somit vier Ablagerungsphasen ausgewiesen, die bis in die Zeit des letzten glazialen Maximums (LGM) zurückreichen. Während dieser Ablagerungsphasen kam es im Zuge unterschiedlicher Aktivitäts- und Stabilitätsphasen zu einer kontinuierlichen Progradation und Überprägung des Schwemmfächers. Eine besonders aktive Phase kann zwischen 8 ka und 4 ka BP festgestellt werden, während der es aufgrund zunehmender fluvialer Aktivitäten zu einer deutlich verstärkten Schwemmfächerdynamik gekommen zu sein scheint. In den Abschnitten davor und danach waren es vor allem äolische Prozesse, die zu einer Überprägung des Schwemmfächers geführt haben. Hinsichtlich der mineralogischen Herkunftssignale gibt es eine große Variabilität. Dies spiegelt die enorme Heterogenität der Geologie des Untersuchungsgebietes wider, wodurch die räumlichen Signale nicht sehr stark ausgeprägt sind. Dennoch, können für das Einzugsgebiet drei größere Bereiche deklariert werden, die als Herkunftsgebiet in Frage kommen. Das östliche Qilian Shan Vorland zeichnet sich dabei durch deutlich höhere Chloritgehalte als primäre Quelle für die Sedimente im Ejina-Becken aus. Sie unterscheiden sich insbesondere durch stark divergierende Chloritgehalte in der Tonmineral- und Gesamtmineralfraktion, was das östliche Qilian Shan Vorland als primäre Quelle für die Sedimente im Ejina-Becken auszeichnet. Dies steht in Zusammenhang mit den Grünschiefern, Ophioliten und Serpentiniten in diesem Bereich. Geochemisch deutet vor allem das Cr/Rb-Verhältnis eine große Variabilität innerhalb des Einzugsgebietes an. Auch hier ist es das östliche Vorland, welches aufgrund seines hohen Anteils an mafischen Gesteinen reich an Chromiten und Spinellen ist und sich somit vom restlichen Untersuchungsgebiet abhebt. Die zeitliche aber auch die generelle Variabilität der Sedimentherkunft lässt sich in den Bohrkernsedimenten nicht so deutlich nachzeichnen. Die mineralogisch-sedimentologischen Eigenschaften der erbohrten klastischen Sedimente zeugen zwar von zwischenzeitlichen Änderungen bei der Sedimentherkunft, diese sind jedoch nicht so deutlich ausgeprägt, wie es die Quellsignale in den Oberflächensedimenten vermuten lassen. Ein Grund dafür scheint die starke Vermischung unterschiedlichster Sedimente während des Transportes zu sein. Die Kombination der Korngrößenergebnisse mit den Befunden der Gesamt- und Schwermineralogie deuten darauf hin, dass es zwischenzeitlich eine Phase mit überwiegend äolischen Prozessen gegeben hat, die mit einem Sedimenteintrag aus dem westlichen Bei Shan in Verbindung stehen. Neben der Zunahme ultrastabiler Schwerminerale wie Zirkon und Granat und der Abnahme opaker Schwerminerale, weisen vor allem die heutigen Verhältnisse darauf hin. Der Vergleich der traditionellen Schwermineralanalyse mit der Computer-Controlled-Scanning-Electron-Microscopy (kurz: CCSEM), die eine automatisierte Partikelauswertung der Proben ermöglicht, zeigt den deutlichen Vorteil der modernen Analysemethode. Neben einem zeitlichen Vorteil, den man durch die automatisierte Abarbeitung der vorbereiteten Proben erlangen kann, steht vor allem die deutlich größere statistische Signifikanz des Ergebnisses im Vordergrund. Zudem können mit dieser Methode auch chemische Varietäten einiger Schwerminerale bestimmt werden, die eine noch feinere Klassifizierung und sicherere Aussagen zu einer möglichen Sedimentherkunft ermöglichen. Damit ergeben sich außerdem verbesserte Aussagen zu Zusammensetzungen und Entstehungsprozessen der abgelagerten Sedimente. Die Studie verdeutlicht, dass die Sedimentherkunft innerhalb des Untersuchungsgebietes sowie die ablaufenden Prozesse zum Teil stark von lokalen Gegebenheiten abhängen. Die Heterogenität der Geologie und die Größe des Einzugsgebietes sowie die daraus resultierende Komplexität der Sedimentgenese, machen exakte Zuordnungen zu klar definierten Sedimentquellen sehr schwer. Dennoch zeigen die Ergebnisse, dass die Sedimentzufuhr in das Ejina-Becken in erster Linie durch fluviale klastische Sedimente des Heihe aus dem Qilian Shan erfolgt sein muss. Die Untersuchungsergebnisse zeigen jedoch ebenso die Notwendigkeit einer ergänzenden Bearbeitung angrenzender Untersuchungsgebiete, wie beispielsweise den Gobi-Altai im Norden oder den Beishan im Westen, sowie die Verdichtung der Oberflächenbeprobung zur feineren Auflösung von lokalen Sedimentquellen.
N2  - The Central Asian natural space, as it presents itself today, is the result of a combination of many different factors over millions of years. However, in the current context of climate change it becoming obvious how strongly material fluxes can change in the short-term and thereby transform the face of the landscape. As a large long-term archive of different fluvial, lacustrine and aeolian sediments, the Gobi Desert in Inner Mongolia (China) represents a significant locality for the reconstruction of local and regional material flows as well as an important source for supra-regional dust transport due to erosion by aeolian processes. This, in connection with its location to the Tibetan Plateau, has moved the Gobi Desert into the focus of climate-historical basic research. Against this background, several German-Chinese expeditions to Ejina Basin (Inner Mongolia) and the Qilian Shan foreland were accomplished between 2011 and 2014. They were part of the BMBF joint program WTZ Central Asia - Monsoon Dynamics & Geo-Ecosystems (Grant No. 03G0814). In the course of these expeditions numerous surface samples from the entire catchment area of the Heihe (Black River) were collected for the determination of potential sediment sources. Additionally, two drillings in the interior of the Ejina Basin were conducted as a continuation of the existing drill-core D100 (see Wünnemann (2005)) and for gathering complementary information on landscape history and supra-regional sediment transfer. The goals of this doctoral thesis are a sedimentological-mineralogical characterization of the study area with regard to potential sediment sources and material fluxes of the Ejina Basin as well as the reconstruction of the sedimentation history of a 19 m sediment drill-core (GN100) drilled in the northern part of the basin. The main focus is on the clarification of the sediment provenance within the drill core as well as the designation of provenance signals and possible sediment sources or sediment transport paths. The methodological approach is based on a multi-proxy approach to characterize the clastic sedimentary facies using field observations, lithological-granulometric and mineralogical-geochemical analyses as well as statistical methods. For the mineralogical investigations of the sediments, a new scanning electron microscopic method for automated particle analysis was used and compared with traditional methods. The synoptic analysis of the granulometric, geochemical and mineralogical findings of the surface sediments result in a logical cascade model with recurring process areas and similar process signals. The results of the extensive granulometric analyses indicate decreasing grain sizes as the distance from the Qilian Shan increases and allow the identification of four textural signals: fluvial sands, dune sands, still water sediments and dusts. They can be used as the basis of interpretation for the grain size analyses of the drill core. This makes it possible to reconstruct the depositional history of the core sediments and to put them in an overall context in conjunction with own and literature-based datings. For the study area four depositional phases can be identified which date back until the time of the Last Glacial Maximum (LGM). During these depositional phases, various phases of activity and stability led to a continuous progradation and overprinting of the alluvial fan. A particularly active phase can be observed between 8 ka and 4 ka BP. During this period there seems to have been a significant increase in alluvial fan dynamics due to increasing fluvial activity. In the periods before and after mainly aeolian processes have led to an overprinting of the alluvial fan. Regarding the mineralogical provenance signals there is a great variability. This reflects the enormous geological heterogeneity of the study area, by which the spatial signals are not very