A Discussion of IGS Solutions and Their Impact on Geodetic and Geophysical Applications

The International Association of Geodesy officially established the International GPS Service (IGS) on Janaury 1, 1994. Its prime objective is to provide support and a rerefence system for a wide variety of scientific and practical applications involving GPS. To fulfill its role the IGS also generates, in addition to its fundamental products (orbital/staion positions and consistent Earth orientation parameters), additional reference-system products providing the necessary infrastructure, standards, and means of calibrations for timing and various atmospheric applications of GPS. The generation and efficient application of IGS products and their impact on a number of positioning and atmospheric applications, including low earth orbit satellites, is reviewed and discussed. @ 1998 John Wiley & Sons, Inc.     

Strain determination from the measurement of pebble shapes

Cross-sections of pebbles or other near-ellipsoidal bodies in rocks can be measured in three planes, conveniently chosen orthogonal to each other, but otherwise oriented arbitrarily. The three sets of measurements, referred to a single Cartesian coordinate system, can in principle be used to calculate the average pebble shape. Some of these measurements, however, are necessarily redundant and, generally, not compatible without adjustments for the distribution of an error. The calculation of the average ellipsoid is developed, as is that of the strain which transforms an original sphere into such an ellipsoid. This calculation involves the distribution by a weighted least-squares method of the error due to redundancy and leads to the assignment of an estimated error to each of the second-rank tensor components of the strain. The assumption is made that, after being referred to the common coordinate system, the measured values for each tensor component have a normal distribution. This assumption may not always be correct but could be tested before this method is used.     

Eodiagenetische Vorgänge bei der Bildung von Salinargesteinen

Zusammenfassung Chemische Präzipitate bleiben als Sedimente nur so lange erhalten, als sie mit der darüberstehenden Lösung, dem Bodenwasser des Salinarbeckens, im chemischen Gleichgewicht stehen. Die in dem Laugenkörper solcher Meeresbecken bestehenden, horizontalen Dichtegrenzen, die auf Konzentrationsunterschieden beruhen, können sich durch klimatische, meeresgeographische u. a. Veränderungen vertikal verschieben. Dadurch ist das Sediment (der Bodenkörper) Umbildungen ausgesetzt. Verdünnung der Lauge bringt entweder totale Wiederauflösung oder selektive Rücklösung der leichtestlöslichen Sediment-Anteile mit sich: durch NaCl-Auflösung bei Haliten ein tonig-anhydritisches Residuum (hardground), Sylvinitisierung (bis Halitisierung) durch Ent-Carnallitisierung (MgCl₂-Wegführung) bei Kalisalzen. Tiefgreifende Umkristallisationen und Entstehung von polygonalen Pfeilern erheblicher Tiefenerstreckung sprechen für Stillstand der Sedimentation und für subaquatische Verkarstung. Auf mechanische Umformungen durch Wellenschlag gehen wohl Augensalze und Knollenanhydrite zurück (Tempestite). An paläogeographisch geeigneten Positionen entstanden durch Gleitbewegungen (slumping) Breccienbänke und Falten erheblichen Ausmaßes in Anhydriten und Kalisalzen. Alle diese Vorgänge werden in das früheste Stadium der Diagenese eingeordnet.Zur Vermeidung der aus zwei verschiedenen Sprachen zusammengesetzten Wortkombination Frühdiagenese wird die BezeichnungEodiagense hiermit in Vorschlag gebracht.

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Chemical deposits are only preserved as sediments when they are in chemical equilibrium with the lowermost part of the brine basin. The brine bedding, caused by density, or concentration respectively, can be disturbed by changes of climate, by currents a. s. o. When the brine boundaries are shifted in vertical direction the bottom sediment may be transformed. A thinning of the brine will give rise either to total re-dissolution or to any selective removal of the highest soluble substance, f. i. NaCl from rock salt, by leaving anhydritic or marly residuals (hardground), or MgCl₂ from Carnallite, by leaving Sylvite etc. Breaks within the progressive sedimentation produce polygonal structures reaching several meters down into the pre-existing halite sediment. And thatone may be recrystallized in big scale. Physical influence, as movement in the waterbody by wind and waves, gave rise to so-called augensalz, fragmental anhydrites a. s. o. Brecciated anhydrites as well as huge creeping folds in anhydrites and in potash beds have to be explaned by slumping.All these transformations are caused by early diagenesis. For avoiding the term early diagenesis≓ which is composed by 2 words of different languages, the wordEodiagenesis is proposed herewith.

