Heft 39/1989

Schriftenreihe
des Instituts für Geodäsie


 
Heft 39/1989

KERSTING, Norbert /
WELSCH, Walter
[Herausgeber]

Rezente Krustenbewegungen
Seminar, 8.-9. Juni 1989

303 S.

Auflage:  500

ISSN:  0173-1009

Inhaltsverzeichnis

Einführung

Schlußwort

 


Inhaltsverzeichnis

Einführung 1

Globale Aspekte:
Evidenz, Entstehung, Modelle, Beobachtung


5
Miller, Hubert
     Beispiele geologischer Evidenz rezenter Krusten-
     bewegungen


7
Soffel, Heinrich
     Geophysik und Plattentektonik

15
Drewes, Hermann
     Methoden zur Modellierung der Plattenkinematik

29
Schwintzer, Peter
     Satellitentechniken zur Bestimmung globaler Platten-
     bewegungen


51

Spannungen und Verzerrungen,
physikalische Meßverfahren


73
Uhrig, Richard
     Verschiebungen, Verzerrungen, Spannungen und
     Stoffgesetze aus der Sicht der Kontinuumsmechanik


75
Dannapfel, Manfred
     In situ-Spannungsmessungen  -  gezeigt im Grund-
     und Deckgebirge am Westrand der Böhmischen Masse


97
Wenzel, Hans-Georg
     Nutzung von Schweremessungen für die Bestimmung
     rezenter Krustenbewegungen


109
Emter, Dietrich
     Grenzen hochempfindlicher Neigungsmesser für die
     Beobachtung rezenter Krustenbewegungen


125

Geodätische Beobachtungs- und Analysemöglichkeiten

141
Heck, Bernhard
     Geodätische Methoden zur Bestimmung rezenter
     Krustenbewegungen im lokalen und regionalen Bereich


143
Welsch, Walter
     Strainanalyse aus geodätischen Netzbeobachtungen

171
Welsch, Walter
     Zur Optimierung geodätischer Netze für die Überwachung
     rezenter Verwerfungen


191
Kersting, Norbert
     Herdflächenlösungen aus geodätischen Beobachtungen

213

Berichte aus laufenden Projekten

231
Ritter, Bernhard
     Beobachtung und Analyse eines aktuellen Riftereig-
     nisses in Nordost-Island mittels geodätischer Methode


233
Geiss, Erwin / Ellmer, Wilfried
     Modellierung tektonischer Bewegungen im Mittelmeer-
     raum und ihre Beobachtung im WEGENER-MEDLAS-Projekt


249
Hartmann, Peter
     Rezente Krustenbewegungen im südwestdeutschen Raum?

263
Hein, Günter
     Interkontinentale GPS-Messungen zur Bestimmung
     von Plattenkinematik und Kontinentaldrift


279

Schlußwort

295
Teilnehmerliste 297
 

 
Einführung

Was will das Seminar "Rezente Krustenbewegungen"?  -  Es will nicht nach Art eines wissenschaftlichen Symposiums letzte Erkenntnisse in ausgewählten Spezialthemen zur Kenntnis bringen; es will vielmehr dem fachlich vorgebildeten Interessierten einen kompakten Überblick geben über ein begrenztes Stoffthema, das eher am Rande der geodätischen Aufmerksamkeit liegt, dennoch aber von großer geowissenschaftlicher Bedeutung ist. Es sollen Hintergründe klargemacht, das Umfeld ausgeleuchtet, die eigentliche Materie dargestellt und Ausblicke über gegenwärtig laufende Projekte und mögliche Perspektiven gegeben werden.

Es empfiehlt sich, das Thema "Rezente Krustenbewegungen" nicht isoliert zu sehen, sondern in einen größeren Zusammenhang einzubinden. Eine umfassende Schau ergibt sich etwa bei der Betrachtung der Bedeutung der Geodäsie für die Erdbebenvorhersage.