pronounced. Nonetheless, within the catchment three larger areas can be declared which can be considered as possible sediment sources. These are the eastern and western foreland of the Qilian Shan mountains as wells as the Bei Shan in the west of the Ejina basin. They differ, in particular, from strongly diverging chlorite contents in the clay mineral and total mineral fraction. The eastern Qilian Shan foreland is characterized by significantly higher chlorite contents as the primary source for the sediments in the Ejina Basin. This is related to the greenschists, ophiolites and serpentinites in this area. Geochemically, the Cr/Rb-ratio in particular indicates a large variability within the catchment area. In this case its again the eastern Qilian Shan foreland which stands out from the rest of the study area with high values due to its high proportion of mafic rocks which are rich in chromites and spinels. Within the drill core sediments of GN100 the temporal but also the general variability of the sediment provenance according to the surface sediment results cannot be clearly traced. The mineralogical-sedimentological characteristics of the drilled clastic sediments exhibit meantime changes in sediment provenance. However, they are not as pronounced as the source signals within the surface sediments suggest. One reason seems to be the strong mixing of different sediments during transport. The combination of the particle size results with the results of the total and heavy mineralogy indicate that there must have been a phase in the meantime with predominantly aeolian processes.. These processes were connected with a sediment input from the Bei Shan mountains in the west. In addition to the increase in ultrastable heavy minerals such as zirconium and garnet and the decline of opaque heavy minerals, mainly present conditions point to this. The comparison of the traditional heavy mineral analysis (polarized light microscopy) with computer-controlled scanning electron microscopy (short: CCSEM) shows the clear advantage of the modern analysis method. Above all is the significant greater statistical significance of the counting results. In addition, this method can also be used to determine chemical varieties of some heavy minerals, which allows an even finer classification and more reliable conclusions about a possible sediment provenance. Furthermore, better statements can be made about the composition and the development process of the deposited sediments. This thesis shows that the sediment provenance within the study area as well as the ongoing processes partly depend strongly on local conditions. Therefore, the heterogeneity of the geology and the size of the catchment as well as the resulting complexity of the sediment genesis makes it very difficult to make exact assignments to clearly defined sediment sources. Nevertheless, the results indicate a primary input of fluvial clastic sediments of the Heihe coming from the Qilian Shan mountains. However, the findings also indicate the need to complement the study with adjacent study areas such as the Gobi Altai in the north or the Beishan in the west as well as a densification of the surface sampling for a better resolution of possible local sediment sources.
KW  - Heihe
KW  - Ejina Becken
KW  - Gaxun Nur
KW  - Schwerminerale
KW  - China
KW  - CCSEM
KW  - Herkunftsanalyse
KW  - Tonminerale
KW  - Heihe
KW  - Ejina Basin
KW  - Gaxun Nur
KW  - Heavy Minerals
KW  - China
KW  - CCSEM
KW  - Provenance Analysis
KW  - Clay Minerals
Y1  - 2020
ER  - 
TY  - THES
A1  - Demory, François
T1  - Paleomagnetic dating of climatic events in Late Quaternary sediments of Lake Baikal (Siberia)
N2  - Der Baikalsee ist ein ideales Klimaarchiv für die Mitte Eurasiens. In dieser Arbeit wurde gesteinsmagnetische und paleomagnetische Analysen an hemipelagischen Sequenzen von vier Lokationen analysiert. Die Kerne erreichen ein Alter von maximal 300 ky. In Kombination mit TEM, XRD, XRF und geochemischen Analysen zeigt die gesteinsmagnetische Studie, dass detritischer Magnetit das magnetische Signal der glazialen Sedimente dominiert. Die magnetischen Signale der interglazialen Sedimente wurden durch diagenetische Prozesse verändert. Mittels HIRM können Hämatit und Goethit quantifiziert werden. Diese Methode eignet sich, den detritischen Eintrag in den Baikalsee abzuschätzen. Relative Paleointensitäten des Erdmagnetfeldes ergaben reproduizerbare Muster, welche in Korrelation mit gutdatierten Referenzproben die Ableitung eines alternativen Altersmodells für die Datierung der Baikalsedimente ermöglichten. Bei Anwendung des paleomagnetischen Altersmodells beobachtet man, dass die Abkühlung im Baikalgebiet und im Oberflächenwasser des Nordatlantiks wie sie aus den δ18 O-Werten planktonischer Foraminiferen abgeleitet werden kann, zeitgleich ist. Wird das aus benthischen δ18 O-Werten abgeleitete Altermdodell auf den Baikalsee angewandt, ergibt sich eine deutliche Zeitverschiebung. Das benthische Altersmodell repräsentiert die globale Veränderung des Eisvolumens, welche später als die Vänderung der Oberflächenwassertemperatur auftritt. Die Kompilation paleomagnetischer Kurven ergab eine neue relative Paleointensitätskurve “Baikal 200”. Mittels Korngrössenanalyse des Detritus konnten drei Faziestypen mit unterschiedlicher Sedimentationsdynamik unterschieden werden: 1) Glaziale Peroiden werden durch hohe Tongehalte infolge von Windeintrag und durch grobe Sandfraktion mittels Transport durch lokale Winde über das Eis charakterisiert. Dieser Faziestyp deutet auf arides Klima. 2) Während der Glazial/Interglazial-Übergänge steigt die Siltfraktion an. Dies deutet auf erhöhte Feuchtigkeit und damit verbunden erhöhte Sedimentdynamik. Windtransport und in den Schnee der Eisdecke eingetragener Staub sind die vorherrschenden Prozesse, welche den Silt in hemipelagischer Position zur Ablagerung bringen. 3) Während des klimatischen Optimum des Eeemian werden Grösse und Quantität des Silts minimal, was auf eine geschlossene Vegetationsdecke im Hinterland deutet.
N2  - Lake Baikal provides an excellent climatic archive for Central Eurasia as global climatic variations are continuously depicted in its sediments. We performed continuous rock magnetic and paleomagnetic analyses on hemipelagic sequences retrieved from 4 underwater highs reaching back 300 ka. The rock magnetic study combined with TEM, XRD, XRF and geochemical analyses evidenced that a magnetite of detrital origin dominates the magnetic signal in glacial sediments whereas interglacial sediments are affected by early diagenesis. HIRM roughly quantifies the hematite and goethite contributions and remains the best proxy for estimating the detrital input in Lake Baikal. Relative paleointensity records of the earth′s magnetic field show a reproducible pattern, which allows for correlation with well-dated reference curves and thus provides an alternative age model for Lake Baikal sediments. Using the paleomagnetic age model we observed that cooling in the Lake Baikal region and cooling of the sea surface water in the North Atlantic, as recorded in planktonic foraminifera δ18 O, are coeval. On the other hand, benthic δ18 O curves record mainly the global ice volume change, which occurs later than the sea surface temperature change. This proves that a dating bias results from an age model based on the correlation of Lake Baikal sedimentary records with benthic δ18 O curves. The compilation of paleomagnetic curves provides a new relative paleointensity curve, “Baikal 200”. With a laser-assisted grain size analysis of the detrital input, three facies types, reflecting different sedimentary dynamics can be distinguished. (1) Glacial periods are characterised by a high clay content mostly due to wind activity and by occurrence of a coarse fraction (sand) transported over the ice by local winds. This fraction gives evidence for aridity in the hinterland. (2) At glacial/interglacial transitions, the quantity of silt increases as the moisture increases, reflecting increased sedimentary dynamics. Wind transport and snow trapping are the dominant process bringing silt to a hemipelagic site (3) During the climatic optimum of the Eemian, the silt size and quantity are minimal due to blanketing of the detrital sources by the vegetal cover.