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Résumé Les sédiments chimiques ne sont conservés qu'aussi longtemps qu'ils sont en équilibre chimique avec la partie basale de la saumure qui se trouve au-dessus d'eux. Les plans de stratification, dûs aux différences de densité liées à la concentration en sels dans la saumure peuvent se déplacer verticalement sous l'action d'influences climatiques, océaniques, tectoniques etc., ce qui expose le sédiment déposé à des transformations. Une dilution de la saumure peut provoquer une redissolution totale ou une dissolution sélective des sels suivant leur solubilité. Par example: dans les halites normales, la solubilisation du NaCl laissera comme résidu un »hardground« composé d'une substance argiloanhydritique; dans les sels potassique, par la dissolution sélective du MgCl₂, la carnallitite sera transformée en sylvinite. — Dans nombre de gisements de halite des structures en pilliers polygonaux de quelques mètres de puissance, où la halite peut Être complètement récrystallisée sont probablement à attribuer à un arrÊt de la sédimentation et à une karstification.Des textures »conglomératiques« observées dans les anhydrites et dans les halites (»Knollenanhydrit«, »Augensalz«), sont à rapporter à l'action des vagues et pourraient donc Être des »tempestites«. Des bancs bréchoides et les plis d'ampleur considérable dans les anhydrites et les sels potassiques ne peuvent Être expliqués que par des glissements subaquatiques.Tous ces événements sont à classer dans un stade très précoce de la diagénèse. Pour éviter le terme de »Frühdiagenese« qui provient de deux langues différentes, il est proposé ici, de désigner ces changements diagénétique précoces sous le nom de »éodiagénèse«.

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Thermal metamorphism of primitive meteorites—IX. On the mechanism of trace element loss from Allende heated up to 1400° C

We report data for Ag, Bi, Cd, Co, Cs, Ga, In, Se, Te, Tl and Zn determined by neutron activation in Allende samples heated for one week at 100° increments in the 1000–1400°C range in a low pressure (initially 10^?5atmH₂) environment using an apparatus of novel design. In the extremes, concentrations of these trace elements—initially present at ppm-ppb levels—in unheated material are lowered even farther by factors of 10^?4–10^?5 over a broad temperature span. Loss of some elements above 1000°C extends trends evident below 1000°C; loss of others is even more extreme. On Arrhenius diagrams some elements exhibit but one apparent activation energy over the entire temperature span of loss while others exhibit 2 or 3, each operative in a particular temperature region. These discontinuities seem related to mineralogic/petrologic alteration and probably reflect differences in diffusion mechanism rather than siting differences. The extension of previous experiments into the temperature regime postulated for chondritic differentiation should lead to a better understanding of the evolution of meteoritic parent bodies.     

Zur geomagnetischen Tiefensondierung

Zusammenfassung Eine Kurvenvergleichsmethode zur Interpretation räumlicher Induktions-pfeilprofile wird unter der Voraussetzung entwickelt, dass die Verteilung der von den geomagnetischen Variationen im Erdinnern induzierten Ströme linear ist. Sie gründet sich auf die lineare Abhängigkeit der Länge des Induktionspfeils von der vertikalen Komponente des Biot-Savartschen Gesetzes. Die Frequenzabhängigkeit des Induktionspfeiles ermöglicht die Angabe eines für die Leitfähigkeitsstruktur charakteristischen Widerstandes und einer Induktivität. Wird zur Bestimmung von Induktionspfeilen das gesamte Horizontalfeld benutzt, so geht die Linearität der Beziehung zwischen Pfeillänge und Ortsfunktion verloren. Für eine Reihe von Strommodellen werden derartige Ortsfunktionenp _z berechnet und diskutiert. Sie dienen als Beispiele von Musterkurven für die entwickelte Interpretationsmethode.

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Summary One curve-matching method is developed in order to interprete the geomagnetic induction arrow profiles when the distribution of telluric currents in the underground is assumed to be linear. It bases on the linear dependence of the lengths of the induction arrows from the vertical component of the Biot-Savarts Law, which is a function of the radius vector. This is valid when the inducing field has only a horizontal component and the induced horizontal field is zero. In case that the model approximates the current distribution one gets a resistivity and an inductivity from the dependence of frequency of the induction arrows. Some model curves concerning several current distributions are drawn and discussed.

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Mitteilung aus dem Geomagnetischen Institut der DAW, Potsdam, Nr. 212.     

