Earthquake strong motion simulated by stress drop models

Shallow strike slip earthquakes on vertical faults are modelled as two-dimensional antiplane strain ruptures in a uniformly prestressed homogeneous halfspace. Behind the rupture front, which is specified, the stress drops to a lower value. The elastodynamic boundary value problem is solved with a finite difference method. Several cases are studied, which include symmetric and one-directional rupture propagation, surface faulting, multiple events, variable rupture velocity, sticking and rebreaking of the fault plane. The time function of displacement, velocity and acceleration are interpreted as signals generated by events in the focus, namely starting, stopping and breaking through the surface of the rupture. The model explains peak velocity and peak acceleration in the near field of M5.5–6 earthquakes; which are typically about 0.2 m/s and 5 m/s² at 10 km epicentral distance, if the rupture velocity is close to the shear wave velocity. Sticking of the fault does not alter the accelerograms significantly, but it increases the seismic moment in simple events and decreases it in multiple events.Contribution No. 226, Geophysical Institute, University of Karlsruhe.     

Structure and dynamics of the stratosphere and mesosphere revealed by VHF radar investigations

Powerful VHF radars are capable of almost continuously monitoring the threedimensional velocity vector and the distribution of turbulence in the middle atmosphere, i.e. the stratosphere and mesosphere. Methods of radar investigations of the middle atmosphere are outlined and the basic parameters, mean and fluctuating velocities as well as reflectivity and persistency of atmospheric structures, are defined. Results of radar investigations are described which show that the tropopause level as well as a criterion on the stability of the lower stratosphere can be deduced. Besides mean wind velocities, VHF radars can measure instantaneous velocities due to acoustic gravity waves. The interaction of gravity waves with the background wind is discussed, and it is shown that cumulus convection is an effective source of gravity waves in the lower stratosphere. The vertical microstructure of the stratosphere, manifesting itself in thin stratified sheets in which temperature steps occur, is investigated by applying knowledge from investigations of the oceanic thermocline. Possible origins, like shear generation and lateral convection of the microstructure of the stratosphere, are discussed. Observations of gravity waves in the mesosphere are reviewed and their connection with turbulence structures is pointed out. Finally, some open questions which could be answered by further VHF radar investigations are summarized.     

Arsenopyrite and sphalerite as T-P indicators in sulfide ores from northern Sweden

The compositions of arsenopyrite and sphalerite from five Swedish metamorphosed Cu, Zn-sulfide deposits are related to T and P, according to the methods described by Kretschmar and Scott (1976) and Scott (1973). The As/S ratio of arsenopyrite indicates an equilibrium temperature around 400°C for all the deposits studied, whereas the sphalerite barometer shows pressures between 5 and 7 kb. The mineral assemblages of the bedrocks indicate a similar temperature but a lower pressure. A constant fs2 is probably only effective over distances of millimetres or a few centimetres in the samples studied. The fs2 has always been lower in the surrounding rocks than in the ores as indicated by a higher As/S in arsenopyrite, more FeS in sphalerites and the absence of pyrite.     

