Main target of the project GIGICS (Cooperative German-Indonesian Geoscientific Investigations in the Celebes Sea) is the investigation of the internal crustal structure and the plate tectonic evolution of the Celebes Sea and its active continental margins off Mindanao and Northern Sulawesi. These investigations were carried out during the cruise SO98 of RV SONNE by the Federal Institute for Geosciences and Natural Resources (BGR), Hannover; the German Research Centre for Geosciences (GFZ), Potsdam; the GEOMAR, Kiel; the Institute of Oceanography (IfM), Hamburg; the Mines and Geoscience Bureau, Manila; the Agency for the Assessment and Application of Technology, Jakarta, and the Institute of Oceanography, Wormley. The cruise SO98 consisted of three legs of two weeks duration and one leg of four weeks duration. The total amount of data acquired during the cruise were: - 3,300 km of multichannel reflection seismics, - over 6,800 km of gravimetric and magnetic data and approximately 10.000 km of swath bathymetric and sediment echosounder data, - 3 wideangle-/refractionseismic profiles, each of 120 - 150 km length, - geological, geochemical sampling and oceanographical measurements at a total of 37 stations. During the cruise SO98 a widespaced but regular grid of magnetic and gravimetric profiles were acquired in the eastern part of the Celebes Sea from which up to then reliable data were very sparse. WEISSEL (1980) recognized in the western Celebes Sea WSW-ENE striking magnetic lineations, which he interpreted as chrons 18 - 20 (39 - 43 Ma according to the timescale of HARLAND et al. (1990)). The data from cruise SO98 show that there is no continuation of these anomalies to the east. In the eastern part the magnetic field of the Celebes Sea is less clear and much more disturbed. Nevertheless, E-W-striking anomalies are recognizable. Because amplitudes of local magnetic anomalies are higher than the lineations, the correlation of these lineations with the magnetic reversal scale is still somewhat ambiguous. The gravity map compiled from the measured gravimetric data shows elongated positive anomalies in the eastern part of the Celebes Sea. Exceptions occur at the deep sea trenches off North Sulawesi (North Sulawesi Trench) and Mindanao (Cotabatu Trench) and at the Sulu Archipelago where strong negative gravity anomalies were found. A remarkable NW-striking gravity high of up to 60 mgal was found in the central eastern part of the Celebes Sea. Gravimetric modelling suggests that this high can be correlated with the gravimetric effect of the Molucca Sea Plate subducting from the east under the Sangihe Arc. The reflection seismic data from the northern part of the Celebes Sea show indications for a juvenile subduction of oceanic Celebes Sea crust under the Sulu Archipelago. The oceanic crust bends down towards the Sulu Arc with angles between 2° and 5° and the sedimentary sequence above is deformed indicating a compressional stress regime. With the exception of two linear arranged seamount-like basement highs the Celebes Sea is dominated by two different oceanic crustal types showing distinct differences in the topography. The first one is showing a very similar reflection seismic pattern as it is found for oceanic crust of the Atlantic (HINZ et al., 1994). This type is characterized by a small-scale block-faulted relief of the top basement and a low reflectivity in lower crustal levels typically related as to be accreted at slow to intermediate spreading ridges. This type is found in the western, northern and southern part of the investigated area. In the eastern and especially in the southeastern part the igneous crust shows a very different image. The reflection of the top of the basement is less distinct and of lower frequency. The relief is very much smoother than in the previous type. This reflection seismic image indicates a volcanic/magmatic overprinting of the oceanic crust in this part of the Celebes Sea. Another target of cruise SO98 was the area of the active continental margin off North Sulawesi and its accretionary complex. The internal structure of the accretionary complex should be investigated to decide whether this active margin is also of the 'splinter-type' or not. During former geophysical cruises with RV SONNE oceanic crustal splinters were discovered in the accretionary wedges of the