Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1680
Main Title: Geophysical and Geoscientific Investigations in the Ejina Basin, Inner Mongolia, NW China with Focus on Processing of TEM-Data in the Wavelet Domain and on 2D Modeling
Translated Title: Geophysikalische und geowissenschaftliche Untersuchungen im Ejina Becken, Innere Mongolei, NW China, unter besonderer Berücksichtigung der Prozessierung von TEM-Daten in der Wavelet Domain und deren 2D Modellierung
Author(s): Hölz, Sebastian
Advisor(s): Burkhardt, Hans
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät VI - Planen Bauen Umwelt
Type: Doctoral Thesis
Language: English
Language Code: en
Abstract: Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Aufbereitung und Interpretation von TEM-Daten, die in einer Beckenstruktur in NW China gemessen wurden. Die Arbeiten wurden im Rahmen eines DFG-Bündelprojektes in Zusammenarbeit mit anderen geowissenschaftlichen Fachrichtungen durchgeführt. Neben der reinen Analyse der geophysikalischen Daten im Rahmen eines Leitfähigkeitsmodells des Untergrundes, war auch die Einordnung der erzielten Ergebnisse in den größeren geologischen Rahmen sowie die Einordnung in das übergeordnete Teilziel des DFG-Bündelprojektes (tektonischer Aufbau der Beckenstruktur) von Bedeutung. Hierzu wurden neben den geophysikalischen Messungen auch petrologische sowie fernerkundliche Untersuchungen durchgeführt. Im Zuge der Datenaufbereitung wurden theoretische Überlegungen zur Charakterisierung von TEM-Signalen im Waveletbereich angestellt. Diese ergaben u.a. ein neuartiges "noise prediction filter" im Waveletbereich, das die gleichzeitige Eliminierung mehrerer harmonischer Störfrequenzen ermöglicht. Es konnte gezeigt werden, daß dieses Filter eine gewisse Toleranz gegenüber nicht-stationären Einflüssen im harmonischen Rauschen hat. Mit den neu entwickelten Ansätzen konnten während der Bearbeitung der Meßdaten aus NW China in einigen Fällen Verbesserungen erzielt werden. Da die geophysikalischen Arbeitsgebiete aber in nicht besiedeltem Raum lagen, wurden aufgrund des hier generell sehr geringen Rauschpegels für die meisten Datensätze keine signifikanten Änderungen gegenüber der bisherigen Prozessierung festgestellt. Da die Datenauswertung nicht nur auf die reine 1D Modellierung von TEM Daten und die 1D-Joint Inversion von TEM-, MT-, und DC-Daten beschränkt werden sollte, wurde das 3D Modellierungsprogramm TEMDDD im Rahmen einer Modellstudie getestet. Es konnte gezeigt werden, daß das Programm zur Berechnung transienter Daten für die koinzidente Spulenanordnung geeignet ist. Hierbei erwies sich - neben dem immer noch grossen Zeitbedarf für die Berechnung eines 3D Untergrundmodells - die Erstellung von Eingabemodellen für das Programm als zeitintensiver Faktor. Darum wurden zur Vorbereitung der Datenmodellierung der Meßdaten aus NW China mit dem Programm TEMDDD Werkzeuge entwickelt, die eine einfache Generierung von 2D Untergrundmodellen und die Verteilung von Berechnungen über Computernetzwerke erlauben. Aufgrund fernerkundlicher Analysen im Vorfeld der Geländearbeiten, wurde entlang des östlichen Randes des Ejina Beckens eine hypothetische, ca. 130 km lange, NS-streichende tektonische Achse ausgewiesen. Die beiden Arbeitsgebiete befinden sich im nördlichen (Jingsutu Struktur), bzw. südlichen (Gurinai Struktur) Endbereich der Achse. Im nördlichen Bereich endet diese Achse im Basement, wo die Jingsutu Struktur eine NNE-streichende, sedimentgefüllte Depression ausbildet. Diese Struktur wurde außer mit geophysikalischen Methoden zudem petrologisch untersucht. Die 1D Inversionsmodelle sowie das Modell der 2.5D Modellierung weisen im Zentralbereich der Struktur niederohmige Einheiten mit einer Mächtigkeit von mind. 350 m aus, die in Verbindung mit geologischen Karten als spätjurassische und quartäre Sedimente interpretiert wurden. Aufgrund der scharfen Leitfähigkeitskontraste am östlichen und insbesondere am westlichen Rand der Struktur wurden dort Abschiebungen interpretiert und die Struktur als Graben angesehen. Anhand von Ka/Ar-Datierungen im nahegelegenen Jingsutu-Pluton wird vermutet, daß die Hauptbildungsphase der Struktur auf frühjurassische Extensionsbewegungen zurückzuführen ist, die in Gesamt - NW China nachgewiesen sind. Der zentrale und südliche Bereich der postulierten tektonischen Achse wird durch die Gurinai Struktur gebildet. An deren südlichem Ende liegt das zweite Arbeitsgebiet, das im wesentlichen durch quartäre und holozäne Sedimente geprägt ist. Neben Rückschlüssen auf die Hydrologie des Arbeitsgebietes, die aus den 1D Inversionsmodellen der TEM gezogen werden können, ist im Rahmen dieser Arbeit insbesondere das Ergebnis der 1D Joint Inversion von MT-, TEM- und DC-Daten von Interesse. Die zugehörige Sektion von 1D Modellen zeigt zum westlichen Bereich der Struktur hin einen starken trogförmigen Mächtigkeitsanstieg der holozänen und präquartären Sedimente. Anhand der Streichwinkelanalyse von MT-Daten, die nicht Bestandteil dieser Arbeit ist, wurde ein NS-Streichen dieser trogförmigen Struktur interpretiert. Aufgrund dieser Ergebnisse, der Interpretation von SRTM-Daten sowie der ähnlichen geometrischen Ausprägung, wird sie im direkten Zusammenhang mit der Jingsutu Struktur gesehen und gilt demnach als Beleg für die Existenz der postulierten NS-streichenden tektonischen Achse, die den westlichen Rand der Gurinai Struktur mit dem westlichen Rand der Jingsutu Struktur verbindet. Die Tatsache, daß sich die tektonische Achse im Bereich der Gurinai Struktur durch die quartären und holozänen Sedimente hindurch morphologisch ausprägt (sichtbar in den SRTM - Höhendaten), wird als Beleg für eine hier mögliche neotektonische Aktivität gesehen. Im Zentralbereich des Beckens wurden weitere lineamentartige Strukturen mit Hilfe von SRTM-Daten untersucht. Auch diese deuten darauf hin, daß Teilbereiche des Ejina Beckens spätquartär tektonisch beeinflußt worden sind.
