Der Kaokogürtel in NW-Namibia gehört zu den panafrikanischen Orogensystemen Westgondwanas. Er besteht aus präpanafrikanischen Grundgebirgseinheiten und panafrikanischen vulkano-sedimentären Deckgebirgseinheiten, die einer grünschiefer- bis granulitfaziellen Metamorphose unterlagen. Für Metapelite lassen sich Metamorphosezonen mit aufsteigender Metamorphose von Ost nach West aushalten: Granat-Zone, Staurolith-Zone, Disthen-Zone, ky-sill-mu-Zone, sill-mu-Zone, sill-ksp-Zone, g-cd-sill-ksp-Zone. Mit Hilfe geothermobarometrischer und moderner phasenpetrologischer Methoden (z.B. P-T- Pseudoschnitte) wurden die P-T-Bedingungen ermittelt, die die Metapelite während ihrer tektono-metamorphen Entwicklung durchlaufen haben. Es zeigt sich eine MT-HT/MP Barrow-type Metamorphoseentwicklung im östlichen und zentralen Kaokogürtel sowie eine HT/LP Buchan-type Entwicklung im westlichen Kaokogürtel. Die geodynamische Relevanz dieser Entwicklungen wird diskutiert. / The Kaoko belt in NW-Namibia is part of the Pan-African mobile belt system of western Gondwana. It consists of pre-Pan-African basement rocks as well as Pan-African volcano-sedimentary sequences, wich were subjected to greenschist facies to granulite facies metamorphism. It was possible to distinguish different metamorphic zones for metapelites increasing in grade from east to west: garnet zone, staurolite zone, kyanite zone, ky-sill-mu zone, sill-mu zone, sill-ksp zone, g-cd-sill-ksp zone. To reconstruct the P-T conditions experienced by the metapelites during their tectono-metamorphic evolution conventional geothermobarometry as well as phase petrological methods (e.g. P-T pseudosections) were used. Consequently, two different types of metamorphic evolution can be distinguished: a MT-HT/MP Barrovian-type evolution in the eastern and central Kaoko belt and a HT/LP Buchan-type evolution in the western Kaoko belt. The geodynamic significance of this results is discussed.

Orogene Prozesse in kontinentalen Kollisionszonen werden in zwei- und dreidimensionalen numerischen Modellen auf Basis der Finite-Elemente Methode (FEM) untersucht. Dabei stehen die Verteilung der Deformation innerhalb der Modellkruste, die korrespondierenden Spannungsfelder und die aus Temperaturfelddaten und Partikelpfaden abgeleitete metamorphe Entwicklung von Krustengesteinen im Vordergrund. Die Studie gliedert sich in einen methodischen Teil, umfangreiche Parameterstudien und spezielle Anwendungen auf fossile und rezente Orogene. Kontinentale Kollisionszonen sind - insbesondere in den tieferen Krustenstockwerken – durch hohe Beträge penetrativer Deformation gekennzeichnet. Im methodischen Teil der Arbeit wird eine Technik vorgestellt, mit deren Hilfe Verformungen des beobachteten Umfangs mit dem auf rein LAGRANGEscher Formulierung basierenden kommerziellen FE-Programmpaket ANSYS® modelliert werden können. Die speziell für Fragestellungen orogener Krustendynamik entwickelten Programmpakete OROTRACK bzw. OROTRACK3D umfassen Neuvernetzungs- und Ergebnisverwaltungsalgorithmen, die eine Modellierung von Konvergenzbeträgen bis zu mehreren hundert Kilometern erlauben. Zusätzlich können mittels einer Schnittstelle zu Oberflächenmodellen die Folgen exogener Prozesse auf die orogene Dynamik berücksichtigt werden. Weitere Charakteristika der Modellierungstechnik sind eine vollständige thermomechanische Kopplung, die Anwendung differenzierter Materialeigenschaften für verschiedene Krustenstockwerke sowie die Möglichkeit, die Deformation - den lokal herrschenden Druck- und Temperaturbedingungen entsprechend - entweder durch spröde oder duktile Materialgesetze zu approximieren. Die zur Beschreibung eines Kollisionsszenarios aufgebrachten Randbedingungen basieren auf den Grundlagen eines Mantelsubduktionsmodells (Willett et al. 1993). In 2D-Modellen wird ebene Verformung in einem Schnitt durch die kontinentale Kruste zweier kollidierender Platten modelliert, die basal einer vom lithosphärischen Mantel aufgeprägten Verschiebung unterliegen. Wird der lithosphärische Mantel der linken Platte an einem Punkt S unter die rechte Platte subduziert, ergibt sich für den linken Modellteil eine horizontale Verschiebung der Modellbasis nach rechts, während im rechten Modellteil keine Verschiebung der Modellbasis erlaubt ist. Im Bereich des Punktes S kommt es zu einer Diskontinuität der basalen Geschwindigkeit und somit zu maximaler Deformation. In publizierten Kollisionsmodellen, die auf ähnlichen Ansätzen beruhen, wird häufig rein sprödes Materialverhalten angenommen oder der duktile Anteil der Kruste durch geringe Krustentemperaturen klein und hochviskos gehalten. Unter diesen Bedingungen kann eng auf das Orogenzentrum lokalisierte Deformation mit einem typischerweise bivergenten Strukturmuster abgebildet werden (Willett et al. 1993 u.a.). Demgegenüber beweist eine erste Reihe zweidimensionaler Parameterstudien eine starke Abhängigkeit des beobachteten Deformationsmusters von