Untersuchungen an Riesgläsern

Zusammenfassung Untersuchungen und Überlegungen geologischer und mineralogischer Art erbrachten folgende neuen Erkenntnisse über die Entstehung der Flädle, der Suevite und.damit auch des ganzen Rieskessels:Eine niemals mit der Suevitmatrix verschweißte Oberfläche, Bruchstücke im Anstehenden, das rasche Verschwinden der Schlieren und Kristallfragmente, beim Wiederaufschmelzen beweisen neben dem Auftreten von Stishovit und den Hochdruckgläsern die außerordentlich rasche Abkühlung der Flädle. Weitere Anzeichen dafür können aus ihrem Oxydationsverhalten gewonnen werden. Die Flädle waren nach ihrem zum Teil 20 km langen Flug durch die Luft beim Aufprall bereits erkaltet.Lage und Ausbildung des Randwulstes, des schlierenreichen Außensaumes, die Einregelung der Blasen und die Striemung der Oberfläche zeigen, daß die Fluggeschwindigkeiten so groß waren, daß typische Ablationserscheinungen auftraten. Diese sind bis jetzt von vulkanischen Ereignissen unbekannt.Horizontale Einregelung der, Flädle, gleichbleibende Größenverhältnisse sowie überraschend eintöniger Çhemismus der Gläser stellen einzelne Förderschlote sehr stark in Frage. Die ständige Unterlagerung von Bunter Bresche der heutigen Suevitvorkommen ist ein weiteres Anzeichen für eine einstmals mehr oder weniger zusammenhängende Suevitdecke. Die radialen Flugrichtungen deuten auf ein gemeinsames Förderzentrum hin, das mit dem eigentlichen Explosionszentrum zusammenfällt. Die Anwesenheit von Coesit, Stishovit, isotropisiertem Quarz und Feldspat sowie der neu gefundenen Hochdruckgläser sind Beweise dafür, daß die Suevite keiner vulkanischen Nachphase zugeordnet werden können, sondern unmittelbar zur Rieskatastrophe gestellt werden müssen. Die Suevite flogen unmittelbar nach der Bunten Bresche als letztes Produkt der eigentlichen Rieskatastrophe aus dem Explosionszentrum und vervollständigen im Ries das Bild der inversen Lagerung. Die inverse Lagerung ist zwar kein Beweis für die Impact-Theorie, aber dennoch sehr charakteristisch für Meteoritenkrater.Aus dem Fe/FeVerhältnis der Gläser gelang es, Anhaltspunkte über die hohen Schmelztemperaturen während der Rieskatastrophe zu erhalten (1500°). Die Beobachtungen vonEl Goresy ergaben sogar Temperaturen über 1700° C. WieEl Goresy richtig betonte, sind diese bei Vulkanen nicht zu erwarten und als übergeologisch zu betrachten.Zu den bisher bekannten Hochdruckindikatoren wurden die Hochdruckgläser mit erhöhter. Dichte und Lichtbrechung hinzugefügt. Wie Stishovit, Coesit, isotropisierter Quarz und Feldspat konnten auch sie in vulkanischen Gläsern bisher nicht nachgewiesen werden. Das Auftreten dieser Hochdruck-indikatoren ist nach wie vor das stärkste Argument für die Impact-Theorie.Die tektonische Lage des Rieskessels kann nicht als Gegenargument für die Meteoritentheorie angeführt werden, da selbst eine vollkommen intakte Albtafel für die Drucke, wie sie im Ries eindeutig nachgewiesen sind, ein viel zu schwaches Widerlager abgegeben hätte. Außerdem stellt das Fehlen von Tridymit und Cristobalit eine phreatische Sprengung in Frage.

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Mineralogical and geological investigations concerning the glasses of the Ries-Basin, S-Germany, were made in order to clear the question, whether this large circular depression is caused by volcanic explosion or meteorite impact.The Ries-glasses consist, without a doubt, of molten. crystalline basement rocks, which are in S-Germany covered by 600 m of mesozoik sediments. These glasses are embedded in the so called Suevit, an uncommon breccia of molten material, crystalline and sedimentary rocks. This Suevit is considered to be a proof for volcanic events in the Ries-Basin.The Ries-glasses (Riesbombs, Flädle) show typical aerodynamic shapes and influences of ablation, caused by such high flying velocity as is unknown for volcanic bombs.Through field studies and chemical analysis the old theory, that nearly each Suevit-occurrence belongs to a single pipe, seems to be refuted. The genesis of the Suevit is presumably the following: As the last product of the Ries-explosion, the Suevit flew out of the crater and covered., as a more or less coherent veil, the sedimentary Bunte Bresche. What we see today are only remains of this veil. The inverse layering of the sedimentary breccias is an old fact. In this way, the Suevit seems to complete the inverse layering of all Ries-breccias.Melting experiments show, that the Ries basement rocks were heated rapidly and then cooled instantly. The quenching of the Ries-melt has been confirmed by different observations.The monoton chemism of the Ries-glasses from different localities demonstrates, that a homogeneous basement complex was molten, presumably a gneisic one. Through the Fe/Fe. ratio of glasses and crystalline inclusions we get a hint about the temperatures during the Ries-catastrophe (about 1500°C). Ni- and Co-contents arc neither pro nor Contra an impact origin.By remelting the Ries-glasses, real high-presure-glasses were found, which are a further proof for the very high pressures during the Ries-explosion. They arc together with coesite, stishovite, isotropic quartz and felspar the strongest argument for the impact origin.These investigations and some considerations to volcanic arguments lead us to the conclusion, that the Ries-basin was caused by meteorite impact.