This dissertation deals with the processing and interpretation of TEM data, which was measured in a basin structure in NW China. The work was conducted within a DFG-project in collaboration with other geoscientific work groups. Besides the analysis of geophysical data within a conductivity model of the subsurface, other important goals were the classification of results in a broader geological framework as well as the classification of results in the subgoal of the DFG-project, i.e. examination of the tectonics of the basin structure. For this, in addition to the geophysical work, petrological and remote sensing related investigations were conducted. In the course of data preparation, theoretical considerations regarding the characterization of TEM signals in the wavelet domain were made. They led to the design of a novel noise prediction filter in the wavelet domain. With this filter, a simultaneous elimination of several harmonic noise frequencies from a signal can be achieved. It was demonstrated, that this filter has a certain tolerance to non-stationarity in the harmonic noise. With the newly developed approaches, an improvement of processed data could be achieved for some data-sets from NW China, but since the geophysical work areas are located in non-populated regions with a generally very low noise level, the processing did not lead to significant improvements for most of the data-sets when compared to the common processing techniques. Since the analysis of TEM-data should not be restricted to 1D Inversion only, the 3D modeling program TEMDDD was tested within a model study. It could be demonstrated that the program is suitable for the computation of transient data for the coincident loop configuration. In the course of this model study, the creation of input models for the program turned out to be a time-consuming factor, just as well as the still relatively high time need for the 3D modeling itself. Therefore, a tool for the rapid generation of TEMDDD input files for arbitrary 2D block models and a parallelization in terms of the automatic distribution of computations over networks were developed to facilitate the 2.5D modeling of data from NW China. In the analysis of remote sensing data prior to fieldwork a hypothetical, about 130 km long, NS-striking, tectonical axis was identified along the eastern margin of the Ejina Basin. The two work areas, where geophysical investigations were carried out, are situated at the northern (Jingsutu Structure) and southern (Gurinai Structure) end of this axis. In the northern part, the axis is ending in the basement, where the Jingsutu Structure is developed as a NNE-striking, sediment-filled depression. Apart from the geophysical investigations, additional petrological investigations were carried out. In the interpretation of TEM data, the 1D inversion models as well as the model from 2.5D modeling show highly conductive units with thicknesses of at least 350 m in the central part of the structure. These units are interpreted in conjunction with geological maps as Late Jurassic and Quaternary sediments. Because of the distinct conductivity contrasts at the eastern and particularly at the western margin of the structure, normal faults were interpreted there and the structure was referred to as a graben. On the basis of Ka/Ar-datings of samples from the nearby Jingsutu Pluton, it is assumed, that the structure´s main formation phase can be attributed to Early Jurassic extensional movements, which can be traced all over NW China. The central and southern part of the postulated tectonic axis are formed by the Gurinai Structure. At the southern margin of this structure, the second work area is located. It is largely covered by Quaternary and Holocene sediments. In addition to conclusions about the hydrology of the work area, which can be drawn from 1D inversion models of the TEM, special interest was put on the outcome of the 1D joint inversion of MT-, TEM- and DC-data. The associated section of 1D models shows a pronounced trough-like increase of thicknesses of Holocene and Prequaternary sediments in the western part of the structure. By means of a strike analysis of MT data, which is not in the scope of this thesis, a NS-striking of this trough-like structure was interpreted. On the basis of these results, the interpretation of SRTM data and because of the similar geometric forming, it is seen in direct connection with the Jingsutu Structure and thus, counts as evidence for the actual existence of the postulated NS-striking tectonic axis, which links the western margin of the Gurinai Structure with the western margin of the Jingsutu Structure. The fact, that the tectonic axis in the range of the Gurinai Structure is morphologically evident in the Quaternary/Holocene sediments - visible in the SRTM data - is considered as an evidence for neotectonic activity. In the central array of the Ejina Basin, other lineaments were analyzed by means of SRTM data. These additionally indicate, that parts of the basin were tectonically influenced in Late Quaternary times.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-16316
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/1977
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1680
Exam Date: 19-Jul-2007
Issue Date: 21-Sep-2007
Date Available: 21-Sep-2007
DDC Class: 550 Geowissenschaften
Subject(s): 2D Modellierung
Neotektonik
SRTM
Transiente Elektromagnetik
Wavelet Transformation
2D modeling
Neotectonics
SRTM
Transient Elektromagnetics
Wavelet Transformation
Usage rights: Terms of German Copyright Law
Appears in Collections:Institut für Angewandte Geowissenschaften » Publications

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Dokument_38.pdf17.06 MBAdobe PDFThumbnail
View/Open


Items in DepositOnce are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.