T2  - Paleomagnetic dating of climatic events in Late Quaternary sediments of Lake Baikal (Siberia)
KW  - Paleomagnetismus
KW  - Klima
KW  - Sedimentationsdynamik
KW  - diagenetische Prozesse
KW  - Paleomagnetism
KW  - climate
KW  - sedimentary dynamics
KW  - diagenesis
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001720
ER  - 
TY  - THES
A1  - Liu, Sisi
T1  - The history of plant diversity change and community assemply a high-altitude and high-latitude ecosystems inferred from sedimentary (ancient) DNA and pollen
Y1  - 2021
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schmid, Robert
T1  - Geology of ultra-high-pressure rocks from the Dabie Shan, Eastern China
N2  - Um das Verständnis der geologischen Entwicklung des größten bekannten Vorkommens von ultra-hochdruck (UHP) Gesteinen auf der Erde, des Dabie Shan im östlichen China, zu erhöhen, wurde eine multidisziplinäre Studie durchgeführt. Geophysikalische Daten wurden entlang einer ca. 20 km langen seismischen Linie im östlichen Dabie Shan gesammelt. Diese reflektionsseismischen Daten zeigen, dass die Kruste aus drei Lagen besteht. Die Oberkruste besitzt eine durchgehend niedrige Reflektivität und meist subhorizontale Reflektoren bis in eine Tiefe von ca. 15 km. Aufgrund dieser Charakteristika wird diese Zone als UHP-bezogener krustaler Keil interpretiert, der auf nicht UHP Kruste überschoben wurde. Ein abrupter Wechsel in der Geometrie aber auch Intensität der Reflektoren markiert die Grenze zu einer mittel- bis unterkrustalen Zone, die sich bis ca. 33 km Tiefe erstreckt. Diese Zone repräsentiert wahrscheinlich kratonale Yangtze Kruste, die von der triassischen UHP-Orogenese nicht erfasst wurde, aber während der Exhumierung das Liegende relativ zum UHP Keil war. Starke und kontinuierliche Reflektoren im Tiefenintervall von 33-40 km bilden höchstwahrscheinlich die Moho an der Basis der Kruste ab. Relikte einer Krustenwurzel, die sich wahrscheinlich während der Kollisionstektonik gebildet hatte, sind nicht sichtbar. Ein flaches tomographisches Geschwindigkeitsmodell, das auf der Inversion der Ersteinsätze gründet, konnte zusätzlich erstellt werden. Dieses Modell bildet deutlich die unterschiedlichen Lithologien auf beiden Seiten der Tan Lu Störung ab. Sedimente östlich der Störung zeigen Geschwindigkeiten von 3.4 - 5.0 km* s^-1, wohingegen die Gneise im Westen 5.2 - 6.0 km*s^-1 aufweisen. Die Geometrie der Geschwindigkeits-Isolinien kann als Ausdruck der Strukturen der Gesteine angenommen werden. Somit zeigen die Sedimente ein nordwestliches Einfallen zur Störung hin, wohingegen isoklinale Falten in den Gneisen abgebildet werden. Geländedaten aus der UHP Einheit des Dabie Shan ermöglichen die Definition von Grundgebirgs- und Deckeinheiten, die Teile des ehemaligen passiven Kontinentalrandes des Yangtze Kratons repräsentieren. Eine der Deckeinheiten, die Changpu Einheit, besitzt nach wie vor einen stratigraphischen Kontakt zu den Grundgebirgs-Gneisen. Der anderen Einheit hingegen, der Ganghe Einheit, fehlt ein entsprechendes Grundgebirge. Diese Einheit steht vielmehr über einen Blasto-Mylonit in tektonischem Kontakt zum Grundgebirge der vorherigen. Die Changpu Einheit baut sich aus kalk-arenitischen Metasedimenten auf, die mit Metabasalten assoziiert sind. Die Ganghe Einheit wird von arenitisch-vulkanoklastischen Metasedimenten, die ebenfalls mit metabasaltischen Gesteinen vergesellschaftet sind, dominiert. Das Grundgebirge baut sich aus diversen felsischen Gneisen auf, die von reliktisch eklogitfaziell bis grünschieferfaziell ausgeprägt sind, und in denen, zusätzlich zu Metabasalten, sporadisch mafisch-ultramafische Meta-Plutone auftreten. Mit Ausnahme der Ganghe Einheit, führen die Metabasite Coesit und belegen somit das UHP Ereignis. Die Mineralchemie der analysierten Proben dokumentiert deutliche Variationen in der Zusammensetzung der Hauptminerale, Granat und Omphazit, was entweder unterschiedliche Protolithe oder unterschiedliche Grade von Stoffaustausch mit den Wirtsgesteinen reflektiert. Gehalte von dreiwertigem Eisen in Omphaziten mit geringen Gesamteisengehalten, wurden mittels Titration bestimmt, wobei sich Werte von 30-40 % ergaben. Dennoch wurde ein noch konservativerer Wert von 50% dreiwertigem Eisen in den entsprechenden Berechnungen angenommen, hauptsächlich, um mit anderen Arbeiten vergleichbar zu sein. Texturen und chemische Zonierungen in den Mineralen sind kompatibel mit Gleichgewichtsbedingungen während dem Höhepunkt der Metamorphose, der retrograd überprägt wird. P-T Daten wurden mit deutlicher Betonung auf das Granat-Omphazit-Phengit Barometer, das mit Fe-Mg Austausch-Thermometern kombiniert wurde, berechnet. Höchstdrucke reichen von 42-48 kbar (für die Changpu Einheit) bis ca. 37 kbar (für das Grundgebirge und die Ganghe Einheit). Während der eklogitfaziellen Metamorphose wurden Temperaturen von ca. 750 °C erreicht. Obwohl die maximalen Drucke deutlich schwanken, sind die Temperaturbestimmungen in guter Übereinstimmung. Die Druckschwankungen können zum einen durch deutlich Ca-dominierte Granate (bis zu 50 mol% Grossular in der Changpu Einheit) und/oder zum anderen durch Modifikationen der Mineralzusammensetzungen während der retrograden Metamorphose erklärt werden. Die präsentierten integrativen geologischen Daten ermöglichen die folgenden Schlussfolgerungen i) Grundgebirgs- und Deckeinheiten treten im Dabie Shan auf und wurden beide UHP metamorph überprägt ii) Der Dabie Shan ist das metamorphe Äquivalent des früheren passiven Kontinentalrandes des Yangtze Kratons iii) felsische Gneise, die eine UHP Metamorphose durchlaufen, sind von Volumenver-änderungen betroffen, die durch großräumige Phasenumwandlungen (Quarz <-> Coesit) hervorgerufen werden, was direkt die tektono-metamorphen Prozesse beeinflusst iv) Initiale Unterschiede in der Temperatur sind möglicherweise dafür verantwortlich, dass generell Unterkrustengesteine in UHP Fazies fehlen
N2  - A multidisciplinary study has been carried out to contribute to the understanding of the geologic evolution of the largest known occurrence of ultra-high-pressure (UHP) rocks on Earth, the Dabie Shan of eastern China.  Geophysical data, collected along a ca. 20 km E-W trending seismic line in the eastern Dabie Shan, indicate that the crust comprises three layers. The upper crust has a homogeneously low reflectivity and exhibits roughly subhorizontal reflectors down to ca. 15 km. It is therefore interpreted to portray a crustal UHP slab thrust over non-UHP crust. An aprubt change in intensity and geometry of observed reflectors marks the boundary of a mid- to lower crustal zone which is present down to ca. 33 km. This crustal zone likely represents cratonal Yangtze crust that was unaffected by the Triassic UHP event and which has acted as the footwall during exhumation of the crustal wedge. Strong and continuous reflectors occurring at ca. 33-40 km depth most likely trace the Moho at the base of the crust. Any trace of a crustal root, that may have formed in response to collision tectonics, is therefore not preserved. A shollow tomographic velocity modell based on inversion of the first arrivals is constructed additionally. This model clearly images the distinct lithologies on both sides of the Tan Lu fault. Sediments to the east exhibit velocities of about 3.4 - 5.0 km* s^-1, whereas the gneisses have 5.2 - 6.0 km*s^-1. Geometry of velocity isolines