Last update: September 13, 2004

Interactive Gravity and Magnetic Application System
3D Gravity and Magnetic Modeling Program
Authors, Contributors and Sponsors Of course, all scientists working with IGMAS contribute by reporting errors or inconsistencies or by having suggestions to improve the program. Some of them are very active and I want to thank at least the most active persons: Liliana Barrio-Alvers, Christian Bauer, Sung Chan Choi, Laurence Diele, Jörn Döring, Jörg Ebbing, Christine Fichler, Lothar Gorling, Daniel Heller, Ingo Heyde, Hafsia Kebbal-Levin, Andreas Kirchner, Michael Kösters, Jannis Koulouris, Stefan Krause, Jörg Kuder, Klaus Lehmann, Bruno Meurers, Rudolf Pucher (in alphabetical order).

We thank the following institutions / companies for financial support:
 
LfUG Sachsen IfM Wien

IGMAS Introduction

IGMAS FlyerIGMAS is an interactive, graphical computer system for interpretation of potential fields (gravity and magnetics) by means of numerical simulation (Götze, 1978; Götze, 1984; Götze and Lahmeyer, 1988). The modeling procedure is based on 'trial and error' methods. The algorithm used for potential field calculation bases on triangulated polyhedrons (Götze, 1978), and has been revised and extended in 1995 (Götze, pers. comm.). At the moment a simultaneous modelling of the following field elements is possible:

  • Gravity fields (x, y and z components),
  • Gravity gradients (x, y and z components),
  • Mass attraction potential,
  • Geoid undulation,
  • Magnetic fields (x, y and z components) and
  • Magnetic total field (induced field and remanent magnetization).

    • The data structure, which is required for the description of three dimensional model geometry has to be simple and flexible enough to cover the wide field of gravity or magnetics modelling: It should facilitate representations of geological information, such as vertical or horizontal cross sections, surface and depth contour maps, 3D visualization, as well as volume and mass calculations.

    These requirements lead to the following basic elements of the input data: The structures (geological bodies) to be modelled are bounded by triangulated surfaces (layer boundaries), which limit domains with constant density and/or susceptibility.

    The definition of these triangulated surfaces may be given in two different ways:

    1. By defining polygons (lines) along vertical, parallel cross sections. The triangulation between the vertical planes is done automatically. The data input is two-dimensional, whereas the construction of the final 3D model structures is performed by IGMAS and does not require detailed knowledges about topology, data structures or triangulation techniques.
    2. Importing externally triangulated surfaces (gOcad triangulation format).
    3. A combined import of both formats is possible.
    Interactive modification of model parameters, e.g. geometry, density and susceptibility, access to the numerical modelling process and direct visualization of both, calculated and measured fields of gravity and magnetics. This enables the interpreter to design the model as realistic as possible. In this context, a 'realistic' model means, that inconsistencies of existing information should be restricted to a minimum. A basic requirement for modelling is the existence of ideas and hypothesis on the investigated area, i.e. the availability of quantitative or qualitative constraints. Towards this end, geophysical modelling aims in the combination and compilation of (all) existing information. The lack of information, which always exist, has to be filled by inter- or extrapolation, and contradictions of different data sources have to be clearly identified, e.g. by means of statistical methods.

    The outlined procedure applied to complex interpretation tools requires a synoptical visualization of the necessary constraining data, which have to be selected and activated by the user. Modern GeoInformationSystems (GIS) handle this task. Today these systems are based frequently on relational data banks, and will be replaced by object orientated systems (OOS) in the near future. The advantage of OOS is an increasing effectivity, because of direct access to data and information by the definition of 'geo-objects' (Breunig et al., 1999; Breunig et al., 2000; Schmidt & Götze, 1998; Schmidt & Götze, 1999).

    Some Examples from Past or Recent Modelling Projects

    Density structure (Kirchner, 1997), hypocenters (PISCO94), volcanic arc, MT resistivity model (Krüger, 1994) and isostatic moho.
    - Plotted with IGMAS -
    Density structure (Kirchner, 1997), volcanic arc and raytracing model (Lessel, 1997).
    - Plotted with IGMAS -
    3D pespective view of the subducted Nazca Plate. View from Southeast to Northwest (Kirchner, 1997). 
    - Plotted with IVIS3D -
    Who can get the program? Send an email and we will discuss the details:

    Dr. Sabine Schmidt or Prof. Dr. H.-J. Götze

    Available Platforms

    The most recent version is IGMAS.3.0.0.

    The Motif-Runtime-Library is required.

    Demo Version

    A Demo Version is not available yet, it may be prepared in the future.

    References

    Breunig, M., Cremers, A.B., Götze, H.-J., Schmidt, S., Seidemann, R., Shumilov, S. & Siehl, A., 1999: First Steps Towards an Interoperable 3D GIS - An Example From Southern Lower Saxony, Germany. Physics and Chemistry of the Earth, Part A, Vol. 24, No. 3, p. 179-190.

    Breunig, M., Cremers, A.B., Götze, H.-J., Schmidt, S., Seidemann, R., Shumilov, S. & Siehl, A., 2000: Geological Mapping based on 3D models using an Interoperable GIS. Geo-Information-Systems,  Journal for Spatial Information and Decision Making, ISSN 0935-1523, Vol. 13, p. 12 - 18.