Sulu Sea and off Costa Rica (e.g. HINZ et al., 1991). From our reflection seismic measurements this active continental margin is morphologically subdivided into three units and consists of two accretionary complexes of different internal structural style: the lower and middle continental slope is underlain by an intensively thrusted, sedimentary accretionary wedge. This wedge was most probably formed during the last 5 Ma. Landward of this wedge an older and seismically very complex accretionary unit is present which is overlain at its landward termination by a sedimentary fore-arc basin. Within this older accretionary complex, units with a strong, low frequency reflection pattern were found which are interpreted to represent crustal splinters of igneous oceanic or ophiolitic nature. This interpretation is supported by our gravity and magnetic data. The magnetic profiles show an increase of the magnetic field towards the north arm of Sulawesi across the continental margin. This increase of the magnetic field suggests an increase of magnetized material within the older accretionary wedge towards the northern arm of Sulawesi where ophiolites are emplaced. During the interpretation of the reflection seismic data of the project GIGICS BSR's (bottom simulating reflectors) were discovered for the first time along the active continental margin of North-Sulawesi. BSR's are the seismic expression of a velocity decrease at the bottom of a gas hydrate zone. The distribution and depth of the BSR's correlates with the geochemical and geothermal results. Radiometric age dating and geochemical analyses from pillow basalts of a seamount from the southeastern Celebes Sea indicate hot-spot activity in this part of the Celebes Sea during or shortly after the formation of the oceanic crust approximately at 43 Ma ago. Three NW-striking ridges or seamount-chains in the northeastern Celebes Sea were mapped and investigated in detail. They are thought to represent a wrench fault system extending through the northeastern Celebes Sea. At the flank of one of these ridges a strongly alterated plagioclase-olivine basalt sample was dredged which was overlain by non-fossiliferous clay stone. A similar lithostratigraphic sequence was drilled during ODP leg 124 (RANGIN et al., 1990). The geochemical composition of these basalts is different from typical MORB. The existence of a large crustal splinter within the accretionary wedge off southwestern Mindanao obviously is responsible for a high thermal conductivity which in turn could have enhanced heat flow (108.1 mW/m2) and methanogenesis (405 ppb). The heat flow of 103.0 mW/m2 at the deformation front of the Mindanao wedge and the high methane concentration of 5.555 ppb suggests tectonically induced fluid transport within the wedge. High methane concentrations between 8.044 and 49.006 ppb at the lower slope off Sulawesi and in the North Sulawesi Trench are accompanied by high heat flow values of up to 100.5 mW/m2. Heat flow is significantly lower upslope (31.3 mW/m2). This general heat flow distribution pattern is seen over a large portion of the accretionary wedge. The elevated heat flow values and high methane concentrations near the deformation front most likely result from heat transport by fluids squeezed out from vertically and laterally compacting sediments. The reduced heat flow towards the coast is compatible either with a cooling effect of slow subduction of the oceanic crust, or stacking of cool slabs of compacted sediments. A subduction of oceanic crust with a heat flow around 60 mW/m2 over a period of more than 3 million years would have produced the low heat flow values of the upper slope if the wedge consists of claystone with a low thermal conductivity (1.2 - 1.7 W/mK). Even in the low-heat flow area isolated fluid venting is possible. Lateral variations in the heat flow pattern (e.g. broadening of the anomalies in the west) may be due to different thermal regimes within the subducted crust. Ziel des Projekts GIGICS (Cooperative German-Indonesian Geoscientific Investigations in the Celebes Sea - Geowissenschaftliche Untersuchungen in der Celebes-See und an ihren aktiven Kontinentalrändern) ist die Untersuchung des Baus und der geologischen Entwicklung der Celebes-See und ihrer aktiven Kontinentalränder von Nord-Sulawesi und Mindanao. Die Untersuchungen, an denen