may trace the structures present in the rocks. Thus the sediments dip shallowly towards the fault, whereas isoclinal folds are imaged to occur in the gneisses. Field data from the UHP unit of the Dabie Shan enables definition of basement-cover sequences that represent sections of the former passive margin of the Yangtze craton. One of the cover sequences, the Changpu unit, still displays a stratigraphic contact with basement gneisses, while the other, the Ganghe unit, includes no relative basement exposure. The latter unit is in tectonic contact with the basement of the former unit via a greenschist-facies blastomylonite. The Changpu unit is chiefly constituted by calc-arenitic metasediments intercalated with meta-basalts, whereas the Ganghe unit contains arenitic-volcanoclastic metasediments that are likewise associated with meta-basalts. The basement comprises a variety of felsic gneisses, ranging from preserved eclogitic- to greenschist-facies paragenesis, and locally contains mafic-ultramafic meta-plutons in addition to minor basaltic rocks. Metabasites of all lithologies are eclogite-facies or are retrogressed equivalents, which, with the exception of those from the Ganghe unit, bear coesite and thus testify to an UHP metamorphic overprint. Mineral chemistry of the analysed samples reveal large compositional variations among the main minerals, i.e. garnet and omphacite, indicating either distinct protoliths or different degrees of interaction with their host-rocks. Contents of ferric iron in low Fetot omphacites are determined by wet chemical titration and found to be rather high, i.e. 30-40 %. However, a even more conservative estimate of 50% is applied in the corresponding calculations, in order to be comparable with previous studies. Textural constraints and compositional zonation pattern are compatible with equilibrium conditions during peak metamorphism followed by a retrogressive overprint. P-T data are calculated with special focus on the application of the garnet-omphacite-phengite barometer, combined with Fe-Mg exchange thermometers. Maximum pressures range from 42-48 kbar (for the Changpu unit) to ~37 kbar (for the Ganghe unit and basement rocks). Temperatures during the eclogite metamorphism reached ca. 750 °C. Although the sample suite reveals variable peak-pressures, temperatures are in reasonable agreement. Pressure differences are interpreted to be due to strongly Ca-dominated garnet (up to 50 mol % grossular in the Changpu unit) and modification of peak-compositions during retrogressive metamorphism. The integrated geological data presented in this thesis allow it to be concluded that,  i) basement and cover rocks are present in the Dabie Shan and both experienced UHP conditions ii) the Dabie Shan is the metamorphic equivalent of the former passive margin of the Yangtze craton  iii) felsic gneisses undergoing UHP metamorphism are affected by volume changes due to phase transitions (qtz <-> coe), which directly influence the tectono-metamorphic processes iv) initial differences in temperature may account for the general lack of lower crustal rocks in UHP-facies
KW  - UHP
KW  - coesite
KW  - eclogite
KW  - Dabie Shan
KW  - thermobarometry
KW  - reflection seismology
KW  - 2D tomography
Y1  - 2000
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0000093
ER  - 
TY  - THES
A1  - Wulf, Hendrik
T1  - Seasonal precipitation, river discharge, and sediment flux in the western Himalaya
T1  - Saisonaler Niederschlag, Wasserabfluss und Sedimentationsfluss im westlichen Himalaya
N2  - Rainfall, snow-, and glacial melt throughout the Himalaya control river discharge, which is vital for maintaining agriculture, drinking water and hydropower generation. However, the spatiotemporal contribution of these discharge components to Himalayan rivers is not well understood, mainly because of the scarcity of ground-based observations. Consequently, there is also little known about the triggers and sources of peak sediment flux events, which account for extensive hydropower reservoir filling and turbine abrasion. We therefore lack basic information on the distribution of water resources and controls of erosion processes. In this thesis, I employ various methods to assess and quantify general characteristics of and links between precipitation, river discharge, and sediment flux in the Sutlej Valley. First, I analyze daily precipitation data (1998-2007) from 80 weather stations in the western Himalaya, to decipher the distribution of rain- and snowfall. Rainfall magnitude frequency analyses indicate that 40% of the summer rainfall budget is attributed to monsoonal rainstorms, which show higher variability in the orogenic interior than in frontal regions. Combined analysis of rainstorms and sediment flux data of a major Sutlej River tributary indicate that monsoonal rainfall has a first order control on erosion processes in the orogenic interior, despite the dominance of snowfall in this region. Second, I examine the contribution of rainfall, snow and glacial melt to river discharge in the Sutlej Valley (s55,000 km2), based on a distributed hydrological model, which covers the period 2000-2008. To achieve high spatial and daily resolution despite limited ground-based observations the hydrological model is forced by daily remote sensing data, which I adjusted and calibrated with ground station data. The calibration shows that the Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) 3B42 rainfall product systematically overestimates rainfall in semi-arid and arid regions, increasing with aridity. The model results indicate that snowmelt-derived discharge (74%) is most important during the pre-monsoon season (April to June) whereas rainfall (56%) and glacial melt (17%) dominate the monsoon season (July-September). Therefore, climate change most likely causes a reduction in river discharge during the pre-monsoon season, which especially affects the orogenic interior. Third, I investigate the controls on suspended sediment flux in different parts of the Sutlej catchments, based on daily gauging data from the past decade. In conjunction with meteorological data, earthquake records, and rock strength measurements I find that rainstorms are the most frequent trigger of high-discharge events with peaks in suspended sediment concentrations (SSC) that account for the bulk of the suspended sediment flux. The suspended sediment flux increases downstream, mainly due to increases in runoff. Pronounced erosion along the Himalayan Front occurs throughout the monsoon season, whereas efficient erosion of the orogenic interior is confined to single extreme events. The results of this thesis highlight the importance of snow and glacially derived melt waters in the western Himalaya, where extensive regions receive only limited amounts of monsoonal rainfall. These regions are therefore particularly susceptible to global warming with major implications on the hydrological cycle. However, the sediment discharge data show that infrequent monsoonal rainstorms that pass the orographic barrier of the Higher Himalaya are still the primary trigger of the highest-impact erosion events, despite being subordinate to snow and glacially–derived discharge. These findings may help to predict peak sediment flux events and could underpin the strategic development of preventative measures for hydropower infrastructures.
