Vorwort der Redaktion... 3 Seismische Inversion - Nutzen von 2D- und 3D-Modellen... 4

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1 Vorwort der Redaktion Seismische Inversion - Nutzen von 2D- und 3D-Modellen NACHRICHTEN AUS DER GESELLSCHAFT Geodynamik-Workshop 2008 in Neustadt an der Weinstraße, Workshop des Arbeitskreises Induzierte Polarisation in Braunschweig Nachrichten des Schatzmeisters AUS DEM ARCHIV 50 Jahre Protonenmagnetometer in Deutschland VERSCHIEDENES Mintrop-Kugel fällt wieder an der Wiechertschen Erdbebenwarte 19 System Erde-Mensch Handlungsoptionen und Managementstrategien für die Zukunft Herbsttagung des Arbeitskreises Geodäsie/Geophysik Fachgespräch Geophysik und Barrieresysteme Oktober 2008 in Leipzig XIII. Seminar Hochauflösende Geoelektrik Oktober 2008 in Leipzig Stellenausschreibungen Geophysikalische Lehrveranstaltungen an den 3 deutschsprachigen Universitäten und Hochschulen Nr. 3/2008 im Wintersemester 2008 / ISSN

2 IMPRESSUM Herausgeber: Deutsche Geophysikalische Gesellschaft Redaktion: Dipl.-Geophys. Michael Grinat GGA-Institut Stilleweg Hannover Tel.: (+49) michael.grinat@gga-hannover.de Druck: Druckservice Uwe Grube, Hirzenhain-Glashütten Dr. Silke Hock GGA-Institut Stilleweg Hannover Tel.: (+49) silke.hock@gga-hannover.de Dr. Diethelm Kaiser Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe Stilleweg Hannover Tel.: (+49) Diethelm.Kaiser@bgr.de Beiträge für die DGG-Mitteilungen sind aus allen Bereichen der Geophysik und der angrenzenden Fachgebiete erwünscht. Im Vordergrund stehen aktuelle Berichterstattung über wissenschaftliche Projekte und Tagungen sowie Beiträge mit einem stärkeren Übersichtscharakter. Berichte und Informationen aus den Institutionen und aus der Gesellschaft mit ihren Arbeitskreisen kommen regelmäßig hinzu, ebenso Buchbesprechungen und Diskussionsbeiträge. Wissenschaftliche Beiträge werden einer Begutachtung seitens der Redaktion, der Vorstands- und Beiratsmitglieder oder der Arbeitskreissprecher unterzogen. Die DGG-Mitteilungen sind als Zeitschrift zitierfähig. Bitte senden Sie Ihre Texte möglichst als ASCII-File oder als Word-Datei entweder auf Diskette/CD- Rom oder per an die Redaktion. Verwenden Sie nach Möglichkeit die Dokumentenvorlage, die auf den DGG-Internetseiten unter Rote Blätter oder von der Redaktion erhältlich ist. Zeichnungen und Bilder liefern Sie bitte separat in druckfertigem Format, Vektorgrafiken als PDF-Dateien (mit eingebetteten Schriften), Fotos als Tiff-, JPEG- oder PDF-Dateien. Vorstand der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft e.v.: Präsidium: (Adresse der Geschäftsstelle siehe Geschäftsführer) Prof. Dr. Hans-Joachim Kümpel (Präsident) Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe Stilleweg Hannover Hans-Joachim.Kuempel@bgr.de Prof. Dr. Harro Schmeling (Vizepräsident) Johann Wolfgang Goethe-Universität Institut für Geowissenschaften, Facheinheit Geophysik Altenhöferallee Frankfurt am Main schmeling@geophysik.uni-frankfurt.de Prof. Dr. Ugur Yaramanci (designierter Präsident) Institut für Geowissenschaftliche Gemeinschaftsaufgaben Stilleweg Hannover Ugur.Yaramanci@gga-hannover.de Dr. Alexander Rudloff (Schatzmeister) GeoForschungsZentrum Potsdam Telegrafenberg Potsdam rudloff@gfz-potsdam.de Diplom-Geophysiker Birger Lühr (komm. Geschäftsführer) GeoForschungsZentrum Potsdam Telegrafenberg, E Potsdam ase@gfz-potsdam.de Beirat: Dr. Udo Barckhausen Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe Stilleweg Hannover udo.barckhausen@bgr.de Prof. Dr. Thomas Bohlen TU Bergakademie Freiberg Institut für Geophysik Zeunerstr Freiberg tbohlen@geophysik.tu-freiberg.de Dr. Heinz-Jürgen Brink Hindenburgstr Hannover @t-online.de Dr. Christian Bücker RWE Dea AG Überseering Hamburg christian.buecker@rwe.com Prof. Dr. Torsten Dahm Universität Hamburg Institut für Geophysik Bundesstraße Hamburg torsten.dahm@zmaw.de Tobias Horstmann Universität Karlsruhe Institut für Geophysik Hertzstr Karlsruhe studentensprecher@geophysikstudenten.de Dr. Thomas Günther Institut für Geowissenschaftliche Gemeinschaftsaufgaben Stilleweg Hannover thomas.guenther@gga-hannover.de Prof. Dr. Charlotte Krawczyk Institut für Geowissenschaftliche Gemeinschaftsaufgaben Stilleweg Hannover lotte@gga-hannover.de Dr. Nina Kukowski GeoForschungsZentrum Potsdam Telegrafenberg Potsdam nina@gfz-potsdam.de Dr. Bodo Lehmann DMT GmbH & Co. KG Am Technologiepark Essen bodo.lehmann@dmt.de Dr. Johannes Schweitzer NORSAR P.O. Box Kjeller Norwegen johannes.schweitzer@norsar.no Alle Mitglieder des Vorstandes stehen Ihnen bei Fragen und Vorschlägen gerne zur Verfügung. DGG-Homepage: DGG-Archiv: Universität Leipzig, Institut für Geophysik und Geologie, Talstr. 35, Leipzig, Dr. M. Boerngen, geoarchiv@uni-leipzig.de. 2 DGG-Mittlg. 3/2007