Die Darstellung des geomagnetischen Potentials zur Epoche 1945,0 durch eine Entwicklung nach Kugelfunktionen bis zur 15. Ordnung

Zusammenfassung Es werden die Ergebnisse einer Berechnung des geomagnetischen Potentials in Form einer Reihenentwicklung nach Kugelfunktionen bis zur 15. Ordnung auf Grund der magnetischen Weltkarten für die Epoche 1945,0 vonE. H. Vestine und andern vorgelegt. Bei der Ableitung des Potentialausdrucks nach der Methode der kleinsten Quadrate wurden die Orthogonalitätseigenschaften der Kugelflächenfunktionen vollständig ausgenutzt.

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Summary The results of the analysis of the main geomagnetic field for the epoch 1945.0 in a series of spherical harmonics to the 15th degree are presented. The analysis is based on the world magnetic charts derived byVestine et al. The coefficients of the potential are calculated by least-squares approximation taking advantage of the orthogonality of the spherical harmonics over discrete ranges.

     

Über die Voraussage zeitlich gemittelter Höhenkarten für Zwecke mittelfristiger Wetterprognosen

Zusammenfassung Eine Überprüfung der vonNamias abgeleiteten Formel zur Konstruktion sogenannter Trendkarten an Hand 20 ausgewählter Höhenkarten in der Zeit vom November 1955 bis Mai 1956 ergab eine vollkommene Bestätigung der vonNamias für Amerika angegebenen Korrelationskoeffizienten und des Faktors der entsprechenden Regressionsgleichung für den mitteleuropäischen Raum, obwohl die Untersuchungen sich auf die 850 mb-Topographie bezogen zum Unterschied vonNamias, der die 700 mb-Fläche zugrunde legte. Durch eine sinngemäße Kombination der in der synoptischen Praxis üblichen Konstruktionsmethode für 24 stündige Vorhersagekarten mit statistischen Überlegungen über die Abweichungen vom Normalwert gelingt die Ableitung einer Prognosenformel für eine dreitägige Mittelkarte, die als Grundlage für mittelfristige Wetterprognosen (Halbwochenprognosen) Verwendung findet. Die Formel weist gegenüber der Trendformel vonNamias den Vorteil auf, daß sie mit praktisch derselben Treffergenauigkeit einen wesentlich größeren Vorhersagezeitraum erfaßt.

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Summary Using 20 different contour charts during the period from November 1955 to May 1956 the formula for the construction of socalled trendcharts, primarily derived byNamias, has been verified for Central Europe though the investigations were based upon data from the 850 mb-level instead of the 700 mb-level used byNamias. Through a combination of the synoptic method for construction of forecast maps 24 hours in advance with statistic considerations about the departure from normals a formula is finally derived for a forecast of a three day mean chart. This formula has been successfully used for an extended forecast half week in advance. The described method shows an essential improvement upon theNamias procedure since a much greater forecast period can be obtained with almost the same accuracy.

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Résumé La formule établie parNamias en vue de construire les cartes d'évolution a fait l'objet d'un examen critique fondé sur la discussion de vingt cartes d'altitude de la période de novembre 1955 à mai 1956. Les valeurs des coefficients de corrélation données par cet auteur pour l'Amérique du Nord ainsi que le coefficient de l'équation de régression correspondante ont été confirmés pour l'espace européen, bien que les topographies étudieés n'aient pas été les mêmes (850 mb au lieu de 700 mb). Combinant les méthodes usuelles de construction des cartes de prévision de vingt-quatre heures à des critères statistiques d'écart à la normale, l'auteur établit une formule de prévision destinée à calculer une carte moyenne de trois jours servant de base à la prévision à moyenne échéance. Cette formule présente sur celle deNamias l'avantage d'atteindre une plus longue période de prévision avec une égale exactitude.

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Herrn Prof. Dr.H. Ficker zum 75. Geburtstag gewidmet.     

Central Europe: Active or residual tectonic stresses

The regional stress field in the Western Alps and their northern foreland has been investigated byin situ stress determinations. More than 600 strain relief measurements were made with resistance strain gages in boreholes carried out in mines, tunnels and quarries. The stresses calculated and data obtained from other papers were used to get a detailed idea of the stress conditions in Central Europe.The measurements confirm a continuous flux of compressive stress from the Alps to the northern foreland east of the Rhinegraben. The largest stresses are observed in the Central Alps, the lowest in the Rhinegraben rift system. The horizontal stresses exceed at nearly all places the vertical ones. Evidently the excess of horizontal stress is generated by active plate tectonics in the Alps. A tectonic model to explain the observed stress pattern is presented.