den herrschenden Krustentemperaturen und der Konvergenzrate. Bei höheren Krustentemperaturen bildet sich demnach ein Entkopplungshorizont an der Krustenbasis, der für die oberen Krustenstockwerke eine verbreiterte und diffuse Deformationszone bedingt und die erzielte Krustenverdickung limitiert. Über die Verformungsratenabhängigkeit des duktilen Materialverhaltens und den unterschiedlichen Grad thermischer Reequilibrierung innerhalb der verdickten Kruste haben Variationen der Konvergenzrate ähnliche Auswirkungen auf das orogene Deformationsmuster. Verbesserte Modelle mit Neuvernetzungstechnik werden in Parameterstudien getestet, die den Einfluss unterschiedlicher Temperatur-Viskositätsfunktionen auf die Lokalisierung der Deformation und die resultierende synkonvergente Exhumierung metamorpher Gesteine quantifizieren. Ein rheologisches Verhalten, das eine effiziente mechanische Kopplung innerhalb des Krustenprofils gewährleistet, ist demzufolge nicht nur Voraussetzung für lokalisierte Krustenverdickung, sondern auch für rasche Exhumierung von Unterkrustengesteinen durch ein Zusammenspiel von Erosion und isostatischer Hebung. Die Modelle zeigen weiter, dass maximale Exhumierungsbeträge bei rheologisch vergleichsweise festem Verhalten der Unterkruste erzielt werden. Im Einzelnen kann die Variabilität der Versenkungs- und Exhumierungsgeschichte von Materialpunkten im Modellschnitt aus synthetischen PT-Pfaden ersehen werden. Der Wirkungskomplex um Krustentemperaturen, orogene Deformationslokalisierung und synkonvergente Exhumierung ist für die Kollisionsphase der variscischen Orogenese in Mitteleuropa von besonderer Bedeutung. Hochtemperaturmetamorphose und weitverbreitete granitoide Intrusionstätigkeit sind hier Ausdruck hoher Krustentemperaturen; dennoch sind an den Grenzen der klassischen tektonometamorphen Einheiten - im Bereich von Schwarzwald und Vogesen sowie der Mitteldeutschen Kristallinschwelle (MDKS) - eng lokalisierte Teilorogene mit bivergentem Strukturmuster sowie eine rasche synkonvergente Exhumierung amphibolitfazieller Gesteine dokumentiert. Ein solches Nebeneinander ist aus Sicht der Parameterstudien nur durch eine vergleichsweise hochviskose Unterkrustenrheologie zu erklären. In einer Fallstudie zur MDKS kommen in neueren experimentellen Arbeiten bestimmte Kriechparameter (Mackwell et al. 1998) zur Anwendung, mit denen ein derartiges Materialverhalten simuliert werden kann. Der in den reflexionsseismischen Profilen DEKORP 2N und 2S dokumentierte großmaßstäbliche Strukturbau im Bereich des rhenohercynischen Falten- und Überschiebungsgürtels, der MDKS und des saxothuringischen Beckens, sowie die an heute exhumierten Gesteine bestimmten metamorphen Maximalbedingungen können auf dieser Grundlage numerisch reproduziert werden. Eine Erweiterung der Modellierungstechnik auf dreidimensionale FE-Modelle dient der Berücksichtigung orogenparalleler Deformation, die im Randbereich von Kollisionszonen in effektivem Materialtransport resultieren kann; diese Prozesse sind u.a. als „tectonic escape“ (Burke & Sengör 1986) oder „lateral extrusion“ (Ratschbacher et al. 1991b) beschrieben worden. Unter der Annahme orthogonaler Konvergenz wird im 3D-Modell der Mantelsubduktionsansatz der 2D-Modelle zunächst in orogenparalleler Richtung extrudiert (Randbereich des Kollisionsorogens). Im angrenzenden, hinteren Teil des Modells (laterales Vorland des Kollisionsorogens) ist die Modellbasis dagegen keiner Verschiebung oder Fixierung unterworfen. Die Modellränder unterliegen hier einer sogenannten „no-tilt“-Bedingung, die eine differentielle Horizontalverschiebung initial übereinanderliegender Knoten verbietet. In einer Reihe von Parameterstudien werden das kinematische Muster, die räumliche Verteilung der Deformation und die zeitlichen Variationen des oberflächlichen Spannungsfelds untersucht, die sich bei modifizierten Randbedingungen ergeben. Laterale Extrusion ist demnach im Randbereich von Kollisionsorogenen trotz unterschiedlichster Modellszenarien stets präsent. Da die Lateralbewegungen zeitgleich mit der Kollision einsetzen und im Laufe der weiteren konvergenten Krustenverkürzung nur wenig beschleunigt werden, ist der von horizontalen Kräften ausgelöste „tectonic escape“ der dominierende Prozess, während gravitativ induzierte Bewegungen nur eine sekundäre Rolle spielen. Rigide Modellränder in Teilen des lateralen Vorlands modifizieren sowohl Umfang als auch Verteilung der Horizontalbewegungen, ihre Auswirkungen auf das Orogen selbst sind dagegen vergleichsweise gering. Variationen der Krustentemperaturen, der Konvergenzrate und der Unterkrustenrheologie beeinflussen dagegen sowohl die orogene Deformation als auch die des lateralen Vorlands. Unter der Annahme einer festen, isotropen Kopplung zwischen der Krustenbasis und dem bewegten lithosphärischen Mantel werden Extrusionsraten simuliert, die 30% der Konvergenzrate nicht überschreiten. Bis zu 70% können dagegen erreicht