3 Vorwort der Redaktion Liebe Leserin, lieber Leser, vor Ihnen liegt die dritte und letzte Ausgabe der DGG-Mitteilungen im Jahr Im Dezember wird Ihnen erstmalig eine Ausgabe des Nachrichtenheftes GMIT (Geowissenschaftliche Mitteilungen) zugehen. Wie auf der Mitgliederversammlung in Freiberg am 5. März dieses Jahres vereinbart, wird sich die DGG zunächst für drei Jahre an der Herausgabe von zwei der vier GMIT-Hefte pro Jahr beteiligen. Der Verzicht auf ein Heft der DGG-Mitteilungen ermöglicht dabei eine kostenneutrale Beteiligung an zwei GMIT-Heften. Vorgesehen ist, dass sich die DGG an den im Juni und Dezember erscheinenden Heften beteiligt. Sollten Sie GMIT noch nicht kennen: Lassen Sie sich überraschen, was der Berufsverband Deutscher Geowissenschaftler, die Deutsche Gesellschaft für Geowissenschaften, die Deutsche Mineralogische Gesellschaft, die Deutsche Quartärvereinigung, die Geologische Vereinigung und die Paläontologische Gesellschaft mitzuteilen haben. Die DGG-Mitteilungen werden in Zukunft mit drei Ausgaben pro Jahr erscheinen. Das Januar- Heft wird dabei u.a. gebündelt Informationen zur bevorstehenden Jahrestagung enthalten, das für Mai/Juni vorgesehene Heft blickt dann auf diese Jahrestagung zurück und soll die Liste der Lehrveranstaltungen des Sommersemesters und die Liste der geophysikalisch ausgerichteten Abschlussarbeiten des vorangegangenen Jahres beinhalten, das Oktober-Heft wird dann die Lehrveranstaltungen des Wintersemesters und - wie in dieser Ausgabe für die Jahrestagung 2009 in Kiel - die Einladung zur nächsten Jahrestagung enthalten. Natürlich können wir weder die DGG-Mitteilungen noch GMIT ohne Sie erstellen. Wir möchten Sie zum Einsenden eines Beitrags ermuntern, denn die Roten Hefte erreichen eine Geophysiker-Gemeinde mit über 1000 Mitgliedern und GMIT hat eine Auflage von über 8000 Exemplaren! Während uns Beiträge für GMIT jeweils spätestens etwa 6 Wochen vor Erscheinen des Heftes vorliegen müssen (Redaktionsschluss für das Juni-Heft ist z.b. der 15. April), werden wir uns aber auch zukünftig bemühen, für die DGG-Mitteilungen kurzfristig Beiträge ins aktuelle Heft aufzunehmen. Zum Abschluss möchten wir Sie noch einmal an den im Heft 2/2008 erschienenen Aufruf zum Einreichen von Vorschlägen für die 2009 zu vergebenden Preise der DGG hinweisen und Sie bitten, bis zum 1. Dezember 2008 dem Präsidium der DGG geeignete Kandidatinnen und Kandidaten zu benennen. Für das Lesen des vor Ihnen liegenden Heftes 3/2008 wünschen wir Ihnen viel Freude. Ihr Redaktionsteam Michael Grinat, Silke Hock & Diethelm Kaiser Heft-Nr. DGG- Mitteilungen Erscheinungsmonat Heft-Nr. GMIT 1 Januar / (Februar) 1 Erscheinungsmonat mit DGG-Beteiligung 2 Mai / Juni / (Juli) 2 Juni 3 (September) / Oktober 3 4 Dezember 3/2008 DGG-Mittlg. 3

4 Seismische Inversion - Nutzen von 2D- und 3D-Modellen Daniela Kink, Leoben, Silke Hock, Hannover (vormals Leoben) & ALP 2002 Working Group Es stellt sich immer wieder die Frage, ob es Sinn hat, aus einem (seismischen) 3D-Datensatz 2D-Modelle mittels 2D-Inversionsmethoden (im weiteren Sinne, d.h. einschließlich 2D-Vorwärtsmodellierungen) aus 2D-Subdatensätzen zu erstellen, erst recht, wenn schon ein 3D-Modell existiert. Eine mögliche positive Argumentationskette hierfür könnte sein: das 3D-Modell aus der Tomographie muss den kompletten (sehr großräumigen) Datensatz anpassen, was die Wahl der Gittergröße beinhaltet, die Gittergröße für die 3D-Inversion muss größer gewählt werden (= niedrigere Auflösung), um den kompletten Datensatz invertieren zu können, während für einzelne Subdatensätze höhere Modellauflösungen möglich sind und somit Detailuntersuchungen gemacht werden können, die 2D-Modellierung konzentriert sich auf den Subdatensatz, d.h. der Ausschnitt wird optimal und nur unter Berücksichtigung von Schnittpunkten mit benachbarten Linien angepasst. Dieses Thema wird im Folgenden an der seismischen Linie ALP05 aus dem ALP 2002-Datensatz aufgezeigt. 3D-Modellschnitt für Profil ALP05 Bei ALP 2002 handelt es sich um ein seismisches Großexperiment (BRÜCKL et al. 2003), bei dem im Jahr 2002 seismische 3D-Weitwinkel-Refraktions- und Reflexionsmessungen in Österreich und den Nachbarländern Deutschland, Italien, Kroatien, Slowenien, Tschechien und Ungarn durchgeführt wurden (s. Abb. 1). Mit diesen Daten und mit Daten aus vorangegangenen Projekten (CELEBRATION 2000 und TRANSALP) wurde ein seismisches 3D-Modell im Bereich der Ostalpen und ihres Übergangs zu den umgebenden tektonischen Abb. 1: Schusspunkte (rote Kreise) und Profile (blaue Linien) von ALP 2002 (BRÜCKL et al. 2003). Einheiten (Böhmische Masse, Karpaten, Pannonische Region, Südalpen/Dinariden) erstellt (BEHM 2006, BEHM et al. 2007). Nach BEHM (2006) korreliert das endgültige seismische 3D-Modell mit bekannten tektonischen und geologischen Strukturen, weist aber auch auf etliche neue Merkmale hin. Die Moho(kurz für: Mohorovii-Diskontinuität)-Tiefen im Untersuchungsgebiet bewegen sich zwischen 24 km in der Pannonischen Region und 51 km in den Zentralalpen. In Abb. 2 ist die Lage des hier näher untersuchten Profils ALP05 dargestellt, welches sich über 390 km erstreckt, beginnend in den Dinariden, über die Südalpen, die Ostalpen (Kristalline Einheiten, Grauwackenzone, Nördliche Kalkalpen) läuft und in deren Vorland (Flyschzone) endet. Abb. 3 zeigt die Abtastung des 3D-Modells von BEHM (2006), das an 23 Punkten (1D-Profilabstand x = 20 km, Tiefenabtastintervall z = 1 km; v = P- Wellengeschwindigkeit) entlang von ALP05 abgetastet wurde. Auf dem Profil ALP05 wurden vier der fünf 4 DGG-Mittlg. 3/2008

5 Abb. 2: Lage der Profile ALP05 (mit Schusspunkten) und ALP10. Abb. 4: Vereinfachtes Geschwindigkeitsmodell aus dem 3D-Modell von BEHM (2006) entlang des Profils ALP05 mit Tiefenlage der Moho. mit 66 Aufnehmern registriert wurden. Der Profilbereich von 0-69 km im Südwesten von ALP05 und der Bereich von ca km im Nordosten wurden aufgrund fehlender Daten nicht ausgewertet (s. dunklere, transparente Markierungen in Abb. 4 und 8). 2D-Modell des Profils ALP05 Abb. 3: 1D-Geschwindigkeitsmodelle abgetastet an 23 Profilpunkten entlang ALP05 (schwarze Linie, nach BEHM 2006). Die dick umrandeten Quadrate markieren die Stützstellen in x Richtung für das 2D-Startmodell. Die rot gepunktete Linie zeigt die resultierende Form des Geschwindigkeitsverlaufes mit der Tiefe. Die schwarz-roten Kreuze zeigen die Position der dazugehörigen Stützstellen. Die graue horizontale Linie zeigt die Eindringtiefe der Tomographie der P-Krustengeschwindigkeit. Schüsse - SP31150 (Gradin), SP32050 (Bad Eisenkappel), SP35030 (Wolfsberg), SP35040 (Mürzzuschlag) (s. Abb. 2) - verwendet, die Im Rahmen einer Bakkalaureatsarbeit (KINK 2007) wurde ein seismisches 2D-Modell (Geschwindigkeitsverteilung und Moho-Lage) entlang des Profils ALP05 (s. Abb. 2) mittels strahlengeometrischer 2D-Vorwärtsmodellierung erstellt unter Verwendung der Programme SEIS83 (CERVENY & PSENCIK 1984) und CMODELP (KOMMINAHO 1997). Mit Hilfe des Programms ZPLOT-P (ZELT, Webpage: invr.html) wurden die Laufzeiten - wie die der direkten P-Welle (Pg) - bestimmt. Da keine Mohorefraktionen beobachtbar waren, wurden für Informationen über die Moho nur die Mohoreflexionen (PmP) verwendet. Die Ablesegenauigkeit beträgt normalerweise bei digitalen Daten ein Viertel des Abtastintervalls, d.h. hier 2,5 ms. Eine Möglichkeit reproduzierbare Laufzeiten zu bestimmen ist folgende: eine Gerade wird an die ansteigende Amplitude der Wellenform des Einsatzsignals angepasst und rückwärtig mit der Zeitachse für die Amplitude Null geschnitten. Dieser Schnittpunkt definiert die Laufzeit. Wegen der schlechten Da- 3/2008 DGG-Mittlg. 5