die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Hannover; das GeoForschungsZentrum, Potsdam; GEOMAR, Kiel; Institut für Meereskunde, Hamburg; Mines and Geoscience Bureau, Manila; Agency for the Assessment and Application of Technology, Jakarta, und das Institute of Oceanography, Wormley, beteiligt waren, sind während der SONNE-Fahrt SO98 ausgeführt worden. SO98 umfasste 3 Fahrtabschnitte von jeweils ca. 2 Wochen Dauer und einen Fahrtabschnitt von ca. 4 Wochen Dauer. Insgesamt wurden gewonnen: - 3.300 km vielkanalseismische (MCS-)Daten, - über 6.800 km Daten des gravimetrischen und magnetischen Anomalienfeldes und etwa 10.000 km zur Erfassung der Bathymetrie sowie der Feinstruktur der obersten Sedimentschichten, - 3 seismische Weitwinkel-/Refraktions-Profile von je 120 - 150 km Länge, - geologische, geochemische Beprobungen und thermische und ozeanographische Messungen auf insgesamt 37 Stationen. Auf der Fahrt SO98 wurde ein zwar weitmaschiges, jedoch regelmäßiges Netz magnetischer und gravimetrischer Messprofile in der östlichen Celebes-See gewonnen, aus der es bisher kaum zuverlässige Potentialfelddaten gegeben hatte. WEISSEL (1980) hatte in einem Teil der westlichen Celebes-See WSW-ENE streichende magnetische Lineationen beobachtet, die er als Chrons 18 - 20 (39 - 43 Mill. Jahre nach der Zeitskala von HARLAND et al. (1990)) identifizierte. Die Messungen der Fahrt SO98 zeigen, dass sich diese Anomalien nicht nach Osten fortsetzen. Das Magnetfeld in der östlichen Celebes-See ist sehr viel unruhiger. Trotzdem lassen sich E-W-streichende Anomalien erkennen. Da aber die Amplituden der lokalen magnetischen Anomalien größer sind als die der Lineationen, ist es bisher noch nicht gelungen, einen Bereich der magnetischen Umkehrskala zu finden, der in überzeugender Weise zu den Beobachtungen passt. Die erarbeitete Karte der Schwereanomalien weist für den östlichen Teil der Celebes-See weiträumig ausgedehnte positive Anomalienwerte aus. Lediglich im Bereich des Sulawesi-Grabens, des Cotabatu-Grabens und vor dem Sulu-Archipel liegen z.T. erheblich negative Schwereanomalien vor. Auffällig ist ein etwa NW-streichendes Schwerehoch von bis zu 60 mGal im zentralen östlichen Teil der Ce1ebes-See, das nach gravimetrischen Modellberechnungen durch die Schwerewirkung der subduzierten Molukken-Platte verursacht wird. Die reflexionsseismischen Daten aus dem Nordwestteil der Celebes-See deuten auf eine Art embryonaler Subduktion von ozeanischer Kruste unter den Sulu-Archipel hin, die vermutlich an der Wende Oligozän/Miozän einsetzte. Die ozeanische Kruste taucht mit Neigungswinkel zwischen 2° und 5° in Richtung auf den Sulu-Archipel ab, und die aufliegende sedimentäre Einheit ist in diesem Bereich deformiert. Mit Ausnahme von meist linear angeordneten 'seamount'-artigen Krustenaufbrüchen dominieren in der Celebes-See zwei ozeanische Krustentypen, die sich besonders in ihrem Relief voneinander unterscheiden. Der eine Typ zeichnet sich durch ein reflexionsseismisches Abbild aus, wie es auch für die ozeanische Kruste des Atlantik gefunden wurde (HINZ et al., 1994). Dieser Typ zeigt ein durch kleinräumige Blocktektonik geprägtes Oberflächenrelief des kristallinen Grundgebirges und eine geringe Reflektivität in der ozeanischen Unterkruste und gilt als typisch für langsam bis mittelschnell spreizende Rücken. Der westliche, nördliche und südliche Teil des Untersuchungsgebiets sind von dieser Kruste unterlagert. Im östlichen und besonders im südöstlichen Teil zeigt die basaltische Kruste ein anderes Bild. Die Reflexion von der Oberkante der ozeanischen Basalte ist weniger scharf, vielmehr ist das Reflexionsbild deutlich tieffrequenter und die Oberfläche wesentlich glatter als im westlichen Teil des Untersuchungsgebiets. Nach unserer Meinung könnte dieses Reflexionsbild mit einer nachträglichen vulkanisch/magmatischen Überprägung der ozeanischen Kruste erklärt werden. Die aktive Subduktionszone und der Akkretionskomplex vor Nord-Sulawesi waren ein weiterer Schwerpunkt der Fahrt SO98. Dabei ging es im wesentlichen um die Frage, ob auch hier ein aktiver Kontinentalrand vom 'Iyp 'Krustensplitter' existiert, der bei früheren SONNE-Fahrten durch geophysikalische Messungen z.B. in der Sulu-See, vor Mindanao/NE-Celebes-See und am pazifischen Kontinentalrand von Costa Rica erkannt worden ist (z.B. HINZ et al., 1991). Der aktive Kontinentalrand