N2  - Regen, Schnee- und Gletscherschmelze speisen die Flüsse des Himalajas, die eine große Bedeutung für die Landwirtschaft, Trinkwasserversorgung und Wasserkraftnutzung in Südasien aufweisen. Welchen Anteil die einzelnen Abflusskomponenten am Gesamtabfluss in Raum und Zeit besitzen, ist jedoch kaum quantifiziert, da es in der entlegenen Region an Bodenmessstationen mangelt. Aus diesem Grund ist auch wenig über die Auslöser und Herkunftsgebiete von hohen Sedimentaustragsereignissen bekannt, die im erheblichen Maße dazu beitragen, dass die Kapazität vonWasserkraftreservoiren abnimmt undWasserkraftturbinen abradieren. Daher fehlen bisher grundlegende Informationen zur räumlichen Verteilung von Wasserressourcen und zu den Ursachen von Erosionsprozessen. In dieser Arbeit benutze ich verschiedene Methoden um die Eigenschaften von und die Beziehungen zwischen Niederschlag, Abflussmenge und Sedimentaustrag im Sutlej-Tal zu untersuchen. In einer ersten Studie analysiere ich Tagesniederschläge (1998-2007) von 80 Wetterstationen aus dem westlichen Himalaja, um die räumliche Verteilung von Regen- und Schneeniederschlägen zu charakterisieren. Die weitere Analyse der Magnituden-Häufigkeitsverteilung von Regenfällen zeigt, dass 40% der sommerlichen Niederschläge auf monsunale Starkregenereignisse zurückgehen, die eine höhere Variabilität im Gebirgsinneren aufweisen als an der Gebirgsfront. Die Kombination von Niederschlagsdaten mit Sedimentaustragsdaten für einen der größten Zuflüsse des Sutlejs zeigt, dass monsunaler Niederschlag der primäre Auslöser von Erosionsprozessen im Gebirgsinneren ist, ungeachtet größerer Abflussmengen durch Schnee- und Gletscherschmelze. In einer zweiten Studie untersuche ich den Beitrag von Regen, Schnee- und Gletscherschmelze zur Abflussmenge im Sutlej-Tal (s55.000 km2) mit Hilfe eines hydrologischen Modells für den Jahreszeitraum 2000-2008. Um trotz der begrenzten Bodenmessungen eine hohe räumliche und zeitliche Auflösung zu erzielen, basiert das Modell auf täglichen Fernerkundungsdaten, die ich mit allen verfügbaren Bodenstationsdaten kalibriert und an diese angepasst habe. Die Kalibrierung zeigt, dass das Regenniederschlagsprodukt 3B42 der „Tropical Rainfall Measuring Mission“ (TRMM) den Bodenniederschlag in den semi-ariden bis ariden Gebirgsregionen mit zunehmender Trockenheit systematisch überschätzt. Die Modellierungsergebnisse verdeutlichen, dass die Schneeschmelze den bedeutendsten Beitrag zur Abflussmenge (74 %) zwischen April und Juni aufbringt, während Regen (56%) und Gletscherschmelze (17%) die Monsunsaison (Juli-September) prägen. Daher ist anzunehmen, dass der Klimawandel zu einer Verringerung der Abflussmenge zwischen April und Juni führen wird, was sich besonders auf das Gebirgsinnere auswirkt. In einer dritten Studie untersuche ich mit Hilfe von täglichen Messdaten der letzten Dekade die Ursachen und Eigenschaften des Sedimentaustrags in verschiedenen Bereichen des Sutlej-Einzugsgebietes. Auf der Grundlage von meteorologischen Daten, Erdbebenaufzeichnungen und Gesteinsfestigkeitsmessungen identifiziere ich Starkregenereignisse als häufigste Ursache für extreme Erosionsereignisse, die einen Großteil des gesamten Sedimentaustrags ausmachen. Großräumig betrachtet nimmt der Sedimentaustrag flussabwärts zu, was hauptsächlich auf den Anstieg der Abflussmenge zurückzuführen ist. Zur Monsunzeit treten Erosionsprozesse entlang der Himalajafront besonders häufig auf, während im Gebirgsinneren die Erosion auf einzelne Extremereignisse beschränkt ist. Die Ergebnisse dieser Arbeit untersteichen die Bedeutung von Schnee- und Gletscherschmelze im westlichen Himalaja, in dem große Gebiete nur vereinzelt von monsunalen Niederschlägen erreicht werden. Diese Gebiete sind daher besonders anfällig für den Klimawandel mit weitreichenden Konsequenzen für den Wasserhaushalt in der Region. Die Analyse von Sedimentaustragsdaten zeigt jedoch, dass vereinzelte monsunale Regenstürme, welche die topographische Barriere des Himalaja überqueren, die primäre Ursache von extremen Erosionsereignissen sind, trotz der größeren Abflussmengen von Schnee- und Gletscherschmelze im Gebirgsinneren. Diese Ergebnisse können dazu beitragen, große Erosionsereignisse vorherzusagen und vorbeugende Maßnahmen zum Schutz von Wasserkraftanlagen zu entwickeln.
KW  - Klimawandel
KW  - Erosion
KW  - Monsun
KW  - Regensturm
KW  - Suspendsionsfracht
KW  - climate change
KW  - erosion
KW  - monsoon
KW  - rainstorm
KW  - suspended sediment
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-57905
ER  - 
TY  - THES
A1  - Nikolaeva, Elena
T1  - Landslide kinematics and interactions studied in central Georgia by using synthetic aperture radar interferometry, optical imagery and inverse modeling
T1  - Studien zur Kinematic und Interaction von Hangrutschen in Zentral Georgien mit Radarinterferometrie, optischen daten und inverser Modellierung
N2  - Landslides are one of the biggest natural hazards in Georgia, a mountainous country in the Caucasus. So far, no systematic monitoring and analysis of the dynamics of landslides in Georgia has been made. Especially as landslides are triggered by extrinsic processes, the analysis of landslides together with precipitation and earthquakes is challenging. In this thesis I describe the advantages and limits of remote sensing to detect and better understand the nature of landslide in Georgia. The thesis is written in a cumulative form, composing a general introduction, three manuscripts and a summary and outlook chapter. In the present work, I measure the surface displacement due to active landslides with different interferometric synthetic aperture radar (InSAR) methods. The slow landslides (several cm per year) are well detectable with two-pass interferometry. In same time, the extremely slow landslides (several mm per year) could be detected only with time series InSAR techniques. I exemplify the success of InSAR techniques by showing hitherto unknown landslides, located in the central part of Georgia. Both, the landslide extent and displacement rate is quantified. Further, to determine a possible depth and position of potential sliding planes, inverse models were developed. Inverse modeling searches for parameters of source which can create observed displacement distribution. I also empirically estimate the volume of the investigated landslide using displacement distributions as derived from InSAR combined with morphology from an aerial photography. I adapted a volume formula for our case, and also combined available seismicity and precipitation data to analyze potential triggering factors. A governing question was: What causes landslide acceleration as observed in the InSAR data? The investigated area (central Georgia) is seismically highly active. As an additional product of the InSAR data analysis, a deformation area associated with the 7th September Mw=6.0 earthquake was found. Evidences of surface ruptures directly associated with the earthquake could not be found in the field, however, during and after the earthquake new landslides were observed. The thesis highlights that deformation from InSAR may help to map area prone landslides triggering by earthquake, potentially providing a technique that is of relevance for country wide landslide monitoring, especially as new satellite sensors will emerge in the coming years.