6 tenqualität ein genaues Bestimmen der Laufzeiten hätte am Ergebnis nichts verändert (basierend auf diesbezüglichen Tests) - wurde davon abgesehen und die Laufzeiten wurden nach eigenem Ermessen an den Stellen in den seismischen Spuren festgelegt, die deutlich als Pg- oder PmP-Einsätze zu erkennen waren. Als Startmodell für die strahlengeometrische 2D-Vorwärtsmodellierung diente ein Schnitt aus dem 3D-Modell von BEHM (2006) (s. Abb. 3). Der Schnitt des 3D-Modells wurde unter folgenden Kriterien in das Programm CMODELP überführt: markante Punkte (deutliche Geschwindigkeitsänderungen mit der Tiefe) wurden beibehalten, nur Linien mit nahezu gleich bleibender Geschwindigkeitsfunktion bei zunehmender Tiefe wurden entfernt. Abb. 5: Seismogramm mit gepickten Einsätzen (Kreise) und den theoretischen Laufzeitkurven für das Startmodell für den SP Abb. 6: Strahlenwege für das Startmodell für den SP Das vereinfachte Geschwindigkeitsmodell mit bestmöglicher Anpassung und mit Rücksicht Abb. 7: Eindringtiefe der Tomographie für die P- Krustengeschwindigkeit (gepunktete Linie) und Tiefenlage der Moho (schwarze Linie); Kreuze und Sterne zeigen die Stützstellen entlang des Profils ALP05 (basierend auf BEHM 2006). auf das ursprüngliche Modell ist in Abbildung 4 dargestellt. Die für dieses Startmodell berechneten Laufzeitkurven und Strahlwege sind in den Abbildungen 5 und 6 zu sehen. Die Laufzeitkurven für die Pg-Wellen zeigen eine relativ gute Übereinstimmung mit den gepickten Einsätzen (Abb. 5). Die Strahlwege (Abb. 6) zeigen gewellte Verläufe, was unrealistisch ist. Daher muss das Startmodell soweit modifiziert werden, dass sowohl für die Geschwindigkeiten als auch für die Tiefenlage und Struktur der Moho ein Modell entsteht, dessen theoretische Laufzeitkurven gut mit den beobachteten Laufzeiten korrelieren und das realistische(re) Strahlwegverläufe aufweist. Abb. 7 zeigt die Eindringtiefe der Tomographie (gepunktete Linie) mit Stützstellen (Kreuze) für die Krustengeschwindigkeit der P-Welle und die Lage und Form der Moho (schwarze Linie) mit Stützstellen (Sterne). Die Grafik verdeutlicht, dass an manchen Profilpunkten (z.b. bei 300 km) die Eindringtiefe zu gering ist, um für darunter liegende Schichten ein repräsentierbares Ergebnis zu erzielen. Der Spielraum für die Modifizierung des Modells hinsichtlich Krustengeschwindigkeit und Tiefe der Moho ist in diesem Bereich höher als bei z.b. 385 km, wo die Eindringtiefe größer ist. Abb. 8 zeigt das Ergebnis der interaktiven Modellierung von Laufzeiten entlang des Profils ALP05. Die Modellierung erfolgte mittels Veränderungen sowohl der Geschwindigkeiten 6 DGG-Mittlg. 3/2008

7 Abb. 8: Modifiziertes 2D-Modell nach der Bearbeitung des Geschwindigkeitsfeldes und der Tiefenlage der Moho. Abb. 9: Seismogramm mit gepickten Einsätzen (Kreise) und den theoretischen Laufzeitkurven für das modifizierte Modell für den SP Abb. 10: Strahlenwege für das modifizierte Modell für den SP in x- und z-richtung als auch der Tiefenlage der Moho. Die Geschwindigkeiten nehmen von der Oberfläche in die Tiefe zu. Niedrigere Geschwindigkeiten findet man zwischen SP31150 und SP35040 (5800 m/s bis 6200 m/s) in der oberen Kruste bis in eine Tiefe von ca. 15 km. Ab SP35040 in nördliche Richtung sind niedrigere Geschwindigkeiten (4800 m/s bis 5300 m/s) bis in eine Tiefe von ca. 10 km zu sehen. Im Südwesten sind auch in der Oberkruste in drei Kilometern Tiefe schon höhere Geschwindigkeiten (bis 6500 m/s) zu finden, allerdings unter Vorbehalt (auf Grund zu geringer Daten). In der Unterkruste liegen die Geschwindigkeiten bei 6400 m/s bis 7900 m/s. Die Moho befindet sich im Südwesten in einer Tiefe von 48 km und im Nordosten in einer Tiefe von 39 km. Dazwischen befindet sich ein Bereich, in dem die Moho auf ca. 34 km ansteigt (höchster Punkt bei x = ca. 265 km). Aufgrund der schlechten Datenqualität entlang des Profils sind die Möglichkeiten einer ausreichenden Interpretation sehr eingeschränkt. Außerdem gab es am NE-Ende des Profils keinen Schusspunkt. Vergleich von Startmodell (abgeleitet aus 3D-Modell) und 2D-Modell Der Vergleich des vereinfachten Schnitts aus dem 3D-Modell von BEHM (2006) (s. Abb. 4) mit dem Ergebnis dieser 2D-Modellierung (s. Abb. 8) ergibt eine verbesserte Anpassung der Pg- und PmP-Einsätze (s. Abb. 9) sowie einen realistischeren Verlauf der Strahlwege (s. Abb. 10). Die Geschwindigkeitswerte sind in beiden Modellen sehr ähnlich, wenn man von einigen niedrigeren Geschwindigkeitszonen in der Unterkruste absieht. Im Startmodell findet man höhere Geschwindigkeitswerte im Südwesten in 5-10 km Tiefe, darunter werden die Geschwindigkeiten aber wieder langsamer und steigen erst ab einer Tiefe von 35 km wieder an. Da keine Pn-Einsätze beobachtet werden konnten, sind Aussagen bezüglich subkrustaler Geschwindigkeiten nur eingeschränkt möglich. Das Geschwindigkeitsfeld erscheint im modifizierten 2D-Modell gleichmäßiger. Im modifizierten 2D-Modell liegt die Moho im Südwesten in einer Tiefe von 43 km, sinkt kurz auf 45 km ab und steigt ab ca. x = 70 km bis x = 210 km kontinuierlich auf ca. 35 km an. Danach sinkt sie bis x = 300 km wieder in eine Tiefe von 46 km und steigt dann wieder bis zum Nordosten des Profils auf 33 km an. 3/2008 DGG-Mittlg. 7