werden, wenn eine orogenparallele Beweglichkeit der Modellbasis gestattet wird. Die überragende Bedeutung dieser basalen Randbedingung erlaubt eine Interpretation des miozänen lateralen Extrusionsereignisses in den Ostalpen (z.B. Ratschbacher et al. 1991a). Wenn im Bereich der heutigen Ostalpen zu Beginn der lateralen Extrusion noch kein orogene Topographie bestand (Frisch et al. 1998), fand laterale Extrusion zeitgleich mit bedeutender Krustenverdickung statt; dies spricht für eine Dominanz des von horizontalen Kräften induzierten Prozesses „tectonic escape“ über gravitatives Kollabieren. In jedem Fall legt das in etwa ausgeglichene Verhältnis zwischen Plattenkonvergenz und lateraler Extrusion die Existenz eines basalen Entkopplungshorizonts nahe. Andere Faktoren, die zur Erklärung des Extrusionsereignisses herangezogen werden, z.B. die Indentation der Südalpen oder ein extensives Regime im Bereich des Pannonischen Beckens, können das Deformationsmuster beeinflusst haben, die beobachteten Verschiebungsbeträge sind damit jedoch aus Sicht der Modellstudien nicht plausibel zu machen. Aufgrund ihres großen Maßstabs lassen sich die Verhältnisse bei der Kollision Indiens mit der Eurasischen Platte bislang nur phänomenologisch mit den Modellergebnissen vergleichen. Eine skalierte Fallstudie bleibt somit eine Herausforderung für zukünftige FE-Modelle. / Orogenic processes in continental collision zones are studied by means of two- and three-dimensional numerical models based on the finite-element method (FEM). Special emphasis is laid on the crustal strain distribution, the corresponding stress field, and the metamorphic evolution of crustal rocks which can be determined by analyzing particle paths and temperature field data. The study comprises the description of a new modelling approach based on commercial software, extensive parameter studies and implications for fossil and recent orogens. The methodical part of the work focuses on the task to handle large penetrative deformation observed during orogenies using the commercial FE software package ANSYS® which is based on an updated Lagrangian formulation. Limitations inherited by this approach are overcome by using a remeshing technique. The software package OROTRACK and OROTRACK3D is developed to model orogenic deformation and comprises remeshing, mapping and tracking algorithms. Combined with ANSYS® they are capable of describing total plate convergence up to amounts of several hundreds of kilometers. A surface model inteface allows taking into consideration the effect of erosion on collisional mechanics. Additionally, the models presented in this study are characterized by full thermomechanical coupling, specific material properties describing different crustal layers, and the capability to switch between brittle and ductile material laws depending on current stress and temperature conditions. 2d models represent a vertical section cutting the continental crust of two colliding plates at an orientation perpendicular to the evolving orogen. Based on the mantle subduction approach (Willett et al. 1993) the lithospheric mantle which is not a part of the model itself exerts a basal velocity boundary condition on the crustal scale model. Assuming an asymmetric subduction of the lithospheric mantle of the left plate beneath the right plate’s mantle taper occurring at a point S, the basal FE nodes of the left model half are moved by a horizontal displacement whereas the right part basal nodes are fixed horizontally. The discontinuity of the basal boundary condition at S typically results in a local high strain area. Published modelling studies with similar boundary conditions frequently are based on the assumption of purely brittle deformation (analog models) or keep the ductile domain small and highly-viscous by low crustal temperatures. Under these conditions, orogenic deformation is highly localized and typically shows a bivergent pattern rooting in S and forming the boundary of a central pop-up structure. In contrast, a number of model runs performed without applying the remeshing option demonstrates that raised crustal temperatures result in a decoupling layer at the base of the crust, a widened and indistinct zone of mid to upper crustal deformation, and, subsequently, in only small amounts of crustal thickening. Variations of convergence rates show a similar effect on strain localization which is caused by the strain rate dependence of power law creep and variable degrees of thermal reequilibration in the thickened domain. Improved models with remeshing technique are evaluated during parameter variations quantifying the influence of different temperature-viscosity functions on strain localization and the resulting syncollisional exhumation of metamorphic rocks. It is shown that a rheological behaviour which promotes efficient mechanical coupling all over the crustal profile is a requirement not only for localized crustal