N2  - Erdrutsche zählen zu den größten Naturgefahren in Georgien, ein gebirgiges Land im Kaukasus. Eine systematische Überwachung und Analyse der Dynamik von Erdrutschen in Georgien ist bisher nicht vorhanden. Da Erdrutsche durch extrinsische Prozesse ausgelöst werden, wird ihre Analyse zusammen mit Niederschlag und Erdbeben zu einer besonderen Herausforderung. In dieser Dissertation beschreibe ich die Potenziale und Limitierungen der Fernerkundung für die Detektion und das Verständnis von Erdrutschen in Georgien. Die Arbeit ist in einer kumulativen Form geschrieben, und besteht aus einer allgemeinen Einführung, drei Manuskripten sowie einer Zusammenfassung und einem Ausblick. In der vorliegenden Arbeit, Gestimme ich die Oberflächenverschiebung von aktiven Erdrutschen mit Methoden der Radarinterferometrie (InSAR). Die langsamen Erdrutsche (cm pro Jahr) konnten im einfachen Vergleich zeitlich unterschiedlicher Radaraufnahmen (two-pass InSAR), gut nachgewiesen werden. Die extrem langsamen Erdrutsche (mm pro Jahr) konnten hingegen nur mit InSAR Zeitreihentechniken nachgewiesen werden. Der Erfolg der angewandten InSAR Techniken wird durch die erfolgreiche Identifikation von bisher unbekannten Erdrutschen in Zentral Georgien veranschaulicht. Sowohl das Ausmaß als auch die Verschiebungsrate der Erdrutsche wurden quantifiziert. Ferner, um die mögliche Tiefe und Lage von potentiellen Gleitflächen zu bestimmen, wurden inverse Modelle entwickelt. Inverse Modellierung sucht nach Parametern der Quelle, welche die beobachtete Verschiebungsverteilung reproduzieren können. Ferner habe ich anhand der ermittelten Verschiebungsverteilung aus InSAR in Verbindung mit der Morphologie aus Luftaufnahmen das Volumen der untersuchten Erdrutsche empirisch abgeleitet. Ich habe eine Volumenformel für unseren Fall angepasst, und die verfügbaren Datensätze bezüglich Seismizität und Niederschlag kombiniert, um potenzielle auslösende Faktoren zu analysieren. Eine leitende Frage hierbei war: Was sind die Ursachen für die Beschleunigung von Erdrutschen, wie sie in den InSAR Daten beobachtet werden konnte? Das Untersuchungsgebiet in Zentral Georgien ist seismisch sehr aktiv. Als zusätzlichen Produkt der InSAR Datenanalyse wurde ein Deformationsgebiet gefunden, welches im Zusammenhang mit dem Mw=6.0 Erdbeben vom 7. September 2009 zusammenhängt. Beweise für Oberflächenbrüche, die direkt mit dem Erdbeben zusammenhängen, konnten in dem Gebiet nicht gefunden werden, jedoch konnten während und nach dem Erdbeben neue Erdrutsche beobachtet werden. Die Dissertation unterstreicht, dass Verformungsinformationen aus InSAR Analysen helfen können ein Gebiet, welches von Erdbebeninduzierten Erdrutschen gefährdet ist, zu kartieren. Potenziell stellt InSAR eine Technik dar, die von Bedeutung für die landesweite Überwachung von Erdrutschen sein kann, insbesondere im Hinblick auf die neuen Satellitensensoren, die in den kommenden Jahren verfügbar sein werden.
KW  - Erdrutsch
KW  - Georgien
KW  - InSAR Datenanalyse
KW  - Landslide
KW  - remote sensing
KW  - Georgia
KW  - displacement
KW  - InSAR
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-70406
ER  - 
TY  - THES
A1  - Gutsch, Martin
T1  - Model-based analysis of climate change impacts on the productivity of oak-pine forests in Brandenburg
T1  - Modell-basierte Analyse der Auswirkungen des Klimawandels auf die Produktivität von Eichen-Kiefern-Mischbeständen in Brandenburg
N2  - The relationship between climate and forest productivity is an intensively studied subject in forest science. This Thesis is embedded within the general framework of future forest growth under climate change and its implications for the ongoing forest conversion. My objective is to investigate the future forest productivity at different spatial scales (from a single specific forest stand to aggregated information across Germany) with focus on oak-pine forests in the federal state of Brandenburg. The overarching question is: how are the oak-pine forests affected by climate change described by a variety of climate scenarios. I answer this question by using a model based analysis of tree growth processes and responses to different climate scenarios with emphasis on drought events. In addition, a method is developed which considers climate change uncertainty of forest management planning.
As a first 'screening' of climate change impacts on forest productivity, I calculated the change in net primary production on the base of a large set of climate scenarios for different tree species and the total area of Germany. Temperature increases up to 3 K lead to positive effects on the net primary production of all selected tree species. But, in water-limited regions this positive net primary production trend is dependent on the length of drought periods which results in a larger uncertainty regarding future forest productivity. One of the regions with the highest uncertainty of net primary production development is the federal state of Brandenburg.
To enhance the understanding and ability of model based analysis of tree growth sensitivity to drought stress two water uptake approaches in pure pine and mixed oak-pine stands are contrasted. The first water uptake approach consists of an empirical function for root water uptake. The second approach is more mechanistic and calculates the differences of soil water potential along a soil-plant-atmosphere continuum. I assumed the total root resistance to vary at low, medium and high total root resistance levels. For validation purposes three data sets on different tree growth relevant time scales are used. Results show that, except the mechanistic water uptake approach with high total root resistance, all transpiration outputs exceeded observed values. On the other hand high transpiration led to a better match of observed soil water content. The strongest correlation between simulated and observed annual tree ring width occurred with the mechanistic water uptake approach and high total root resistance. The findings highlight the importance of severe drought as a main reason for small diameter increment, best supported by the mechanistic water uptake approach with high root resistance. However, if all aspects of the data sets are considered no approach can be judged superior to the other. I conclude that the uncertainty of future productivity of water-limited forest ecosystems under changing environmental conditions is linked to simulated root water uptake.
Finally my study aimed at the impacts of climate change combined with management scenarios on an oak-pine forest to evaluate growth, biomass and the amount of harvested timber. The pine and the oak trees are 104 and 9 years old respectively. Three different management scenarios with different thinning intensities and different climate scenarios are used to simulate the performance of management strategies which explicitly account for the risks associated with achieving three predefined objectives (maximum carbon storage, maximum harvested timber, intermediate). I found out that in most cases there is no general management strategy which fits best to different objectives. The analysis of variance in the growth related model outputs showed an increase of climate uncertainty with increasing climate warming. Interestingly, the increase of climate-induced uncertainty is much higher from 2 to 3 K than from 0 to 2 K.
N2  - Diese Arbeit befasst sich mit der Modellierung der Produktivität von Eichen-Kiefern Mischbeständen mit besonderem Fokus auf das Bundesland Brandenburg. Es werden drei Hauptfragen bearbeitet: a) wie verhält sich die Produktivität der beiden Baumarten im Vergleich zu den beiden anderen Hauptbaumarten Fichte und Buche im gesamtdeutschen Vergleich unter verschiedenen Klimaszenarien, b) wie wichtig ist der Prozess der Wasseraufnahme über die Wurzeln bei der Modellierung der Produktivität unter Bedingungen von Trockenjahren, c) wie lassen sich Unsicherheiten durch Bewirtschaftung und Klimaszenarien in der Modellierung der Eichen-Kiefern Mischbestände und bei nachfolgenden Entscheidungsprozessen berücksichtigen?
Der methodische Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Modellierung. Im ersten Teil der Arbeit werden mit Hilfe von verschiedenen unabhängigen Umweltvariablen des Klimas und des Bodens Wirkungsbeziehungen zur Produktivität ermittelt, die Aussagen zur Veränderung der Produktivität in Abhängigkeit dieser Umweltvariablen erlauben. Damit können verschiedene Regionen in Deutschland auf ihre Sensitivität der Produktivität gegenüber verschiedenen Klimaszenarien hin untersucht werden. Im zweiten Teil werden innerhalb eines prozess-basierten Waldwachstumsmodell 4C zwei unterschiedliche Ansätze der Wasseraufnahme über die Wurzeln analysiert. Dabei werden Messdaten zur Transpiration, zu Bodenwassergehalten und zu Durchmesserzuwächsen auf Basis von Jahrringchronologien zur Überprüfung herangezogen. Der erste Ansatz ist eine empirisch abgeleitete Gleichung, die die Wasseraufnahme in Abhängigkeit des Wassergehalts beschreibt. Der zweite Ansatz berücksichtigt die unterschiedlichen Druckpotenziale sowie einzelne Widerstände entlang des Wasserflusses vom Boden über die Pflanze in die Atmosphäre. Im dritten Teil der Arbeit wird das Waldwachstumsmodell angewendet und eine Auswahlmethodik vorgestellt, die Entscheidungen bei Unsicherheit erlaubt. Dabei werden die vorhandenen Unsicherheiten, hervorgerufen durch Bewirtschaftung und Klima, in den Prozess der Entscheidungsfindung quantitativ mit einbezogen. Drei verschiedene Bewirtschaftungsstrategien, die unterschiedliche Durchforstungsstärken beinhalten, werden simuliert und ihr Erreichen von drei vorher festgelegten Ziele (maximale Kohlenstoffspeicherung im Bestand, maximale Holzernte, moderates Ziel hinsichtlich Kohlenstoffspeicherung und Holzernte) untersucht.