    Casten, U., H.-J. Götze, S. Plaumann and H. Soffel, 1997: Gravity anomalies in the KTB area and their
    structural interpretation with special regard to the granites of the northern Oberpfalz. Geologische
    Rundschau, Supplement to Vol.86, p. S79-S86 .

    Götze, H.-J., 1978: Ein numerisches Verfahren zur Berechnung der gravimetrischen Feldgrößen drei-dimensionaler Modellkörper. Arch. Met. Geoph. Biokl., Ser. A, 25, 195-215.

    Götze, H.-J., 1984: Über den Einsatz interaktiver Computergraphik im Rahmen 3-dimensionaler Interpretationstechniken in Gravimetrie und Magnetik. Habilitations-Schrift, 121 Seiten, Technische Universität Clausthal.

    Götze, H.-J. and B. Lahmeyer, 1988: Application of three-dimensional interactive modeling in gravity and magnetics, Geophysics Vol. 53, No. 8, 1096 - 1108.

    Götze, H.-J. und S. Schmidt, 1998: Komplexe Interpretation zur Kohlenwasserstoff - Exploration mit 3D Dichtemodellen und GIS-Funktionen. Forschungspolitischer Dialog, Berliner Senat für Wissenschaft, Forschung und Kultur, Berlin. HTML version.

    Kirchner, A., 1997: 3D-Dichtemodellierung zur Anpassung des Schwere- und des Schwerepotentialfeldes der zentralen Anden. Dissertation FU Berlin, Berliner Geowissenschaftliche Abhandlungen, Reihe B, Band 25, Berlin, 98 Seiten. Zusammenfassung /abstract / resumen.

    Kockel, F. et al., 1996: Geotektonischer Atlas von Nordwest-Deutschland. BGR, Hannover.

    Krüger, D., 1994: Modellierung zur Struktur elektrisch leitfähiger Zonen in den zentralen Anden. Dissertation FU Berlin, Berliner Geowissenschaftliche Abhandlungen, Reihe B, Band 21, Berlin, 91 Seiten.

    Lessel, K., 1997: Zur Krustenstruktur im Forearc Nordchiles zwischen 21° und 25° S aus reflektionsseismischen Messungen. Dissertation FU Berlin.

    Schmidt, S., 1996: 3D Modeling of Geoid and Gravity using GIS-functions. Österreichische Beiträge zu Meteorologie und Geophysik, Heft 14, Proceedings of the 7th International Meeting on Alpine Gravimetry. Wien, pp. 137-144. HTML version.

    Schmidt, S. and H.-J. Götze, 1998: Interactive visualization and modification of 3D models using GIS functions. Physics and Chemistry of the Earth, Vol. 23, No. 3, pp. 289-295. Abstract.

    Schmidt, S. and H.-J. Götze, 1999: Integration of Data Constraints and Potential Field Modelling - an Example from Southern Lower Saxony, Germany. Physics and Chemistry of the Earth, Part A, Vol. 24, No. 3, pp. 191-196. Abstract.
     
     

    Diploma and PhD Thesises with IGMAS approach or closely related to IGMAS and GIS

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    Alvers, M., 1998: Zur Anwendung von Optimierungsstrategien auf Potentialfeldmodelle. Dissertation FU Berlin (SFB 267), Berliner Geowissenschaftliche Abhandlungen, Reihe B, Band 28, Berlin, 108 Seiten.

    Choi, S.-Ch., 1996: Ein 3D - Dichtemodell der Oberkruste in den Zentralanden zwischen 21° und 24° S. Diplomarbeit, Institut für Geologie, Geophysik und Geoinformatik, FU Berlin, 116 Seiten.

    Delleske, M., 1993: Zur Schwerefeldseparation mittels 3D-Modellrechnungen im Hochgebirge. Dissertation FU Berlin, Berliner Geowissenschaftliche Abhandlungen, Reihe B, Band 19, Berlin, 74 Seiten.

    Döring, J., 1998: Dichteverteilung und Modellierung des isostatischen Verhaltens der Lithosphäre im Südural. Dissertation FU Berlin, Berliner Geowissenschaftliche Abhandlungen, Reihe B, Band 29, Berlin, 136 Seiten.

    Dörr, M., 1996: Der Arcasfächer und sein Erosionsgebiet in Nordchile: Bilanz einer exogenen Massenverlagerung. Dissertation FU Berlin (SFB 267), Berliner Geowissenschaftliche Abhandlungen, Reihe A, Band 189, Berlin, 121 Seiten.

    Ebbing, J., 1999: Die Struktur des Chicxulub-Impaktkraters in Yucatan/Mexiko - Eine 3D-Schweremodellierung. Diplomarbeit, Institut für Geophysik, Christian-Albrechts-Universität Kiel. Zusammenfassung, abstract.