thickening but also for rapid exhumation of lower crustal rocks by an interaction of isostatic forces and surface erosion. Exhumation becomes most powerful when a relatively low-viscous upper crust is combined with a relatively stiff lower crust. In detail, systematic variations of the burial and exhumation history of different marker points along the model section can be illustrated by synthetic PTt data. The correlation between crustal temperatures, orogenic strain localization and syncollisional exhumation is of great importance for the late collisional events in the Variscan orogeny in Central Europe. There, high temperature/ low pressure metamorphism and widespread granitoid intrusions document high crustal temperatures. On the other hand, localized bivergent orogenic structures mark the boundaries between the tectonometamorphic units at the region of Schwarzwald and Vosges as well as the Mid German Crystalline Rise (Mitteldeutsche Kristallinschwelle, MDKS). Strain localization and synconvergent exhumation of amphibolite grade metamorphic rocks in these areas can be only explained by assuming a lower crustal rheology much stiffer than previously estimated. Creep parameters determined in recent laboratory studies (Mackwell et al. 1998) are capable of supporting rheologies of that kind and are applied in a case study focusing on the MDKS. Under these assumptions, metamorphic peak pressures and temperatures from the Rhenohercynian fold and thrust belt, the MDKS itself, and the Saxothuringian basin as well as the main structural pattern derived from the reflection seismic profiles DEKORP 2N and 2S are well reproduced by the numerical model. An expansion of the modelling technique to 3d FE models aims at taking orogen-parallel deformation into consideration which can result in prominent transport of rocks towards the lateral foreland areas of collisional belts; these processes have been described as tectonic escape (Burke & Sengör 1986) or lateral extrusion (Ratschbacher et al. 1991b). Given the assumption of orthogonal convergence, the 2d mantle subduction model is extruded in orogen-parallel direction to build a three-dimensional crustal block (marginal area of the collision zone). In the adjacent rear part of the model (lateral foreland of the collison zone), basal nodes are no longer object of the velocity boundary condition or fixation, respectively. The model margins obey a no-tilt-requirement preventing differential horizontal displacements of nodes initially on top of each other. Depending on the geodynamic scenario characterizing the marginal area, further boundary conditions like plate boundary forces or rigid buttresses can be defined. A set of model runs is used to gain quantitative insight into the effect of different parameters and boundary conditions on the resulting kinematic pattern, the spatial distribution of strain as well as temporal variations of the surface stress field. According to the modelling results, lateral extrusion is a common process in the marginal area of orogenic belts since it is present in all modelled scenarios. As lateral motions start contemporaneously with the onset of collision and are only slightly accelerated during further convergence, tectonic escape driven by horizontal forces seems to be a more powerful process than gravitational spreading. Rigid model margins surrounding parts of the lateral foreland modify the amount as well as the distribution of horizontal motions but their effect on the orogen itself is rather small. Variations in crustal temperatures, convergence rates, and lower crustal rheology effect both orogenic and lateral foreland deformation. Assuming an isotropic coupling mechanism between the crust and the lithospheric mantle, extrusion rates no higher than 30% of the current convergence rate can be modelled. As much as 70% are reached when the model base is allowed to move laterally. The significance of this basal boundary condition allows to interpret the Miocene lateral extrusion event in the Eastern Alps (z.B. Ratschbacher et al. 1991a). If there was no mountaineous topography in the Eastern Alps area before the onset of lateral movements (Frisch et al. 1998), the lateral extrusion was contemporaneous with prominent crustal thickening and should be induced rather by tectonic escape than by gravitational collapse. In each case, the almost 1:1 ratio of convergence vs. lateral extrusion implies the existence of a basal decoupling horizon. Other proposed causes like the indentation of the Southern Alps or an extensive regime in the Pannonian basin could have modified the resulting structural pattern but fail to explain the dimension of lateral motions by a factor of 2. Due to the large scale of the Indian-Eurasian collision, modelling results can only be compared phenomenologically with tectonic escape in Eastern Asia. A scaled case study therefore remains a great challenge for future FE modelling.