     

Deckgebirgstektonik und vulkanische Förderzonen in Nordost-Bayern

Zusammenfassung Die germanotype Zerlegung setzt am Ende des Jura ein. Zeitpunkt, Häufigkeit und Intensität der wirksamen Phasen wechselt in den einzelnen Bereichen und erzeugt teilweise schwer entwirrbare Interferenzbilder von Beulungen und Brüchen. Der basaltische Vulkanismus reicht vom Miozän bis zum Plio-Pleistozän.Förderschlote sind an vor-basaltisch geprägte Beulungszentren gebunden. Die Gänge verfüllen synbasaltische Raumangebote längs vorbasaltisch angelegten Kluftflächen. p]Die erschlossenen Förderzonen lassen aus Füllung und Verbandsverhältnissen den Ausräumungsprozeß als sukzessive mechanische Verdrängung rekonstruieren, ähnlich wie in der Uracher Alb.

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Germanotype orogenesis started in the end of the Jurassic. Regional units differ with time, frequency and effect of orogenetic phases. Some units show complex combinations of upfolding and faulting. Basaltic volcanism lasted from the miocene to the plio-pleistocene period.Vents are connected with the centres of pre-basaltic upfolding. Dikes filled syn-basaltic tension-fissures using pre-basaltic joint planes.Vents formed by an intrusive process of increasing mechanical emplacement just like the necks in the Swabian Alb.

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Résumé Les phases qui ont lieu depuis le tournant Jurassique-Crétacé varient en âge, nombre et intensité suivant les lieux, ce qui cause parfois une tectonique très compliquée. Le volcanisme, surtout basaltique, commence au Miocène et se termine au Plio-Pléistocène.Dans la plupart des cas, les cheminées apparaissent au centre de voûtes d'un âge pré-basaltique. Les dykes suivent l'espace tectonique synbasaltique le long de joints de séparation pré-basaltiques.Si le super-stockwerk volcanique est érodé, le contenu et l'entourage des cheminées permettent de connaître le mode d'épanchement, délogement successif et mécanique comparable au processus de la Uracher Alb.

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Zur Stratigraphie und Tektonik des Paläozoikums der algerischen Ostsahara

Zusammenfassung Es wird versucht, das Material aus den Bohrarchiven der Abteilung Erdöl und Erdgas der Gelsenkirchener Bergwerks-Aktien-Gesellschaft, Essen, in tektonischer, paläogeographischer und fazieller Hinsicht auszudeuten, wobei eine Beschränkung auf das Paläozoikum im Hinblick auf die reiche Ölführung dieser Schichten im ostalgerischen Raum eingehalten wird.Neben einer stratigraphischen Tabelle und Strukturkarten des Top Basement und Top Paläozoikum und einer Mächtigkeitskarte des Gesamtpaläozoikums wird eine abgedeckte geologische Karte des Paläozoikums dieses Raumes gegeben.