Über zweitausendmal an einem Tag wird unser Planet durch Erdbeben erschüttert. Die Theorie der Plattentektonik und Plattenkinematik erklärt, warum Erdbeben auftreten. Diese Theorie erläutert, daß die Kruste der Erde aus etwa einem Dutzend großer (und vieler kleinerer) Platten besteht. Sie sind so groß wie Kontinente oder Ozeane, z.B. die Nord- oder die Südamerikanische Platte, die Eurasische, Indische, Antarktische, die Pazifische, die Nasca-Platte, die Afrikanische u.a. Infolge von Hitzeprozessen im Erdinnern sind sie in ständiger Bewegung, hauptsächlich in horizontalen Richtungen mit Relativbewegungen zueinander von wenigen Zentimetern pro Jahr. Die Plattenbewegungen bilden eine ständige Quelle für Spannungen in der Erdkruste. Das plötzliche Freiwerden der Spannungen verursacht Erdbeben. Die meisten Erdbeben erscheinen deswegen an den Plattengrenzen. So wissen wir heute im allgemeinen, was Erdbeben sind, wo die meisten von ihnen auftreten, und daß ihr Auftreten unausweichlich ist. Jedoch wissen wir nicht, wann Erdbeben auftreten.

Das Ziel der Erdbebenvorhersage ist es, schadenbringende Erdbeben möglichst weit im voraus und mit hinreichender Genauigkeit vorherzusagen. Der Gegenstand der Vorhersagestudien sind die sogenannten Vorläufer, das ist eine große Vielfalt physikalischer Phänomene, die sich vor dem Auftreten von Erdbeben ändern: Spannungsänderungen, Deformationen, Änderungen seismischer Aktivitäten u.a.

Der Beitrag der Geodäsie zur Erdbebenvorhersage ist die Messung und Analyse von Deformationen. Sie treten in vielfacher Gestalt auf. Landhebungen und -senkungen, die sich oft über Tausende von Quadratkilometern erstrecken, in der Größenordnung von mehreren bis vielen Zentimetern; sie können durch Präzisionsnivellement entdeckt werden. Lokale Meeresspiegeländerungen und Schwereänderungen können als warnende Vorboten interpretiert werden. Präzisionswinkel- und Streckenmessungen in lokalen oder regionalen Netzen, die sich über gefährdete Gebiete erstrecken, ermöglichen die Registrierung horizontaler Verzerrungen über Entfernungen von vielen Kilometern hinweg. Neue Methoden, wie Laserentfernungsmessungen zu künstlichen Satelliten oder zum Mond oder die Analyse von Radiosignalen aus der Tiefe des Weltraumes, bieten die Möglichkeit, Verzerrungen und Verzerrungsänderungen über Hunderte und Tausende von Kilometern zu analysieren. Seit etwa fünf Jahren erlauben die jüngsten Entwicklungen, mit mobilen Empfängern die Radiosignale der Satelliten des Global Positioning System aufnehmend, die Einrichtung ausgedehnter Netze mit hoher Meßgeschwindigkeit, großer Punktgenauigkeit und Punktdichte. Diese modernen Raumtechniken bieten - insbesondere, wenn ihr Genauigkeitspotential im Zentimeter- oder sogar Subzentimeterbereich ausgeschöpft wird - eine einzigartige Chance, Plattenbewegungen und Verformungszustände und -änderungen zu messen.

Auf der anderen Seite kann Strain über kurze Entfernungen mit unglaublicher Genauigkeit durch Strainmeter, Mikronetze und Tiltmesser ermittelt werden. Strain an Verwerfungen und aseismisches Kriechen werden mit Kreepmeter und Alignements hochpräzise erfaßt.

Es ist klar, daß eine große Vielfalt von Erdbeben-Vorläufern beobachtet werden muß, wenn die Fähigkeit einer zuverlässigen Erdbebenvorhersage entwickelt werden soll. So gesehen ist die Geodäsie nur einer von vielen wissenschaftlichen Partnern, die an einem sich schnell entwickelnden Forschungsgebiet von großer Tragweite beteiligt sind.

Walter Welsch
 


 

Schlußwort

F. R. Helmert, von 1886 bis 1917 Direktor des weltweit bekannten geodätischen Instituts zu Potsdam, schrieb 1891 in einem Bericht an die "Permanente Kommission der Internationalen Erdmessung" zu Florenz u.a. folgendes:

Diese Arbeiten - angesprochen ist das Nivellement - haben nicht nur die Bedeutung, das mittlere Niveau der Meere genauer zu erforschen, sondern sie bieten uns damit zugleich das feinste Mittel, die zeitlichen Veränderungen des Erdkörpers zu erkennen. Obwohl diese i.allg. nur ganz langsam fortschreitend sind und in einigen Dezennien in der Regel kaum bemerkbar werden, so wird doch die Erdmessung bei der fortschreitenden Verfeinerung ihrer Hilfsmittel mehr und mehr gezwungen sein, sie zu berücksichtigen.