In north-western Namibia the fills of the Karoo-Etendeka depositories can be subdivided into (1) a Carboniferous-Permian, (2) a Triassic-Jurassic and (3) a Cretaceous megasequence, each recording extensional periods related to successive rifting phases in the evolving South Atlantic. The tectonic environment of the depositories in north-western Namibia changes successively from the coast towards the continental interior, which is reflected by the facies distribution and the position of time-stratigraphic gaps. Close to the present-day coastline synsedimentary listric faults, trending parallel to the South Atlantic rift (N-S), caused the formation of wedge shaped sediment bodies. Here, the Karoo Supergroup is only represented by the Permian succession in the Huab area. A hiatus within the Permian can be recognised by the correlation with the main Karoo Basin in South Africa and the Brazilian Paraná Basin. This stratal gap correlates with a pre-Beaufort Group unconformity in the main Karoo Basin that might be related to an orogenic pulse in the Cape Fold Belt. The Permian succession itself is unconformably overlain by the Lower Cretaceous Etendeka Group. This hiatus extending from the Upper Permian to the Lower Cretaceous has probably been induced by a combination of rift shoulder uplift and additional crustal doming associated with Etendeka flood volcanism. The enhanced tectonism during the Early Cretaceous controlled accommodation space for the alluvial-fluvial and aeolian deposits of the lower Etendeka Group. Disconformities within those deposits and the overlying lava succession attribute to distinct phases of tectonic and volcanic activity heralding the South Atlantic breakup. Towards the south-east, the Karoo succession becomes successively more complete. In the vicinity of Mt. Brandberg Early Triassic strata (Middle Omingonde Formation) follow disconformably above the Upper Permian/Lowermost Triassic Doros Formation. The sedimentation there was essentially controlled by the SW-NE trending Damaraland Uplift. South of the Damaraland Uplift the SW-NE trending Waterberg-Omaruru Fault zone is interpreted as a sinistral oblique-slip fault that compartmentalised the South Atlantic rift. This fault controlled accommodation space of the entire Triassic Omingonde Formation and the Early Jurassic Etjo Formation in its associated pull-apart and transtension structures. A locally well developed angular unconformity defines a hiatus between the two formations. Correlation with the main Karoo Basin in South Africa confirms that this gap is of a regional extent and not only a local, fault induced feature. Furthermore, it might also correlate with an orogenic pulse of the Cape Fold Belt. In general, the Mesozoic megasequences record the long-lived history of the southern Atlantic rift evolution. Rifting has been controlled by orogenic pulses derived from the Samfrau active margin throughout the Mesozoic. The associated intracratonic E-W extension caused the formation of grabens and conjugated oblique-slip zones. The generation of voluminous flood basalts marks the climax of intracratonic extension that was accompanied by enhanced uplift of the rift shoulders. / Das Mesozoikum in Nordwest-Namibia gliedert sich in (1) eine karbonisch-permische, (2) eine triassisch-jurassische und (3) eine kretazische Megasequenz, welche die Entwicklung des südatlantischen Rifts widerspiegeln. Die tektonische Position der karoo-zeitlichen Ablagerungsräume Nordwest-Namibias verändert sich sukzessive von der Küste bis ins Innere des Kontinents, welches sich in der Verbreitung und Größenordnung mehrerer Hiaten ausdrückt. So dominieren in der Küstenregion listrische Störungen, die dem N-S Trend des südatlantischen Rifts folgen. Dabei zeigen keilförmige Geometrien assoziierter Sedimentkörper den syn-sedimentären Charakter dieser Störungen an. In der küstennahen Region ist die Karoo Abfolge nur durch permische Sedimente in der Huab Region überliefert. Eine Diskordanz innerhalb des Perms läßt sich aus der Korrelation mit zeitäquivalenten Ablagerungen im Großen Karoo Becken Südafrikas und dem Paraná Becken Südamerikas herleiten. Wahrscheinlich hängt dieser Hiatus mit einem orogenen Impuls im Kap-Ventana Faltengürtel zusammen. Die permische Abfolge ist wiederum diskordant überlagert von der unterkretazischen Etendeka Gruppe. Dieser Trias und Jura umfassende Hiatus ist vermutlich durch die Anhebung der südatlantischen Riftschulter verursacht worden. Die damit verbundene hohe tektonische Aktivität drückt sich deutlich in der Fazies- und Mächtigkeitsverteilung der unterkretazischen sedimentären Ablagerungen und Laven aus. Dabei spiegeln mehrere Diskonformitäten einzelne Phasen tektonischer und vulkanischer Aktivität wider, welche die bevorstehende Öffnung des Südatlantiks ankündigen. Südöstlich der Huab Region wird die Karoo Abfolge zunehmend vollständiger. So ist im Bereich des Brandberges bereits die triassische Omingonde Formation vertreten, während noch weiter im Südosten die unterjurassischen Sandsteine des Waterberg Gebietes hinzukommen. Die Sedimentation in diesem Raum wurde maßgeblich durch das SW-NO streichende Damaralandhoch beeinflußt. Südlich des Damaralandhochs stellt die prominente SW-NO streichende Waterberg-Omaruru Störungszone eine Transferzone dar, die das Südatlantikrift unterteilt. Entlang dieser Transferzone erreicht die triassische und jurassische Abfolge ihre höchsten Mächtigkeiten, welches durch eine erhöhte Subsidenz innerhalb verschiedener Extensionsbecken begründet ist. Eine entlang der Transferzone zu beobachtende Diskordanz zwischen der triassischen Omingonde Formation und der unterjurassischen Etjo Formation ist nicht nur von lokaler Bedeutung, sondern korreliert mit einer entsprechenden Diskordanz im Großen Karoo Becken Südafrikas. Letztere läßt sich wiederum einem orogenen Impuls im Kap-Ventana Faltengürtel zuordnen.