8 Ein markanter Unterschied zwischen dem modifizierten 2D-Modell und dem vereinfachten Schnitt aus dem 3D-Modell besteht in der Verschiebung der in beiden Modellen eindeutig erkennbaren Aufwölbung um ca. 55 km weiter in Richtung Norden. Vergleich des ALP05-2D-Modells mit dem ALP10-2D-Modell am gemeinsamen Schnittpunkt SP35040 Abb. 11: Teilstücke der Profile ALP10 und ALP05, die sich am gemeinsamen Schusspunkt SP35040 kreuzen. Die Zahlenwerte zeigen die Geschwindigkeiten in km/s an. Kleines Bild: Verwendete Abschnitte der Profile ALP10 und ALP05 sind umrandet. Den Autoren wurde das von JUKKA YLINIEMI (persönliche Kommunikation 2006) erstellte 2D-Modell für das Profil ALP10 (Lage s. Abb. 2) für einen Vergleich am gemeinsamen Schnittpunkt SP35040 zur Verfügung gestellt. Das zusammengefügte Profil ist in Abb. 11 dargestellt. Man sieht, dass die beiden Profile in der Tiefenlage der Moho in ungefähr 36 km Tiefe sehr gut korrelieren. Der Schnittpunkt liegt in der Nähe der in ALP05 beobachteten Aufwölbung, die wie oben erwähnt im Startmodell ca. 55 km verschoben ist. Es sei angemerkt, dass die 2D-Modellierung von ALP05 von der Autorin (D.K.) ohne Kenntnis des ALP10-Modells durchgeführt wurde. Der Vergleich wurde erst nach Abschluss der 2D- Modellierungen durchgeführt. Allerdings variieren die Geschwindigkeitsfelder leicht. Im obersten Bereich der oberen Kruste ist die P- Geschwindigkeit im Profil ALP10 ca. 5% höher (v = ca m/s) als im Profil ALP05 (v = ca m/s), darunter steigen die P-Geschwindigkeiten im Profil ALP05 stärker an, d.h. in der Unterkruste ist die Geschwindigkeit im Profil ALP10 ca. 7% niedriger (v = ca m/s gegenüber v = ca m/s). Vergleich des ALP05-2D-Modells mit dem ALP02-2D-Modell am gemeinsamen Schnittpunkt SP32050 Das Profil ALP05 hat einen gemeinsamen Schnittpunkt mit Profil ALP02 am Schusspunkt Im ALP02-2D-Modell (BEHM et al. 2006) liegt die Moho in einer Tiefe von 40 km, während im ALP05-2D-Modell die Moho in einer Tiefe von 42 km liegt. Differenzen in der Tiefenlage der Moho können auf folgende Punkte zurückzuführen sein: schlechte Datenqualität bzw. stellenweise nicht ausreichend Daten vorhanden, Ungenauigkeiten beim Festlegen der Ersteinsätze, bei der Anpassung der Laufzeitkurven mussten Kompromisse hinsichtlich der Variablen [v(x,z), Tiefe der Moho] von einem Schusspunkt zum anderen gemacht werden. Das heißt, wenn die Laufzeitkurve z.b. im SP31150 gut an die gesetzten Ersteinsätze angepasst war, dann korrelierte sie nicht für den SP Schlussfolgerung Die Frage, ob es Sinn hat, aus einem (seismischen) 3D-Datensatz 2D-Modelle mittels 2D- Inversionsmethoden (im weiteren Sinne, d.h. einschließlich 2D-Vorwärtsmodellierungen) aus 2D-Subdatensätzen zu erstellen, wenn schon ein 3D-Modell existiert, lässt sich basierend auf diesem Beispiel mit einem Ja beantworten. Eine Entscheidung, welches Modell nun das richtige ist, kann aber nicht getroffen werden, zumal bei der Erstellung des modifizierten 2D-Modells Reflexionen es existieren teilweise deutlich erkennbare Energien - innerhalb der Kruste nicht berücksichtigt wurden und am NE-Ende von Profil ALP05 ein Gegenschuss fehlt. Beide Modelle haben ihre Berechtigung. Aufgrund dieses Beispiels empfehlen die Autoren, bei 3D-Datensätzen durchaus eine 2D- Detailuntersuchung für die Interpretation der Daten heranzuziehen. Dies ist beispielsweise in komplexen und besonders interessanten Untersuchungsgebieten und bei kritischen Datensätzen von Nutzen. 8 DGG-Mittlg. 3/2008

9 Danksagung Michael Behm danken wir für die zur Verfügungstellung des 2D-Schnitts aus seinem 3D- Modell und anregende Diskussionen. Das unveröffentlichte 2D-ALP10-Modell wurde uns freundlicherweise von Jukka Yliniemi zu Vergleichszwecken und zum Abdruck hier zur Verfügung gestellt. Weiterhin war die Diskussion mit Florian Bleibinhaus auf der DGG-Tagung 2007 sehr hilfreich. Besonderen Dank an Charlotte Krawczyk fürs Korrekturlesen. Ein Teil der Abbildungen wurde mit GMT (WESSEL & SMITH 1995) erstellt. KOMMINAHO, K. (1997): Software Manual for Programs MODEL and XRAYS a graphical interface for SEIS83 program package. - Tech. Rep. Dept. of Geophysics, Univ. of Oulu, Report No 20. WESSEL, P. & SMITH, W.H.F. (1995): New Version of the Generic Mapping Tools Released. - EOS Trans. AGU, 76, 329. Literatur BEHM, M. (2006): Accuracy and resolution of a 3D seismic model of the Eastern Alps. - Dissertation, Technische Universität Wien. BEHM, M., BLEIBINHAUS, F., BRÜCKL, E., GRAD, M., MERTL, S., CELEBRATION 2000 & ALP 2002 WORKING GROUPS (2006): A new seismic model of the eastern alpine crust. - First European Conference on Earthquake Engineering and Seismology. BEHM, M., BRÜCKL, E., CHWATAL, W., THYBO, H. (2007): Application of stacking and inversion techniques to 3D wide-angle reflection and refraction seismic data of the Eastern Alps. - Geophys. J. Int., 170, BRÜCKL, E., BODOKY, T., HEGEDÜS, E., HRUBCOVA, P., GOSAR, A., GRAD, M., GUTERCH, A., HAJNAL, Z., KELLER, G.R., SPICAK, A., SUMANOVAC, F., THYBO, H., WEBER, F. & ALP 2002 WORKING GROUP (2003): ALP 2002 Seismic Experiment. - Stud. Geophys. Geod., 47, 3, CERVENÝ, V. & PSENCIK, I. (1984): SEIS83 - Numerical modelling of seismic wave fields in 2-D laterally varying layered structures by the ray method. - In: Engdahl, E.R. (Ed.): Documentation of Earthquake Algorithms, Report SE-35, Worlds Data Center for Solid Earth Geophy., KINK, D. (2007): Ein seismisches 2D Modell der Linie ALP05 in den Ostalpen (Projekt ALP 2002). - Bakkalaureatsarbeit, Montanuniversität Leoben. 3/2008 DGG-Mittlg. 9