Bezogen auf die erste Frage ergibt die Arbeit zwei wesentliche Ergebnisse. Eine Temperaturerhöhung bis zu drei Kelvin bis 2060 führt zu positiven Ergebnissen in der Produktivität von Eichen-, Kiefern-, Buchen- und Fichtenbeständen. Allerdings ist in niederschlagsarmen Regionen, wie im nordostdeutschen Tiefland, dieser positive Trend stark abhängig von der Länge der Trockenperioden innerhalb der Vegetationszeit. Demzufolge ist die Produktivitätsveränderung der vier Baumarten im Land Brandenburg mit der höchsten Unsicherheit im Vergleich zu den anderen Bundesländern verbunden.
Zur zweiten Frage gibt die Arbeit zwei wesentliche Ergebnisse. Im Vergleich mit den Messdaten auf unterschiedlicher zeitlicher und physiologischer Ebene kann kein Ansatz ermittelt werden, der jeweils das bessere Ergebnis erzielt. Im Vergleich von Transpiration, Bodenwassergehalt und Trockenjahren ergeben sich zwar etwas bessere Ergebnisse für den prozess-basierten gegenüber dem empirischen Ansatz, doch sind diese sehr stark abhängig vom angenommenen Wurzelwiderstand. Dieser ist schwer zu bestimmen und verhindert bisher eine breite Anwendung des Ansatzes innerhalb der Waldwachstumsmodelle. Hier ist weiterer Forschungsbedarf vorhanden um bei der Modellierung der Auswirkungen von Trockenjahren auf die Produktivität die Modellunsicherheit zu verringern.
Für die letzte Frage ergeben sich ebenso interessante Ergebnisse. Keine Durchforstungsstrategie kann alle drei Zielstellungen erfüllen. Die Methodik erlaubt aber ein großes Maß an Objektivität beim Vergleich der unterschiedlichen Bewirtschaftungsstrategien unter der Unsicherheit der Klimaszenarien. Die Varianz, bezogen auf Ergebnisse zur Bestandesbiomasse, Holzernte und zum jährlichen Holzzuwachs, steigt mit steigender Klimaerwärmung. Dabei ist der Anstieg in der Varianz größer bei einem Temperaturanstieg von zwei Kelvin auf drei Kelvin als von null Kelvin auf zwei Kelvin. Das heißt, Auswirkungen einer Klimaerwärmung verlaufen hier nicht linear.
KW  - climate change
KW  - forest management
KW  - forest growth modelling
KW  - scenario analysis
KW  - water uptake
KW  - Klimawandel
KW  - Klimaauswirkung
KW  - Forstwirtschaft
KW  - Waldbewirtschaftung
KW  - Waldwachstumsmodellierung
KW  - Unsicherheit
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-97241
ER  - 
TY  - THES
A1  - Klauschies, Toni
T1  - Revealing causes and consequences of functional diversity using trait-based models
Y1  - 2016
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kalbe, Johannes
T1  - Stepping stones hominin dispersal out of Africa
BT  - pleistocene lakes and wetlands in the Levant
Y1  - 2016
ER  - 
TY  - THES
A1  - Simon, Sebastian
T1  - Der Einfluss der Koordination von Spurenelementen in silikatischen und aluminosilikatischen Schmelzen auf Elementverteilungsprozesse in magmatischen Systemen
T1  - The influence of trace element coordination in silicate and aluminosilicate melts on the element distribution processes in magmatic systems
N2  - Das Wissen um die lokale Struktur von Seltenen Erden Elementen (SEE) in silikatischen und aluminosilikatischen Schmelzen ist von fundamentalem Interesse für die Geochemie der magmatischen Prozesse, speziell wenn es um ein umfassendes Verständnis der Verteilungsprozesse von SEE in magmatischen Systemen geht. Es ist allgemein akzeptiert, dass die SEE-Verteilungsprozesse von Temperatur, Druck, Sauerstofffugazität (im Fall von polyvalenten Kationen) und der Kristallchemie kontrolliert werden. Allerdings ist wenig über den Einfluss der Schmelzzusammensetzung selbst bekannt. Ziel dieser Arbeit ist, eine Beziehung zwischen der Variation der SEE-Verteilung mit der Schmelzzusammensetzung und der Koordinationschemie dieser SEE in der Schmelze zu schaffen.

Dazu wurden Schmelzzusammensetzungen von Prowatke und Klemme (2005), welche eine deutliche Änderung der Verteilungskoeffizienten zwischen Titanit und Schmelze ausschließlich als Funktion der Schmelzzusammensetzung zeigen, sowie haplogranitische bzw. haplobasaltische Schmelzzusammensetzungen als Vertreter magmatischer Systeme mit La, Gd, Yb und Y dotiert und als Glas synthetisiert. Die Schmelzen variierten systematisch im Aluminiumsättigungsindex (ASI), welcher bei den Prowatke und Klemme (2005) Zusammensetzungen einen Bereich von 0.115 bis 0.768, bei den haplogranitischen Zusammensetzungen einen Bereich von 0.935 bis 1.785 und bei den haplobasaltischen Zusammensetzungen einen Bereich von 0.368 bis 1.010 abdeckt. Zusätzlich wurden die haplogranitischen Zusammensetzungen mit 4 % H2O synthetisiert, um den Einfluss von Wasser auf die lokale Umgebung von SEE zu studieren. Um Informationen über die lokalen Struktur von Gd, Yb und Y zu erhalten wurde die Röntgenabsorptionsspektroskopie angewendet. Dabei liefert die Untersuchung der Feinstruktur mittels der EXAFS-Spektroskopie (engl. Extended X-Ray Absorption Fine Structure) quantitative Informationen über die lokale Umgebung, während RIXS (engl. resonant inelastic X-ray scattering), sowie die daraus extrahierte hoch aufgelöste Nahkantenstruktur, XANES (engl. X-ray absorption near edge structure) qualitative Informationen über mögliche Koordinationsänderungen von La, Gd und Yb in den Gläsern liefert. Um mögliche Unterschiede der lokalen Struktur oberhalb der Glastransformationstemperatur (TG) zur Raumtemperatur zu untersuchen, wurden exemplarisch Hochtemperatur Y-EXAFS Untersuchungen durchgeführt.

Für die Auswertung der EXAFS-Messungen wurde ein neu eingeführter Histogramm-Fit verwendet, der auch nicht-symmetrische bzw. nichtgaußförmige Paarverteilungsfunktionen beschreiben kann, wie sie bei einem hohen Grad der Polymerisierung bzw. bei hohen Temperaturen auftreten können. Die Y-EXAFS-Spektren für die Prowatke und Klemme (2005) Zusammensetzungen zeigen mit Zunahme des ASI, eine Zunahme der Asymmetrie und Breite der Y-O Paarverteilungsfunktion, welche sich in sich in der Änderung der Koordinationszahl von 6 nach 8 und einer Zunahme des Y-O Abstand um 0.13Å manifestiert. Ein ähnlicher Trend lässt sich auch für die Gd- und Yb-EXAFS-Spektren beobachten. Die hoch aufgelösten XANESSpektren für La, Gd und Yb zeigen, dass sich die strukturellen Unterschiede zumindest halb-quantitativ bestimmen lassen. Dies gilt insbesondere für Änderungen im mittleren Abstand zu den Sauerstoffatomen. Im Vergleich zur EXAFS-Spektroskopie liefert XANES jedoch keine Informationen über die Form und Breite von Paarverteilungsfunktionen. Die Hochtemperatur EXAFS-Untersuchungen von Y zeigen Änderungen der lokalen Struktur oberhalb der Glasübergangstemperatur an, welche sich vordergründig auf eine thermisch induzierte Erhöhung des mittleren Y-O Abstandes zurückführen lassen. Allerdings zeigt ein Vergleich der Y-O Abstände für Zusammensetzungen mit einem ASI von 0.115 bzw. 0.755, ermittelt bei Raumtemperatur und TG, dass der im Glas beobachtete strukturelle Unterschied entlang der Zusammensetzungsserie in der Schmelze noch stärker ausfallen kann, als bisher für die Gläser angenommen wurde.