Schummerungen sind heutzutage die anschaulichste und am weitesten verbreite Methode zur Darstellung des Reliefs in der Kartenebene. Analytische Verfahren zur Herstellung einer Schummerung finden sich meist im Kontext von Geoinformationssystemen, von denen eine große Vielzahl auf dem Markt erhältlich ist - darunter auch zunehmend Open-Source-Programme. Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel der Arbeit sowohl den Funktionsumfang als auch die Möglichkeiten und Grenzen der Reliefdarstellung ausgewählter kommerzieller und freier Produkte zu untersuchen und zu vergleichen. Speziell wurden die Möglichkeiten zur Erstellung einer Reliefschummerung, farbiger Höhenschichten und Maskierung flacher Gebiete untersucht. Dafür wurden verschiedene Vergleichskriterien eingeführt nach denen zwei Beispielregionen, sowohl auf Meso- als auch auf Mikroebene, bearbeitet und bewertet wurden. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass kommerzielle Produkte generell die anspruchsvolleren Schummerungen generieren und Open-Source Produkte keine Alternative für qualitativ hochwertige, kartographische Anliegen darstellen. Allerdings müssen die Einstellungen in den meisten Fällen manuell sowohl an das Programm als auch an den Kartenausschnitt angepasst werden. Die Ergebnisse und Schlussfolgerungen sind anschaulich in Tabellen mit abschließendem Fazit am Ende der Arbeit zusammengefasst.

Starke Niederschläge im Sommer 2010 führten in Sachsen nicht nur zu regional bedeutsamen Hochwassern, sondern auch zu flächendeckend stark erhöhten Grundwasserständen. Der Bericht dokumentiert die Analyse der Grundhochwassersituation im Winter 2010 bis zum Frühjahr 2011 für den Freistaat Sachsen. Dabei wurden neben Niederschlags-, Abfluss- und Temperaturdaten auch Ganglinien von 126 weitgehend anthropogen unbeeinflussten Grundwassermessstellen des staatlichen Messnetzes statistisch ausgewertet. Mit Hilfe hydrogeologischer Karten wurden regionale Besonderheiten und der Einfluss von Braunkohlenbergbau und Wasserschutzgebieten betrachtet. Die daraus abgeleiteten Grundwasserstandsentwicklungstypen konnten hydrogeologischen Teilräumen zugeordnet werden.

The primary objective of this research was to evaluate the potential for monitoring forest change using Landsat ETM and Aster data. This was accomplished by performing eight change detection algorithms: pixel post-classification comparison (PCC), image differencing Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Soil-Adjusted Vegetation Index (SAVI), Transformed Difference Vegetation Index (TDVI), principal component analysis (PCA), multivariate alteration detection (MAD), change vector analysis (CVA) and tasseled cap analysis (TCA). Methods, Post-Classification Comparison and vegetation indices are straightforward techniques and easy to apply. In this study the simplified classification with only 4 forest classes namely close forest, open forest, bare land and grass land was used The overall classification accuracy obtained were 88.4%, 91.9% and 92.1% for the years 2000, 2003 and 2006 respectively. The Tasseled Cap green layer (GTC) composite of the three images was proposed to detect the change in vegetation of the study area. We found that the RBG-TCG worked better than RGBNDVI. For instance, the RBG-TCG detected some areas of changes that RGB-NDVI failed to detect them, moreover RBG-TCG displayed different changed areas with more strong colours. Change vector analysis (CVA) based on Tasseled Cap transformation (TCT) was also applied for detecting and characterizing land cover change. The results support the CVA approach to change detection. The calculated date to date change vectors contained useful information, both in their magnitude and their direction. A powerful tool for time series analysis is the principal components analysis (PCA). This method was tested for change detection in the study area by two ways: Multitemporal PCA and Selective PCA. Both methods found to offer the potential for monitoring forest change detection. A recently proposed approach, the multivariate alteration detection (MAD), in combination with a posterior maximum autocorrelation factor transformation (MAF) was used to demonstrate visualization of vegetation changes in the study area. The MAD transformation provides a way of combining different data types that found to be useful in change detection. Accuracy assessment is an important final step addressed in the study to evaluate the different change detection techniques. A quantitative accuracy assessment at level of change/no change pixels was performed to determine the threshold value with the highest accuracy. Among the various accuracy assessment methods presented the highest accuracy was obtained using the post-classification comparison based on supervised classification of each two time periods (2000 -2003 and 2003-2006), which were 90.6% and 87% consequently.