    Ebbing, J., 2002: 3-D Dichteverteilung und isostatisches Verhalten der Lithosph„re in den Ostalpen. Dissertation, FB Geowissenschaften, FU Berlin. http://www.diss.fu-berlin.de/2002/192/

    El-Kelani, R., 1997: Integrated 3-dimensional geophysical investigations of the Westerwald Volcanics, Germany. Ph.D. Thesis, Clausthal Technical University, Germany.

    Gabriel, G., 1998: Der Harz und sein südliches Vorland: Interpretation der Bouguer-Anomalie und spezielle Studien zur Geodynamik mit der Methode der finiten Elemente. Dissertation, TU Clausthal. Papierflieger Clausthal, ISBN 3-89720-098-8, 191 Seiten.

    Gangui, A.H., 1998: A combined Structural Interpretation based on Seismic Data and 3-D Gravity Modeling in the Northern Puna / Eastern Cordillera, Argentina. Dissertation FU Berlin (SFB 267), Berliner Geowissenschaftliche Abhandlungen, Reihe B, Band 27, Berlin, 176 Seiten.

    Goltz, G., 1999: Lokale Schwerefeldbestimmung und -modellierung mit Hilfe der Ableitungen des Schwerepotentials. Dissertation FU Berlin, Berliner Geowissenschaftliche Abhandlungen, Reihe B, Band ??, Berlin, ?? Seiten (in press).

    Heller, D.-A., 1998: Lineamentanalyse, Lithosphärenflexur und 3D Schweremodellierung der Alba Patera Region - Mars. Diplomarbeit, Christian-Albrechts-Universität Kiel, 117 Seiten.

    Heyde, I., 1998: Integrierte Interpretation gravimetrischer und magnetischer Daten im Rahmen des KTB-Projektes. Dissertation, Institut für Geophysik, Ruhr-Universität Bochum.

    Hoffmann, M., 1999: Dreidimensionale Interpolation und Interpretation von Schwerefeldern. Diplomarbeit, Institut für Geologie, Geophysik und Geoinformatik, FU Berlin, 63 Seiten.

    Kebbal-Levin, H., 1999: Studie zur Signifikanz von 3D Modellen in der Gravimetrie am Beispiel der Nazca Platte. Diplomarbeit, Institut für Geologie, Geophysik und Geoinformatik, FU Berlin (SFB 267), 99 Seiten.

    Kirchner, A., 1997: 3D-Dichtemodellierung zur Anpassung des Schwere- und des Schwerepotentialfeldes der zentralen Anden. Dissertation FU Berlin (SFB 267), Berliner Geowissenschaftliche Abhandlungen, Reihe B, Band 25, Berlin, 98 Seiten. Zusammenfassung / abstract / resumen.

    Kösters, M., 1999: 3D-Dichtemodellierung des Kontinentalrandes sowie quantitative Untersuchungen zur Isostasie und Rigidität der Zentralen Anden (21° - 26° S), Dissertation FU Berlin (SFB 267), Berliner Geowissenschaftliche Abhandlungen, Reihe B, Band 32, Berlin, 181 Seiten.

    Kress, P., 1995: Tectonic Inversion of the Subandean Foreland - a Combined Geophysical and Geological Approach. Dissertation FU Berlin, Berliner Geowissenschaftliche Abhandlungen, Reihe B, Band 23, Berlin, 127 Seiten.

    Kuder, J., 2002: 3D Schwerefeldmodellierung zur Erfassung des tiefen Untergrundes im Nordost-Deutschen Becken. Dissertation, FB Geowissenschaften, FU Berlin. http://www.diss.fu-berlin.de/2002/139/

    Lange, D., 2001: Geophysikalisch-geologische Untersuchung und dreidimensionale Modellierung des Halleschen Porphyrkomplexes. Dipl.-Arbeit, FR Geophysik, FU Berlin, p. 115, unver÷ffentlicht.

    Mahatsente, Rezene, 1998: Crustal Structure of the Main Ethiopian Rift from gravity data: 3-dimensional forward modeling & inversion. Dissertation, TU Clausthal. Papierflieger Clausthal, ISBN 3-89720-157-7.

    Mohr, S., 1999: Strukturierung und Datenanalyse mit Hilfe von GIS-Methoden am Beispiel der Zentralanden. Dissertation FU Berlin (SFB 267), Berliner Geowissenschaftliche Abhandlungen, Reihe B, Band 33, 111 Seiten.

    Müller, A., 1999: Ein EDV-orientiertes Verfahren zur Berechnung der topographischen Reduktion im Hochgebirge mit digitalen Geländemodellen am Beispiel der Zentralen Anden. Dissertation, FU Berlin, Berliner Geowissenschaftliche Abhandlungen, Reihe B, Bd. 36, 105 Seiten.

    Pedreira, D., 2004: Estructura Cortical de la zona de transición entre los Pirineos y la Cordillera Cantábrica (Crustal structure of the transition zone between the Pyrenees and the Cantabrian Mountains), PhD Thesis, 343 pp., Universidad de Oviedo, España.

    Schulte, J., 1998: Konstruktion einer dreidimensionalen Geometrie aus nicht parallelen Ebenen. Diplomarbeit, Institut für Geologie, Geophysik und Geoinformatik, FU Berlin, 71Seiten.
    BKO