von Nord-Sulawesi ist in drei morphotektonische Einheiten gegliedert und besteht nach den seismischen Messergebnissen aus zwei recht unterschiedlich aufgebauten Akkretionskomplexen: Eine intensiv verschuppte, sedimentäre Akkretionseinheit unterlagert den unteren und mittleren Kontinentalabhang. Dieser junge sedimentäre Akkretionskeil ist recht wahrscheinlich während der letzten 5 Mill. Jahre angelegt worden. Landwärts schließt daran eine ältere und seismisch sehr komplexe Akkretionseinheit an, die teilweise von einem sedimentären 'Fore-arc'-Becken überlagert wird. Innerhalb dieses älteren Akkretionskomplexes sind voluminöse Einheiten mit einem kräftigen, niederfrequenten Reflexionsmuster nachgewiesen worden, die als kristalline Krustensplitter von ozeanischer (ophiolitischer) Natur gedeutet werden. Diese Interpretation wird von den magnetischen und gravimetrischen Beobachtungen gestützt. Die magnetischen Messprofile zeigen einen Anstieg des Magnetfeldes zum Nordarm von Sulawesi über dem Kontinentalrand. Dieser beobachtete weiträumige Anstieg des Magnetfeldes spricht für eine Zunahme von magnetischem Material in Richtung auf den Nordarm von Sulawesi, wo Ophiolite aufgeschlossen sind. Am Kontinentalrand von Nord-Sulawesi sind im Rahmen von GIGICS erstmals BSRs (bottom simulating reflectors) nachgewiesen worden. BSRs sind das seismische Abbild des starken Abfalls der Gesteinsgeschwindigkeit, der sich an der Unterkante von Gashydratzonen - meist durch das Vorhandensein freien Gases - ausbildet. Die Kartierung der Verbreitung und der Tiefenlage der BSRs ist mit den geochemischen und geothermischen Befunden korrelierbar. Radiometrische Altersbestimmungen und geochemische Analysen von Kissenbasaltproben eines Tiefseehügels in der südöstlichen Celebes-See zeigen den Einfluss von 'Hot-Spot'-Vulkanismus in der östlichen Celebes-See während oder nach der Bildung der ozeanischen Kruste vor etwa 43 Mill. Jahren. Drei NW-streichende submarine Rücken, die in der nordöstlichen Celebes-See ca. 100 km südlich der Insel Basilan liegen und die detailliert vemessen worden sind, repräsentieren wahrscheinlich ein transversales Störungssystem, das sich offenbar quer durch die nordöstliche Celebes-See zieht. An der Flanke eines der Rücken ist ein stark alterierter Plagioklas-Olivinbasalt erdredscht worden, der von fossilleeren Tonsteinen überlagert ist. Diese lithostratigraphischen Verhältnisse sind auch auf ODP-Leg 124 (RANGIN et al., 1990) erbohrt worden. Die chemische Zusammensetzung des gedredschten Basalts unterscheidet sich vom typischen MORB. Ein großer ophiolitischer Krustensplitter im Akkretionskeil vor SW-Mindanao ist offenbar verantwortlich für eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit, welche wiederum verantwortlich ist für einen relativ hohen Wärmeefluss von 108.1 mW/m2 und leicht angestiegene Methangehalte (405 ppb) in den Sedimenten über dem Splitter. Der Wärmefluss von 103 mW/m2 an der Deformationsfront des Akkretionskeils vor SW-Mindanao und die hohen Methankonzentrationen von 5.555 ppb sind wahrscheinlich auf tektonisch induzierten Fluidtransport zurückzuführen. Hohe Methankonzentrationen zwischen 8.044 ppb und 49.006 ppb in den Sedimenten des unteren Kontinentalhangs von N-Sulawesi und des Sulawesi-Grabens waren von hohen Wärmeflusswerten bis zu 100.5 mW/m2 begleitet. Der Wärmefluss war deutlich niedriger am oberen Kontinentalhang (31.3 mW/m2). Der erhöhte Wärmefluss und die erhöhten Methankonzentrationen nahe der Deformationsfront resultieren sehr wahrscheinlich aus dem Wärmetransport der Fluide, welche aus den lateral und vertikal kompaktierten Sedimenten beim Akkretionsprozess ausgequetscht wurden. Der reduzierte Wärmefluss am oberen Hang ist kompatibel entweder mit dem Abkühlungseffekt langsam subduzierender ozeanischer Kruste oder Stapelung von kühlen Paketen kompaktierter Sedimente. Eine Subduktion ozeanischer Kruste mit einem Wärmefluss von 60 mW/m2 über eine Periode von mehr als 3 Millionen Jahren hätte die niedrigen Wärmeflusswerte am oberen Hang produziert, wenn der Akkretionskeil aus Tonsteinen mit niedriger Wärmeleitfähigkeit (1.2 - 1.7 W/mK) besteht. Trotzdem ist isoliertes 'fluid venting' möglich. Laterale Variationen im Wärmeflussmuster (d.h. Verbreiterung der Anomalien im Westen) kann durch unterschiedliche thermische Regime in der subduzierten Kruste hervorgerufen sein.