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It has been attempted to interpret the material from the drilling archives of the Erdöl und Erdgas department of the Gelsenkirchener Bergwerks-Aktien-Gesellschaft, Essen, with regard to the tectonic and to the paleogeographic particulars and to the facies. This study was restricted to the palaeozoic, these strata being rich in oil in the East-Algerian district.Besides a stratigraphic table and structural maps of top basement and top palaeozoic and an isopach map of the total palaeozoic a map is given which takes off the strata above the unconformity of this district.

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Résumé On a essayé d'interpréter la matière résultant des archives de forage de la section Erdöl und Erdgas de la Gelsenkirchener Bergwerks-Aktien-Gesellschaft, Essen, en tenant compte des données tectoniques et paleogeographiques et du faciès. On s'est restreint au paléozoique, ces couches étant riches en huile dans l'est du territoire algérien.A côté d'un tableau stratigraphique et des cartes structurelles du top basement et du top paléozoique et d'une carte isopaque du paléozoique total on donne une carte qui enlève les couches audessus de la discontinuité hercynienne de ce territoire.

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Die Veröffentlichung der vorliegenden Arbeit, die einen Auszug aus der Dissertation des Autors an der Universität Würzburg darstellt, erfolgt mit freundlicher Genehmigung der Gelsenkirchener Bergwerks-AG., Essen, wofür ich aufrichtig danke.     

Buchbesprechungen

Ohne Zusammenfassung     

Die Stratigraphische Einordnung der Ophiolithe des Nordapennins

Zusammenfassung Die Ophiolithe des Nordapennins werden nach ihrem Alter in verschiedene Gruppen eingeteilt. Nur im Gebiet nördlich von Genua und längs des Küstenstreifens zwischen Sestri Levante und Levanto läßt sich die alte Anschauung eines oberjurassischen bis tief unterkretazischen Alters der Ophiolithe rechtfertigen. In dem noch verbleibenden Gebiet konnte für einzelne Vorkommen ein wesentlich jüngeres Alter (O.-Alb bis U.-Turon) wahrscheinlich gemacht werden. Von Bedeutung für diese Alterseinstufungen waren die fast alle Ophiolithvorkommen begleitenden Brekzien, die in einzelnen Typen untergliedert und beschrieben werden.

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Northern Apennitie Ophiolites are subdivided by their age. North of Genoa and along the coast between Sestri Levante and Levanto only, the rocks are Upper Jurassic or Lowest Cretaceous of age; the remaining area shows an Upper Albian to Lower Turonian age of ophiolithes.

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Résumé Les ophiolites des Apennins septentrionaux sont, suivant leur âge, subdivisés en différents groupes. C'est seulement dans la région au Nord de Gênes et le long de la bande côtière entre Sestri Levante et Levanto que se vérifie pour les ophiolites l'ancienne conception d'un âge allant du Jurassique supérieur à la base du Crétacé inférieur. Dans le territoire restant on peut attribuer à certains affleurements un âge notablement plus récent (Albien supérieur jusqu'au Turonvien inférieur). Pour fixer cet âge, on s'est appuyé sur les brèches qui accompagnent la plupart des ophiolites; ces brèches ont été décrites et subdivisées en quelques types.

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Riassunto Le ofioliti dell'Appennino Settentrionale si suddividono in due gruppi secondo la loro età. Solo per la zone Nord di Genova e la striscia costiera tra Sestri L. é Levanto vale la vecchia opinione sull'età supragiurassica-infracretacea delle ofioliti. Nelle altre parti dell'Appennino si può attribuire a certi affioramenti con molta probabilità un'età molto più recente (Albiano Sup. - Turoniano inf.). Di grande importanza per una tale datazione si dimostrarono le brecce, per lo più sedimentarie, che circondano quasi tutte le masse ofiolitiche e che si intercalano a sedimenti fossiliferi o ne contengono frammenti. Vengono descritti alcuni tipi litologici di queste brecce.

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