10 NACHRICHTEN AUS DER GESELLSCHAFT Geodynamik-Workshop 2008 in Neustadt an der Weinstraße, Harro Schmeling, Frankfurt/Main & Michael Riedel, Potsdam Im 2-jährigen Rhythmus trifft sich der Arbeitskreis Dynamik des Erdinnern der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft (DGG), um sich über aktuelle Probleme der Geodynamik auszutauschen. Der diesjährige Workshop fand vom bis im beliebten Herz-Jesu- Kloster in Neustadt an der Weinstraße statt, organisiert vom Institut für Geowissenschaften der Universität Frankfurt/Main. Mit 35 Teilnehmern aus deutschen Instituten, der Schweiz (ETH Zürich) und Holland (ESA/ESTEC) war der Workshop sehr gut besucht. Nach einem gemütlichen Icebreaker im klostereigenen Pfalzkeller, bei dem etliche Liter von Low Prandtl number - Fluiden die persönlichen und wissenschaftlichen Gespräche anregten, begann der Workshop am nächsten Morgen mit einer Reihe von Vorträgen und Postersitzungen, thematisch aufsteigend vom Erdkern bis zur Lithosphärendynamik. So zeigte Frau Julia Ernst-Hullermann in ihren Kernmodellen, dass Präzession von Planeten durchaus auch als Dynamoprozess zur Erzeugung eines Magnetfelds infrage kommt. Als alternativen Prozess untersuchten Tobias Trümper und Markus Breuer doppelt-diffusive Konvektion im Kern, bei der es sogar auch ohne magnetische Effekte zu Strömungsumkehrungen kommen kann. Elektromagnetische Kern-Mantelkopplung wurde von Manuel Schölling näher untersucht. In einigen Beiträgen ging es dann um die Dynamik der frühen Erde. Von speziellem Interesse war, wie sich überhaupt ein Protoplanet aus einer Wolke von Asteroiden bilden kann (Ruth Ziethe), und welche Dynamik dann den frühen Magmaozean unter dem Einfluss von Rotation antreibt (Alexandra Möller). Ungelöst ist nach wie vor die Frage, wie sich daraus dann der Erdkern bildete: Waren es absinkende Eisendiapire (Henri Samuel), in Kanälen segregierende Eisenschmelzen (Gregor Golabek) oder wurde der undifferenzierte, zentrale Teil der Erde in einem einzigen katastrophalen Ereignis durch das sich ansammelnde Eisen aus seiner Anfangslage geschubst (O-Ton Golabek). In einer Reihe von Präsentationen stand dann allgemein Konvektion bei niedrigen oder hohen Prandtlzahlen, oder speziell Mantelkonvektion im Blickpunkt. Um weit in das turbulente Regime vorzustoßen, sind massiv parallele Codes notwendig (Christian Pelties). Nach wie vor ist die Rolle von temperatur-, druck- und spannungsabhängiger Viskosität sowie chemischen Dichteunterschieden von besonderem Interesse. Diese Effekte kontrollieren die Zahl der Plumes (Lina Schumacher), das episodische oder intermittierende Verhalten der Mantelkonvektion (Ulrich Hansen), die Ausbildung von stagnant lid convection (Christian Hüttig), die Ausbildung von plattendominierter Konvektion (André Fahl, Markus Müller), die chemische Schichtung des Planeten (Sabine Dude) und die geochemische Evolution der Erde (Christoph Köstler). 3D-sphärische Konvektionsrechnungen mit lateralen Viskositätskontrasten von bis zu 9 Größenordnungen sind mit dem von Paul Tackley vorgestellten Code StagYY auf einem Yin-Yang-Gitter möglich. Interessant wird es sein, solche Rechnungen mit Laborexperimenten zu vergleichen, die unter Mikrogravitation auf der Raumstation ISS durchgeführt wurden bzw. zukünftig geplant sind (Birgit Futterer, Nicoleta Scurtu). Eine effektive Alternative zu kostspieligen 3D-sphärischen Rechnungen mit variabler Viskosität stellen 2D-sphärische Geometrien dar (Ana-Catalina Plesa). Dass Konvektionsrechnungen, trotz ihres Diffusionsterms, auch rückwärts gerechnet werden können, zeigte Alik Ismail-Zadeh. Spannend war die Diskussion über Plumes, die bei André Fahl teilweise negative Topographie erzeugen können, wenn sie unter einer dicken Platte aufsteigen, bei Meysam Shahraki dagegen nur positive Topographien, aber teilweise negative Geoidundulationen. Elegant demonstrierte Wolfgang Jacoby lediglich mit Stift und Papier, dass das Schweresignal von Plumes statistisch gesehen eine Überlagerung eines klein- 10 DGG-Mittlg. 3/2008

11 und eines großräumigen Maximums darstellen könnte. Als einen zu Mantelplumes alternativen Prozess zur Bildung von Hotspot-Ketten schlug Maxim Ballmer sublithosphärische, kleinräumige Konvektion unter driftenden Platten vor. Auch Subduktionszonen und kontinentale Kruste können kleinskalige Plumes hervorbringen, wie Irena Löw in ihren numerischen Modellen zur Bildung von backarc basins und Melanie Forien in ihren Laborexperimenten mit Zentrifuge zeigte. Bewegte Platten stellen einen wesentlichen Teil des konvektierenden Mantel-Lithosphäre- Systems dar. So konzentrierte sich dann auch ein Teil der Beiträge auf die Dynamik und Rheologie der lithosphärischen Platten. Interessant war, dass Plattengeschwindigkeiten sogar durch glaziale isostatische Ausgleichsvorgänge modifiziert werden können (Volker Klemann). Auch Phasenumwandlungen und ihre Kinetik können die Rheologie in abtauchender Lithosphäre stark beeinflussen, wobei ein besonderes Problem die Extrapolation von Labordaten ist (Michael Riedel). Das Fehlen von Erdbeben in der Mantellithosphäre bei einigen Kollisionszonen (Stichwort Crème brûlée - statt Jelly sandwich -Rheologie?) erklärte Boris Kaus mit dem Fehlen großer Spannungen im nicht abgerissenen Teil der Mantellithosphäre. Das Abreißen von Mantellithosphäre ist aber offensichtlich nicht nur in Kollisionszonen, sondern auch in Riftzonen möglich, und kann auch dort zu hohen Gebirgen führen (Herbert Wallner). In solchen Riftzonen führt aufsteigende Asthenosphäre zu extensivem Vulkanismus, der quantitativ zur Unterscheidung zwischen passivem und aktivem Riften genutzt werden kann (Harro Schmeling). Bei ozeanischen Rücken nimmt dieses Dekompressionsschmelzen dann zu Transformstörungen hin ab, wie 3D-Modelle von Jörg Hasenclever zeigten. Während in den meisten der bisher angesprochenen Modellierungen nur ein Medium strömte, wies Guillaume Richard auf die wichtige Rolle von Zwei-Phasen-Strömungen hin, wozu auch eine Benchmark-Initiative gestartet wurde. Dass sich solche Strömungen auch direkt auf der kristallinen Korn-Poren-Skala modellieren lassen, und sich dadurch Zwei-Phasen-Strömungen testen lassen, zeigte Yolanda Deubelbeis in ihren Modellen. Insgesamt war es ein sehr interessanter und instruktiver Workshop mit viel Zeit für Diskussionen, bei dem gerade junge Forscher dem Arbeitskreis ihre Ergebnisse vorstellten. Das Gelingen des Workshops wäre ohne die effektive organisatorische Hilfe von Frau Christine Ruhland nicht möglich gewesen, der wir an dieser Stelle noch einmal herzlich danken. Finanzielle Unterstützung durch die Deutsche Geophysikalische Gesellschaft und die Goethe-Universität Frankfurt trugen zum Gelingen bei. Das gesamte Programm, die Zusammenfassungen der Beiträge und ein Großteil der Vorträge sind auf der Workshop- Homepage de/~ingrid/workshop_neustadt08 oder auch auf der Webseite des DGG-Arbeitskreises zu finden. Foto: Gregor Golabek 3/2008 DGG-Mittlg. 11