Das internationale Waldregime kann als Summe von Prinzipien, Normen, Prozeduren und Programmen verstanden werden, welche den Schutz und die Nutzung von Wäldern sowie die Rolle der einzelnen Akteure hierbei regeln sollen. Als Ergebnis des Erdgipfels von Rio 1992 wurden vielfältige Forderungen und Vorschläge für den Abbau von intragenerationalen (Stichwort Nord-Süd-Konflikt) und intergenerationalen Ungleichheiten erhoben. Die Erkenntnisse aus Fallstudien in mehreren asiatischen Ländern (Bangladesh, China, Indien, Nepal) deuten jedoch darauf hin, dass diese Ansätze oft nur wenig zur Lösung von Nutzungskonflikten um Waldressourcen auf der lokalen Ebene beitragen können. Gerade hier muss aber angesetzt werden, um Veränderungen im Hinblick auf die Stabilisierung des globalen Klimas herbeizuführen. / The international forest regime is characterised by principles, norms, procedures and programs, which follow the target to regulate forest conservation and use as well as to determine the role of involved actors. In the conclusions of the Rio-process many proposals with focus on the reduction of the intergenerational and intragenerational imbalances have been made. Case studies from some Asiatic countries (Bangladesh, China, India, Nepal, Vietnam) indicate, that the above mentioned global regulations hardly respond to questions of land use and forest use on a local level. Urgent actions and interventions are necessary on this local level to stabilise the global climate.

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Herstellung eines Satellitenbildmosaiks von Palpa (Peru) mit Daten des Satelliten QuickBird. Die zur Verfügung gestellten Kartenmaterialien werden hinsichtlich ihrer Genauigkeit untersucht. Die Arbeit beschäftigt sich weiterhin mit dem zur Verfügung gestellten digitalen Geländemodell (SRTM-Daten). Als Ergebnis wird ein umfangreiches Kartenmaterial präsentiert, welches zur GPS Messgrundlage in Palpa dienen soll.

Neben der Ausbreitungsgeschwindigkeit ist die Absorption elektromagnetischer Wellen der wichtigste Parameter für die Bearbeitung und Interpretation von Georadar-Daten. Für die realitätsnahe Beschreibung der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen in Gesteinen eignet sich das Modell mit konstantem Q und einem Dispersionsansatz der Phasengeschwindigkeit nach Futterman (1982). Anhand von Modellrechnungen wird die Wirkung dieser Parameter auf Wavelets untersucht. Die Ermittlung des absorptionscharakterisierenden Gütefaktors Q aus GPR-Transmissionsdaten erfolgt auf der Basis einer Erweiterung der Q-Definition. Die dazu benutzte Referenzfrequenz fR ist eine Potenzfunktion von zu vergleichenden Amplitudendichten der entsprechenden Äquivalenzspektren. Die Anwendbarkeit der danach benannten Methode der Äquivalenten Bandbreite wird sowohl an synthetischen Daten als auch an Messergebnissen nachgewiesen, die an einem Sandsteinblock sowie an anstehendem Gneis erhalten worden sind. Es werden Möglichkeiten aufgezeigt, Querbeziehungen zwischen Q-Werten und petrophysikalischen Parametern herzustellen.