Die direkte Korrelation der Verteilungsdaten von Prowatke und Klemme (2005) mit den strukturellen Änderungen der Schmelzen offenbart für Y eine lineare Korrelation, wohingegen Yb und Gd eine nicht lineare Beziehung zeigen. Aufgrund seines Ionenradius und seiner Ladung wird das 6-fach koordinierte SEE in den niedriger polymerisierten Schmelzen bevorzugt durch nicht-brückenbildende Sauerstoffatome koordiniert, um stabile Konfigurationen zu bilden. In den höher polymerisierten Schmelzen mit ASI-Werten in der Nähe von 1 ist 6-fache Koordination nicht möglich, da fast nur noch brückenbildende Sauerstoffatome zur Verfügung stehen. Die Überbindung von brückenbildenden Sauerstoffatomen um das SEE wird durch Erhöhung der Koordinationszahl und des mittleren SEE-O Abstandes ausgeglichen. Dies bedeutet eine energetisch günstigere Konfiguration in den stärker depolymerisierten Zusammensetzungen, aus welcher die beobachtete Variation des Verteilungskoeffizienten resultiert, welcher sich jedoch für jedes Element stark unterscheidet. Für die haplogranitischen und haplobasaltischen Zusammensetzungen wurde mit Zunahme der Polymerisierung auch eine Zunahme der Koordinationszahl und des durchschnittlichen Bindungsabstands, einhergehend mit der Zunahme der Schiefe und der Asymmetrie der Paarverteilungsfunktion, beobachtet. Dies impliziert, dass das jeweilige SEE mit Zunahme der Polymerisierung auch inkompatibler in diesen Zusammensetzungen wird. Weiterhin zeigt die Zugabe von Wasser, dass die Schmelzen depolymerisieren, was in einer symmetrischeren Paarverteilungsfunktion resultiert, wodurch die Kompatibilität wieder zunimmt.

Zusammenfassend zeigt sich, dass die Veränderungen der Schmelzzusammensetzungen in einer Änderung der Polymerisierung der Schmelzen resultieren, die dann einen signifikanten Einfluss auf die lokale Umgebung der SEE hat. Die strukturellen Änderungen lassen sich direkt mit Verteilungsdaten korrelieren, die Trends unterscheiden sich aber stark zwischen leichten, mittleren und schweren SEE. Allerdings konnte diese Studie zeigen, in welcher Größenordnung die Änderungen liegen müssen, um einen signifikanten Einfluss auf den Verteilungskoeffizenten zu haben. Weiterhin zeigt sich, dass der Einfluss der Schmelzzusammensetzung auf die Verteilung der Spurenelemente mit Zunahme der Polymerisierung steigt und daher nicht vernachlässigt werden darf.
N2  - Knowledge of the local structure around rare earth elements (REE) in silicate and aluminosilicate melts is of fundamental interest for the geochemistry of magmatic processes, particularly for comprehensive understanding of the partitioning processes of REE in magmatic systems. It is generally accepted that mineral-melt partitioning of REE’s is controlled by temperature, pressure, oxygen fugacity (in case of polyvalent cations) and crystal chemistry but less is known about the influence of the melt composition. The aim of this thesis is to establish a relationship between the variation of the REE distribution with the melt composition and the coordination chemistry of this REE in the melt.

For this purpose, melt compositions used by Prowatke und Klemme (2005) which show a significant change in the partitioning coefficients between titanite and melt exclusively as a function of melt composition as well as haplogranitic and haplobasaltic melt compositions as a representative of the magmatic systems were doped with La , Gd , Yb and Y and synthesized as glass. The melt compositions systematically vary in aluminum saturationindex ( ASI ), from 0.115 to 0.768 for the Prowatke und Klemme (2005) compositions, from 0.935 to 1.785 for the the haplogranitic composition and from 0.368 to 1.010 for the haplobasaltic composition. Moreover, haplogranitic compositions were synthesized with 4 wt% H2O to study the influence of water on the local structure of REE. To gather information about the local structure of Gd, Yb and Y x-ray absorption spectroscopy was used. While extended x-ray absorption fine structure spectroscopy was used to gather quantitative information of the locale structure around the REE, resonate inelastic x-ray scattering (RIXS) and the extracted high resolution x-ray absorption near edge structure (XANES) was used to gather additional qualitative information on the local environment of La, Gd and Yb in the glasses. Additional high temperature in situ Y-EXAFS was performed to prove, if the local structure of Y above transition region (TG) corresponds to the local structure in the quenched melts.

For the analysis of the EXAFS data a new histogram fit was used, which could describe a non-symmetric respectively non-Gauss-shape pair  distribution function, as they may occur with a high degree of polymerization or at high temperatures. The results for Y in the Prowatke und Klemme (2005) compositions show an increase of the width and skewness of the Y-O pair distribution function with increasing polymerization, which goes along with an increase of the coordination number from 6 to 8 while average bond length increases by 0.13 Å. A similar trend is also observed for Gd- and Yb-EXAFS spectra. Furthermore, the high resolution XANES for La, Gd and Yb show that structural difference could be revealed, at least half qualitative, in particular for changes of the average bond length to the oxygen atoms. However, compared to the EXAFS method, this method does not provide information about the shape and width of pair distribution functions. The high temperature EXAFS investigation of Y reveal no significant changes in the local structure above TG except for the thermally induced increase in the average Y-O distance. A comparison of the Y-O distances for compositions with an ASI of 0.115 and 0.755 determined at room temperature and TG indicated that the structural changes in the glass along one composition series could be even stronger in the melts.

The direct correlation of the partitioning coefficient from Prowatke und Klemme (2005) with the structural changes in the glass reveals for Y a linear correlation, whereas Yb and Gd show a nonlinear relationship. Because of its ionic radius and charge, the REE is preferably 6-fold coordinated by nonbridging oxygen in low polymerized melts to form stable configurations. In highly polymerized melts with an ASI close to 1, 6-fold coordination is not possible because almost only bridging oxygens are available. The over bonding of bridging oxygen atoms around the REE will be compensated via increasing coordination number and the average REE-O distance. This means that the configuration in the more depolymerized compositions is energetically more favorable, so that the observed variation of the partitioning coefficient results from these differences, which is eventually different for each element. For the haplogranitic and haplobasaltic compositions an increase of the skewness and the asymmetry of the pair distribution function with increase of polymerization of the melt was observed which result in an increase of the coordination number and average distance. This implies, that the respective REE is also getting more incompatible with the increase of the asymmetry in this compositions. Furthermore, the addition of water shows that the melts depolymerize, which resulted in a more symmetrical pair distribution function by which the compatibility increases again.

Finally, the changes in melt composition result in a change of the polymerization of the melt, which has a significant impact on the local environment of the REE. The structural changes can be directly correlated with distribution data, but the trends differ significantly between light, medium and heavy REE. However, this study was able to show what structural change is required to have a significant impact on the partition coefficient. Furthermore, the influence of melt composition on the distribution of trace elements increase with increase of polymerization and should therefore not be neglected.
KW  - Geochemie
KW  - Spurenelementverteilung
KW  - lokale Struktur
KW  - Röntgenabsorptionspektroskopie
KW  - trace elements
KW  - local structure
KW  - x-ray absorption spectroscopy
KW  - asymmetric pair distribution function
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100932
ER  -