12 Workshop des Arbeitskreises Induzierte Polarisation in Braunschweig Ernst Niederleithinger, BAM Berlin, Sprecher AK IP Auf Einladung des Arbeitskreises Induzierte Polarisation (AK IP) der DGG trafen sich am 1. und Spezialist(inn)en für die geophysikalische Messmethode (Spektrale) Induzierte Polarisation ((S)IP). Ausrichter war in diesem Jahr das Institut für Geophysik der TU Braunschweig (Prof. A. Hördt). 13 Fachvorträge gaben den 20 Teilnehmern viel Gesprächsstoff, sowohl direkt nach den Präsentationen als auch beim gemeinsamen Abendessen. Da alle Beteiligten vom Fach waren, konnten aufwändige Einführungen und Methodenerklärungen entfallen. Die Informationsdichte war wie bei der Vorgängerveranstaltung 2007 (s. Heft 4/2007) in Berlin sehr hoch. Die Diskussionen waren erwünschterweise oft länger als die Vorträge selbst. Der Workshop war wie das letzte Mal für die oft kleinen IP- und SIP-Arbeitsgruppen ein ideales Feedback-Forum. H.-M. Münch (U Bonn) lieferte einen Beitrag zur Anpassung der Impedanzspektren mit zweibzw. drei Cole-Cole-Termen. Insbesondere bei Daten, die neben Orientierungs-Polarisation des Wassers und Störung durch parasitäre Kapazitäten Strukturen auf zwei verschiedenen Skalenlängen enthalten (z.b. Glaskugeln mit Oberflächenrauigkeit), ergeben drei Terme eine bessere Anpassung und mehr Zusatzinformationen. S. Nordsiek (TU Clausthal) präsentierte eine neuartige Zerlegung von IP-Spektren in Debye- Terme am Beispiel von Messungen an Sand- Schlacke-Gemischen. Die Verteilung der Relaxationszeiten wird vorgegeben, die jeweiligen Aufladefähigkeiten m werden aus einem linearen Gleichungssystem berechnet. Dies ergibt exzellente Anpassungen und Vorteile bei Spektren mit mehreren Abklingprozessen. J. Volkmann (RWTH Aachen) sprach über porenraumbasierte SIP-Modellierung mit dem Programm COMSOL Multiphysics. Dabei wird ein harmonischer Ansatz verwendet, die Geometrie ist rotationssymmetrisch in 2D. Nur Ionenbeweglichkeiten (in großer und kleiner Pore unterschiedlich) und Spannungen werden im Modell berücksichtigt. Die Übereinstimmung mit experimentellen Kurven und analytischen Berechnungen ist qualitativ gut. A. Pawlik (Vortragender N. Klitzsch, RWTH Aachen) beschäftigte sich mit der EM-Kopplung in SIP-Messungen. EM-Kopplung ist ein wesentliches Hindernis für quantitative Auswertungen von SIP-Feldmessungen insbesondere bei höheren Messfrequenzen. Eine präzise Simulation für Dipol-Dipol-Auslagen ist mit dem Programm IP3C (Prof. Weidelt, Dr. Rath) möglich. Für einen homogenen Halbraum wurde eine Näherung hergeleitet, die für eine Korrektur der Feldmessungen verwendet werden kann. T. Winchen (FZ Jülich) trug über die Ermittlung von strukturrelevanten Eigenschaften aus der anisotropic spectral IP response vor. Anisotropie tritt in Böden auf allen Größenskalen auf. Numerische Modellrechnungen wurden zu verschiedenen Mischungsverhältnissen, Widerstandskontrasten und inneren Strukturen durchgeführt. In zwei Hauptrichtungen gemessene Spektren wurden invertiert, woraus im Prinzip Mischungsverhältnis und Parameter der Einzelmaterialien bestimmbar werden. T. Radic (Berlin) stellte erste Messungen mit der im Auftrag der BAM entwickelten Multi-Source- Multifrequenz-Apparatur vor. Durch zwei gleichzeitig aktive Quellen sowie Messungen mit mehreren Frequenzen lassen sich SIP- Messungen prinzipiell erheblich beschleunigen. Erste Testmessungen waren erfolgreich. Die Reduzierung des Signal-Rausch-Verhältnisses bleibt in vertretbarem Rahmen. Mehrere verschiedene Messanordnungen für die optimale Nutzung der Apparatur wurden vorgeschlagen. S. Milde (TU Braunschweig) präsentierte ihre Messungen an mit Agar-Agar-Gel gefüllten Messzellen. Ziel war, die Arbeiten von Scott (2006) nachzuvollziehen, bei denen Sandstein 12 DGG-Mittlg. 3/2008

13 mit Agar-Agar-Gel gesättigt wurde, ohne dass sich die Phaseneffekte änderten. Die ersten Ergebnisse werfen neue Fragen auf, z. B. nach dem Leitfähigkeitsmechanismus im Agar-Agar- Gel. Weitere Experimente sollen hier Klarheit bringen. S. Kruschwitz (BAM Berlin) zeigte Untersuchungen an feuchtem Mauerwerk im Rahmen des EU-Projektes CHEF. Sie korrelierte reale und imaginäre Leitfähigkeitswerte mit der Wassersättigung und der Salzbelastung. Im Labor gab es dabei gute Ergebnisse. An Probekörpern ist dies qualitativ für Widerstände, teilweise auch für Phasenwerte nachvollziehbar. T. Martin (BAM Berlin) sprach zu Labormessungen an Holzproben. Hierfür wurden einige Proben entsättigt, andere gezielt mit Pilzen kontaminiert. Die Holzzersetzung war dabei in den SIP-Messungen nachvollziehbar. Ein umfangreiches Laborprogramm unter Einbeziehung akustischer und mechanischer Größen soll weitere Erkenntnisse bringen. A. Hördt (TU Braunschweig) berichtete von SIP- Feldmessungen zur Bestimmung der hydraulischen Leitfähigkeit im Testfeld Hasloh. Bei vielen derartigen Messungen wurden dabei - bedingt durch einen Satzfehler in einer Veröffentlichung - bisher um 1-2 Größenordnungen zu hohe Werte ermittelt. Auf Hinweis von A. Weller (TU Clausthal) wurde dies nun korrigiert. Weiterer Forschungsbedarf besteht für die empirisch ermittelten Faktoren/Exponenten. M. Attwa (GGA-Institut Hannover) stellte Messungen aus der Cuxhavener Rinne vor und beleuchtete die Möglichkeiten, mit SIP im Vergleich zu EM/DC-Messungen Zusatzinformationen zu erhalten. Im vorliegenden Fall scheint das Inversionsergebnis für die Phase die Unterkante der Salzwasserintrusion besser wiederzugeben. F. Börner und S. Berthold (Grundwasser-Zentrum Dresden) stellten Methodik und erste Ergebnisse tief reichender SIP-Schlumberger-Sondierungen vor, die auf einem 3,6 km langen Profil über einer pleistozänen Rinnenstruktur in der Niederlausitz zur Abschätzung der Grundwasserbeschaffenheit (u.a. Lokalisierung von Salzwasseraufstiegen) durchgeführt wurden. S. Kruschwitz (BAM Berlin) gab neue Informationen zu dem vom AK in Ringversuchen genutzten Referenzmaterial und den Testnetzwerken. Fünf Institutionen haben bisher (teils mehrfach) gemessen. Die Messungen passen gut zueinander. Die zeitlichen Variationen sind größer als die Geräteunterschiede. Die Fehlerbalken sind erwartungsgemäß bei der fest in eine Messzelle eingebauten Probe am geringsten. Diskutiert wurden Temperatur- und Salinitätsunterschiede. Die Daten werden nun neu aufbereitet (u.a. Real- und Imaginärteil der elektrischen Leitfähigkeit für eine Frequenz über der Zeit). Noch sind nicht alle Messungen wirklich vergleichbar, da Unterschiede z. B. in der Zeitreihenlänge oder Stromstärke bestehen. Vor weiteren Messungen werden die Messzellen an der BAM überholt. Erste Versuche mit Lockermaterial (Almeria- Lockersediment, vom FZ Jülich zur Verfügung gestellt und von H.-M. Münch dem AK vorgestellt) wurden gefahren. Es ergeben sich erhebliche Probleme mit der Reproduzierbarkeit, schon die Messungen an der BAM sind unterschiedlich. Verschiedenen Anregungen aus dem AK zur Probengröße, Homogenität, Sättigung und zu Setzungsvorgängen wird nun nachgegangen. Eventuell wird auf ein anderes Material ausgewichen. Zwischen den Fachvorträgen wurde in einem Block auch über weitere Aktivitäten des Arbeitskreises diskutiert. So wird ein Workshop zur IP im Rahmen der SEG im November in Las Vegas von mehreren AK-Mitgliedern besucht, die dort auch vortragen. Auf die hiesigen Arbeiten wird vor Ort hingewiesen. Das nächste AK-Treffen findet im Rahmen der DGG-Jahrestagung 2009 in Kiel statt. Dort wird es im Wesentlichen um organisatorische Dinge gehen. Unter anderem ist ein(e) neue(r) Sprecher(in) zu bestimmen, da der derzeitige (Ernst Niederleithinger, BAM Berlin) sein Amt dann abgibt. Einhellig wurde gewünscht, auch im nächsten Jahr einen IP-Workshop zu veranstalten. Er wird voraussichtlich im Dreieck Bonn, Aachen, Jülich stattfinden. Für das übernächste Jahr soll der Workshop mit dem Seminar Hochauflösende 3/2008 DGG-Mittlg. 13