This study investigates the depositional environment, source area, sandstone composition, diagenetic properties, reservoir quality and palaeogeography of the Middle–Upper Cretaceous strata at the Unity and Heglig Fields in the SE Muglad Rift Basin, Sudan. In this study, the subsurface Cretaceous sediments were investigated essentially by seven sedimentological techniques. These included subsurface facies analysis, which was based on 1500 cutting samples and seven conventional cores description as well as on wire line logs and three seismic section analyses, petrographic analyses that included heavy mineral analysis, thin sections and scanning electron microscopic investigations, clay mineral as well as geochemical analyses. The facies description and the analysis of conventional cores from the Bentiu, Aradeiba, and Zarga Formations in the Unity and Heglig Field revealed the presence of nine major lithofacies types, all of them are siliciclastic sediments. They can be interpreted as deposits of fluvial, deltaic and lacustrine environments. Moreover, based on wire line logs, cores and cutting sample descriptions and analyses and also on seismic section analyses, the Middle–Upper Cretaceous strata in Unity and Heglig Fields can be classified into three different units of first-order sequences, i.e. fluvial-dominated unit, lacustrine-dominated unit and deltaic-dominated unit. These depositional units most probably testify to environmental change in response to main tectonic pulses during the Turonian – Late Senonian second rifting phase. The seismic analysis revealed that the maximum thickness of the Cretaceous sediments in the study area reaches about 6000 m in the NW part of the Heglig Field. Moreover, the seismic interpretation has revealed three seismic facies reflection patterns: parallel and subparallel reflection patterns (uniform rates of deposition), divergent reflection pattern (differential subsidence rates) and hummocky clinoform pattern (clinoform lobes of delta). The thin section investigations of the core samples revealed that feldspar accounts for 13.5 – 22 %, that of the quartz and the lithic fragments are ranging between 75.7 – 85.2 % and 0.0 7.3 % respectively. Consequently, the sandstones of the study area are classified as subarkoses. Moreover, the modal analysis of the sandstones revealed, that they stem generally from a continental provenance, transitional between the stable interior of a craton and a basement uplift, which is a basement area of relatively high relief along rifts. This allows the detrital components to be recycled and transported for rather long distances and to be deposited in extensional and pull-apart basins. The reservoir quality of the Bentiu and Aradeiba Formations in general is better than that of the Zarga Formation. The porosity of the Bentiu and Aradeiba Formations ranges between 16.7 – 30.0 % and 18.6 – 25.3 %, respectively, whereas the porosity of the Zarga Formation ranges between 16.3 – 23.7 %. Moreover, the thin section investigations and the scanning electron microscope (SEM) analysis for the sandstones of the study area revealed that their reservoir quality was affected positively and negatively by several diagenetic processes. These processes include: mechanical compaction factors (grain slippage and crushing of the ductile grains), quartz overgrowths, precipitation of siderite and calcite, feldspar and clay mineral authigenesis, dissolution of carbonate and of the labile detrital grains and clay infiltration. Furthermore, the reservoir quality of the study intervals was not only affected by the above mentioned diagenetic processes, but also in a large-scale by the type of depositional environment. The study of the heavy minerals revealed that the amounts of the heavy minerals kyanite and garnet supersede those of zircon, tourmaline and rutile. This indicates a metamorphic source rock of originally granitic and/or granodioritic composition for the sediments of the study area. Three heavy mineral assemblage zones with obvious lateral and vertical continuity were identified: a zircon-rutile zone (ZR), a sillimanite-epidote-hornblende zone (SEH) and a kyanite-staurolite-andalusite-garnet zone (KStAnG). On the basis of the ZTR (zircon-tourmaline-rutile) index as well as on the SEH (sillimanite-epidote-hornblende) index, four major maturation levels were constructed: immature, moderately mature, mature and overmature. The clay mineral analysis allowed the subdivision of the Middle–Upper Cretaceous strata into three to two clay mineral zones, which reflect mainly different environmental and diagenetic conditions. The lower clay mineral zone consists of kaolinite, illite/smectite mixed layer, illite, smectite and chlorite. Whereas, the middle zone consists of kaolinite, smectite, illite/smectite mixed layer, illite and chlorite. The upper zone comprises kaolinite, illite, illite/smectite mixed layer, chlorite and smectite. The lower and the upper clay mineral zones contain higher values of kaolinite in comparison to the middle clay mineral zone, whereas the middle zone contains a higher value of smectite in comparison to the lower and the upper clay mineral zones. The higher amount of the kaolinite in the lower and in the upper zones suggest most probably the intensity of chemical weathering and leaching processes under warm humid climate. The marked presence of smectite in the middle zone suggest that the warm humid climate was interrupted by dry seasons. Moreover, the lower clay mineral zone, which shows an increase of illite, chlorite, mixed layer illite/smectite and a higher illite crystallinity, indicates mixed and transitional influences from environmental/tectonic to burial diagenetic controls. Geochemical investigations revealed preferential enrichment and depletion of certain chemical elements in the lacustrine/fluvial/deltaic environments. For instance, the less mobile elements Ti, Ga, Cr and Zr remained in higher amounts in the proximal facies (i.e. in the fluvial channel bar deposits and in the deltaic mouth bar deposits). In contrast, the more mobile elements Mg, Ca, K and Rb occur in higher concentrations in the distal facies (i.e. in the lacustrine deposits, deltaic distal bar deposits and floodplain sediment).