Vor numehr knapp 100 Jahren war Helmert mit seinen Ideen der Zeit weit voraus. Heute sind es nicht nur vertikale Veränderungen in lokalen und regionalen Gebieten, sondern auch horizontale Bewegungsraten, die mit verfeinerten geodätischen Hilfsmitteln (wie EDM- und Satellitenverfahren sowie VLBI) bis hin zum Globalen meßbar geworden sind.

Auf wissenschaftlicher Ebene werden seitens der Geodäsie die Belange der rezenten Krustenbewegungen (RCM), die zunehmend an Bedeutung gewinnen, von der Internationalen Assoziation für Geodäsie (IAG) innerhalb der Internationalen Union für Geodäsie und Geophysik (IUGG) wahrgenommen. Anläßlich der XII. Generalversammlung der IUGG in Helsinki 1960 wird eine Kommission für RCM geschaffen. Drei Jahre später wird auf der XIII. Generalversammlung der IUGG die IAG neu gegliedert, und die Sektion II erhält die Bezeichnung "Nivellement und Erdkrustenbewegungen". Bei der erneuten Umgliederung der IAG, die 1971 bei der XV. Generalversammlung in Moskau erfolgt, wird eine permante Kommission für RCM eingerichtet, die an die Sektion V der IAG "Physikalische Interpretation" angeschlossen ist.

Der interdisziplinäre Charakter der RCM wid dadurch dokumentiert, daß in den internationalen geowissenschaftlichen Großprojekten - in den 60er Jahren der "Obere Erdmantel", in den 70er Jahren die "Geodynamik" und in den 80er Jahren die "Lithosphäre" - die RCM in den Arbeitsgruppen verankert sind. Die geodätische gewonnenen Ergebnisse von Bewegungsraten der Erdkruste sind heute zu einem wesentlichen Bestandteil geowissenschaftlicher Forschung geworden. Tragen sie doch mit entscheidend zum besseren Verständnis geodynamischer Prozesse bei. In einem seit 1971 bestehenden Internationalen Zentrum für RCM (ICRCM), das seinen Sitz in Zydby bei Prag hat, werden weltweit die Beiträge zu den Problemen der RCM gesammelt und den Interessenten zur Verfügung gestellt. Auf weitgespannten internationalen Symposien (z.B. Tallinn 1986) und auf Symposien mit geographisch angegrenzten Schwerpunktbereichen werden auf interdisziplinärer Ebene neu gewonnene Ergebnisse sowie theoretische Grundlagen und Meßverfahren vorgestellt und diskutiert.

So ist es auch dem Seminar mit einem weitgefächerten Themenkreis interdisziplinärer Beiträge aus der Geologie, Geophysik, Kontinuumsmechanik und Geodäsie sehr gut gelungen, Probleme, Fragestellungen und erzielte Fortschritte auf dem Gebiet der RCM zu durchleuchten und das breite Umfeld darzustellen. An die Seite des geodätischen Weltbildes über die RCM treten auch Erkenntnisse der Geologie und Geophysik; durch gegenseitige Ergänzung und Befruchtung sind die Disziplinen miteinander eng verzahnt.

Die Vorträge des Seminars waren hervorragend aufeinander abgestimmt, wobei Beiträge über die Ursachen, Wirkungen, Beobachtungen, Modellbildung und Berechnungen von RCM sowie Analysen zu ihrem Recht kamen. Dort wo es möglich war, hielt sich die Vortragsfolge an den alten geodätischen Grundsatz vom Großen ins Kleine - vom Globalen zum Lokalen.

Der Veranstalter hatte mit 30 bis 35 Teilnehmern gerechnet, daß es über 90 wurden, zeugt von dem großen Interesse, das gegenwärtig den Fragestellungen und Problemen des RCM innerhalb der Geowissenschaften in Theorie und Praxis entgegengebracht wird. Nicht nur Interessenten aus den universitätren Bereichen, sondern auch Vertreter der Landesvermessungsämter konnten erfreulicherweise als Teilnehmer begrüßt werden.

Dem Veranstalter dieses gelungenen Seminars gilt Dank und Anerkennung. Das Seminar, geprägt von einem hohen wissenschaftlichen Niveau, spricht für sich selbst.

Hermann Mälzer
 



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