14 Geoelektrik der Universität Leipzig koordiniert werden. Gespräche hierzu wurden bereits aufgenommen. Ebenso werden weitere Aktivitäten mit dem AK Hydro- und Ingenieur-Geophysik abgestimmt. Der AK IP dankt allen Vortragenden und Teilnehmern für ihre Beiträge. Prof. Hördt und seine Mitarbeiter sorgten für ausgezeichnete Organisation, Gastfreundschaft und nette Atmosphäre während des gesamten Workshops. Nur an den Staus auf der A2 ist noch zu arbeiten. 14 DGG-Mittlg. 3/2008

15 Nachrichten des Schatzmeisters Sehr geehrte Mitglieder der DGG. Aktueller Stand der Mitgliederzahlen Auch im letzten Vierteljahr war der Mitgliederzuwachs positiv. Aktuell zählt die DGG Mitglieder. Neue Mitglieder Erratum zum Mitgliederverzeichnis Bedauerlicherweise haben sich, trotz sorgfältiger Bearbeitung, einige wenige Fehler in das im Januar 2008 veröffentlichte Mitgliederverzeichnis der DGG eingeschlichen. Bitte notieren Sie zwei korrigierte Adressen: Bitte heißen Sie unsere neu eingetretenen Mitglieder ganz herzlich willkommen (Stand ): Ob es gegebenenfalls im kommenden Jahr einen Einleger mit gesammelten Aktualisierungen geben wird, vermag ich derzeit noch nicht zu sagen. [Aus Datenschutz-Gründen erscheinen in der Internet-Version keine Namen und Adressen von DGG-Mitgliedern]. Neue Preise für GJI angefragt Entsprechend der Vorgehensweise der vergangenen Jahre habe ich auch diesmal eine Anfrage an den Verlag Wiley gestellt, um die neuen Preise für das Abonnement des Geophysical Journal International im kommenden Jahr 2009 zu erfahren. Sobald mir diese Informationen vorliegen, werde ich Sie an den Kreis der aktuellen Subskriptoren weiterleiten und zusätzlich auf den Internetseiten der DGG veröffentlichen. Ich werde mir erlauben, dies nach dem aktuellen Aufkommen der Ortsveränderungen zu entscheiden. Für Rückfragen stehe ich Ihnen wie immer gerne zur Verfügung: Telefonisch: 0331 / Mobil: 0162 / Per Fax: 0331 / Elektronisch: rudloff@gfz-potsdam.de Mit freundlichen Grüßen Alexander Rudloff 3/2008 DGG-Mittlg. 15

16 AUS DEM ARCHIV Das Archiv der DGG sammelt und bewahrt das Schriftgut der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft sowie weitere ausgewählte schriftliche und gegenständliche Sachzeugnisse der historischen Entwicklung der Geophysik in Deutschland. Es bietet gleichzeitig die Möglichkeit zur Aufbewahrung von historisch wertvollen geophysikalischen Geräten und Karten sowie von Ergebnisberichten, Patentschriften und persönlichen Nachlässen. Kontakt: Archiv der DGG Institut für Geophysik und Geologie, Talstr. 35, Leipzig, Tel.: 0341/ (Sekr.), Fax: 0341/ , 50 Jahre Protonenmagnetometer in Deutschland Franz Jacobs & Günter Weimert, Leipzig Das Archiv der DGG erhielt im April 2008 aus den Händen von Professor em. Gotthard Klose (Hohenheida b. Leipzig) 12 Fotoplatten 9x12 cm mit Darstellungen eines funktionsfähigen Protonenmagnetometers aus dem Jahre Es handelt sich nach unserem Kenntnisstand um Dokumente des erstmaligen Baues und der erfolgreichen Erprobung eines Kernpräzessionsmagnetometers in Deutschland. PACKARD & VARIAN hatten in den USA zu Beginn der 50er Jahre die Nutzung der Kernpräzession von Wasserstoffkernen (Protonen) für die Messung der Absolutfeldstärke des Erdmagnetfeldes erkannt (PACKARD & VARIAN 1954). Diese Pioniertat war der Startschuss zu einer Revolution bei der messtechnischen Erfassung des geomagnetischen Feldes. Hinsichtlich Genauigkeit, Messgeschwindigkeit und Feldtauglichkeit waren die auf kernphysikalischen Prinzipien arbeitenden Verfahren den bisherigen Permanentmagnet- Waagen (magnetische Feldwaagen) und den noch in Entwicklung befindlichen Fluxgate- Magnetometern (Förster-Sonden) in allen Belangen bei weitem überlegen. In Europa hatten zuerst WATERS & PHILLIPS (1956) Magnetfeld- Messungen mit einer Apparatur auf der Basis der Kernpräzession veröffentlicht. Robert Lauterbach ( ), Lehrstuhlinhaber Geophysik an der Universität Leipzig und in den fünfziger Jahren in Personalunion auch Abteilungsleiter Forschung im VEB Geophysik Leipzig, hatte angeregt durch die Ideen von Varian und Packard die Arbeitsgruppe Kerninduktion unter Artur Lösche und Harri Pfeifer im benachbarten Physikalischen Institut für die Entwicklung und den Bau eines Protonenmagnetometers gewinnen können. Der damalige Diplomand Gotthard Klose baute 1957/58 im Physikalischen Institut ein funktionsfähiges Protonenmagnetometer (Abb. 1), mit dem erste Testmessungen im Labor erfolgreich waren (Abb. 2). Am 18. April 1958 gelangen Gotthard Klose mit einer auf einem Baum des Botanischen Gartens der Universität angebrachten Magnetisierungsund Empfangsspule erstmals Messungen der Totalintensität des erdmagnetischen Feldes im Freien (Abb. 3). Die Registrierungen zeigen periodische Schwankungen, die offensichtlich durch An- und Abfahrten der nahe gelegenen Straßenbahn beeinflusst sind. Gotthard Klose hat die hier gezeigten Registrierungen in der Zeitschrift für Angewandte Physik veröffentlicht (KLOSE 1958). Darin wird u.a. auch auf die kritische nichtadiabatische Abschaltbedingung des Magnetisierungsfeldes eingegangen sowie die mit seiner Apparatur erreichbare Messgenauigkeit der Totalintensität des Erdfeldes abgeschätzt (ca. 1 nt). Anm.: Zwei Wochen nach den historischen Messungen von G. Klose im Botanischen Garten fand nur wenige hundert Meter entfernt in der 16 DGG-Mittlg. 3/2008

17 Abb. 1: Protonenmagnetometer 1958 von G. Klose zur Messung der magnetischen Totalintensität (Quelle: Fotoplatte G. Klose). Talstraße 35 die 22. Jahrestagung der DGG unter der Leitung von Robert Lauterbach statt (s. Heft 4/2007). Der Autor (F.J.) hat mit der Klose-Apparatur im Winter des Jahres 1960 im Auftrage von Robert Lauterbach kleinräumige mikromagnetische Versuchsmessungen auf dem Beelitzer Sander bei Potsdam zur Ermittlung der eiszeitlichen Schüttungsrichtungen durchgeführt. Ergebnisse sind nicht überliefert. Die Apparatur aus dem Physikalischen Institut wurde vom VEB Geophysik Leipzig übernommen und durch Günter Weimert zu einem feldfähigen Kernpräzessionsmagnetometer (Firmenbezeichnung KPM) für Land-, Seeund Aeromessungen weiterentwickelt. Im Herbst 1961 startete ein Doppeldecker AN-2 der damaligen DDR-Lufthansa zu einem ersten erfolgreichen Flug entlang eines Profiles von Dresden-Hellerau nach Schloss Moritzburg (Abb. 4). Dies war der Beginn eines planmäßigen Flugprogrammes zur aerogeophysikalischen Erkundung der DDR (Aeromagnetik, Gammamessungen). Über die weiteren Arbeiten mit dem KPM, insbesondere beim Einsatz in der Aeromagnetik ist in dem Sonderband 1/2001 der DGG-Mitteilungen ausführlich berichtet worden. Abb. 2: Induzierte Wechselspannung des präzedierenden Magnetisierungsvektors (Quelle: Fotoplatte G. Klose). 3/2008 DGG-Mittlg. 17

18 Abb. 3: Totalintensität des magnetischen Erdfeldes, gemessen mit Protonenmagnetometer (Wasserprobe) von G. Klose am im Botanischen Garten der Universität Leipzig (1 Oersted = 10 5 nt). Unten: 6-Stunden-Messungen im Abstand von 5 Minuten, oben: 220-Sekunden-Messungen im Abstand von 20 Sekunden (Quelle: KLOSE 1958). Abb. 4: Magnetik-Schleppkörper mit eingebautem Kernpräzessionsmagnetometer vor AN-2 auf dem Flughafen Leipzig-Mockau 1961 (in der Bildmitte der Autor G.W.) (Quelle: G. Weimert). Literatur KLOSE, G. (1958): Einige Bemerkungen zum Protonenmagnetometer. - Z. angew. Phys. 10, 495. PACKARD, M. & VARIAN, R. (1954): Free nuclear induction in the Earth`s magnetic field. - Phys. Rev. 93, 941. WATERS, G. S. & PHILLIPS, G. (1956): A new method of measuring the Earth s magnetic field. - Geophys. Prosp. 4, DGG-Mittlg. 3/2008

19 VERSCHIEDENES Mintrop-Kugel fällt wieder an der Wiechertschen Erdbebenwarte Wolfgang Brunk, Gleichen Am , fast auf den Tag genau 100 Jahre nach dem ersten Mal, fiel die vier Tonnen schwere Stahlkugel, genannt Mintrop-Kugel, nach vielen Jahrzehnten zum ersten Mal wieder frei vom historischen Stahlturm auf dem Göttinger Hainberg im ehemaligen Institut für Geophysik. Anlässlich dieses 100-jährigen Jubiläums hatte der Verein Wiechert sche Erdbebenwarte Göttingen e.v. zu einem Tag der offenen Tür auf dem Gelände des ehemaligen Instituts geladen. Geschätzte 700 Besucher wollten sich das Schauspiel des Kugelfalls nicht entgehen lassen und strömten auf das Vereinsgelände. Bei sonnigem Wetter konnten die Besucher in entspannter, familiärer Atmosphäre dann auch die historischen Wiechertschen Seismographen sowie das Gaußsche magnetische Observatorium bestaunen. Neben den Führungen boten die Vereinsmitglieder auch Bratwurst, Kuchen und Getränke an. Mit der Samoa-Hütte im Hintergrund spielte die Band Front Porch Picking dann auch passend hawaiianische Klänge und Blue Grass -Musik. Höhepunkt war aber zweifellos der Fall der Mintrop-Kugel. Insgesamt etwa hatte der Verein in Form von Spenden und Mitgliedsbeiträgen aufgewandt, um den Kugelfall nunmehr ohne fremde Hilfe zu ermöglichen. Der Stahlturm wurde zunächst vollständig saniert, zudem wurde für eine Winde und die entsprechenden Seilzüge ein entsprechendes Fundament mit ca. 24 t Gewicht gesetzt. Zum Schutz der Winde wurde ein Gartenhäuschen um das Fundament aufgebaut. Mehr als 200 m Erdkabel mussten verlegt werden, um die Winde elektrisch zu versorgen. Auch dies geschah in Eigenarbeit durch die Vereinsmitglieder und war alles andere als einfach im Boden waren nur Steine und Baumwurzeln. Die größte Herausforderung war allerdings die Realisierung des freien Kugelfalls: Was vor zwei Jahren beim Tag der Erdbebenwarte als Ort im Land der Ideen noch mit Hilfe der forstlichen Fakultät der Hochschule für Angewandte Wissenschaft und Kunst (HAWK) Hildesheim/Holzminden/Göttingen durch einfaches Abspulen des Seiles, an dem die Kugel hing, ausgeführt wurde, sollte jetzt entsprechend dem historischen Vorbild erfolgen. In den Aufzeichnungen von Ludger Mintrop heißt es dazu: Mit Hilfe einer einfach konstruierten Vorrichtung war es möglich, die Kugel aus jeder gewünschten Höhe fallen zu lassen.... Leider hat Herr Mintrop nicht hinterlassen, wie diese einfach konstruierte Vorrichtung tatsächlich aussah. Daher wurde beschlossen, diese Aufgabe mit heutigen technischen Mitteln zu lösen: Eine Last von kg sollte möglichst ohne größere Kräfte per Fernbedienung ausgeklinkt werden. Genau dazu müssen Lasthubschrauber in der Lage sein. Sollte aus irgendwelchen Gründen der Antrieb versagen und auch kein Bordstrom mehr zur Verfügung stehen, muss der Pilot dennoch in der Lage sein, die unter dem Hubschrauber hängende Last abzuwerfen. Eine Internet-Recherche ergab, dass diese Haken auch die Bezeichnung Panik-Haken haben und von nur zwei Firmen weltweit hergestellt werden. Der Preis: US$ und mehr für den Verein nicht bezahlbar. Aber mit Hilfe des Göttinger DLR und der Bundeswehr gelang es dem Verein, an einen ausgemusterten Panik- Haken zu gelangen. Mechanisch modifiziert und mit einer funkgesteuerten, elektrischen Auslösung war es nun möglich, wie im Ursprung die Kugel aus jeder gewünschten Höhe fallen zu lassen.... An jedem ersten Sonntag des Monats von 14:00 bis 17:00 Uhr öffnet der Verein seine Pforten für Besucher und natürlich fällt dann auch wieder die Kugel. Weitere Informationen unter 3/2008 DGG-Mittlg. 19

20 Abb. 1: Programm Abb. 2: Nach dem Kugelfall stürmen neugierige Kinder den Ort des Geschehens / den Einschlagkrater der Kugel, Foto: I. Siebert. Abb. 3: Mintrop-Kugel wird hochgezogen, Foto: I. Siebert. Abb. 4: Stahlturm mit Mintrop-Kugel; im Hintergrund (links unten) ist das Windenhaus zu sehen, Foto: S. Hock. Abb. 5: Winde, Foto: I. Siebert. 20 DGG-Mittlg. 3/2008