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Magnetotellurische Experimente an der San Andreas Verwerfung, Kalifornien

Lage der MT-Stationen (rot: kombinierte Breitband- und langeperiodische Stationen, schwarz: Breitbandstationen). Die Lage der SAFOD-Bohrung ist mit einem gelben Dreieck markiert, rote Punkte zeigen die Seismizität (NCDEC 2002-2011, M > 1.0). Die gelb unterlegte Zone kennzeichnet das primäre Cluster von nicht-vulkanischen Tremoren (z. B. Nadeau & Dolenc, 2005; Nadeau & Guilhem, 2009; Zhang et al., 2010). CAM Cambria, CHO Cholame, COA Coalinga, KC Kettleman City, MB Morro Bay, PKD Parkfield, PR Paso Robles, SLO San Luis Obispo.
Lage der MT-Stationen (rot: kombinierte Breitband- und langeperiodische Stationen, schwarz: Breitbandstationen). Die Lage der SAFOD-Bohrung ist mit einem gelben Dreieck markiert, rote Punkte zeigen die Seismizität (NCDEC 2002-2011, M > 1.0). Die gelb unterlegte Zone kennzeichnet das primäre Cluster von nicht-vulkanischen Tremoren (z. B. Nadeau & Dolenc, 2005; Nadeau & Guilhem, 2009; Zhang et al., 2010). CAM Cambria, CHO Cholame, COA Coalinga, KC Kettleman City, MB Morro Bay, PKD Parkfield, PR Paso Robles, SLO San Luis Obispo. (GFZ Potsdam)

In einer Reihe von drei großen Feldexperimenten (DeepRoot, TremorMT und ELSAF, 2005-2008) wurden mehr als 250 MT Stationen entlang von sieben Profilen über die San Andreas Verwerfung (SAF) installiert. Die Stationen befanden sich nahe dem Tiefenobservatorium der San Andreas Verwerfung (SAFOD) und überdeckten das Übergangssegment der SAF, wo sich die SAF von einer kriechend zu einer blockierten Verwerfung ändert und wo ein Quellgebiet für nicht-vulkanische Tremore (NVT) lokalisiert wurde. Diese regionalen Studien hatten zum Ziel, die tiefen strukturellen Änderungen entlang der Streichrichtung des Übergangssegments der SAF zu untersuchen und zum ersten Mal die Quellregion der NVT mit MT zu erforschen. Im Ganzen misst die überdeckte Fläche 60 km x 130 km.

Die zweidimensionale (2D) Inversion der MT-Daten entlang der drei nördlichsten Profile am Übergang zum kriechenden Segment der SAF zeigt eine gutleitende Region im oberen Mantel und unterer Kruste, die mit der spröden Deformationszone der SAF in der oberen Kruste über einen kanal verbunden ist. Die hohe Leitfähigkeit wird als eine Zone interpretiert, in der Fluide in das SAF-System migrieren können (Becken et al., 2011). Im Übergang zum blockierten Verwerfungsabschnitt Richtung Süden ist diese
leitfähige Region in der Tiefe dagegen von der oberkrustalen Deformationszone durch eine tiefreichende Zone hohen Widerstandes abgeschnitten. Dies steht im scharfen Kontrast zu der Situation weiter im Norden. Entlang des blockierten Segmentes, korreliert die Zone erhöhter Leitfähigkeit mit der Quellregion der NVT. 3D Inversions- und FWD Modellierungsergebnisse des Datensatzes (Tietze & Ritter 2013) stimmen im Allgemeinen mit den 2D Ergebnisses von Becken et al. (2008b, 2011) überein und liefern neue Einsichten in den südöstlichen Teil des Untersuchungsgebietes, wo starke 3D Effekte in den Daten präsent sind.

Unsere Forschungsaktivitäten am Land wurden durch das Projekt "Deep San Andreas Fault Boundary Structure from Marine MT" vor der Küste Kaliforniens erweitert  (Steven Constable, Kerry Key, Brent Wheelock; Scripps Institut für Ozeanografie, UCSD).

Projektverantwortlicher

  • PD Dr. Oliver Ritter (GFZ)

ProjektmitarbeiterInnen

  • Jun.-Prof. Dr. Michael Becken (GFZ Potsdam, jetzt Westfälische Wilhelms-Universität, Münster)
  • Dr. Kristina Tietze (GFZ Potsdam)

Kooperationen 

  • Paul Bedrosian (U.S. Geological Survey, Denver)
  • Steven Constable (Scripps Institution of Oceanography, University of California, San Diego
  • Kerry Key (Scripps Institution of Oceanography, University of California, San Diego)
  • Stephen Park (University of California, Riverside)

Methoden & Geräte

  • Magnetotellurik, 2D- und 3D-Inversion
  • EDL und Spam Mk III Datenlogger
  • Induktionsspulen-Magnetometer (Metronix)
  • Fluxgate Magnetometer (Geomagnet)
  • Nicht-polarisierende Ag/AgCl-Elektroden (GFZ Potsdam)

Publikationen/ Ergebnisse

  • Becken, M., Ritter, O., Bedrosian, P. A. & Weckmann U., 2011. Correlation between deep fluids, tremor and creep along the central San Andreas fault, Nature, 480, 87—90.
  • Becken, M., Ritter, O., Park, S. K., Bedrosian, P. A., Weckmann, U. & Weber, M., 2008. A deep crustal fluid channel into the San Andreas Fault system near Parkfield, California, Geophys. J. Int., 173, 718732.
  • Becken, M., Ritter, O.,Weckmann, U. & Bedrosian, P., 2008. Recent and on-going MT studies of the San Andreas Fault zone in Central California. Proceedings of the 22nd Schmucker-Weidelt-Colloquium on Electromagnetic Depth Sounding, Decin, Czech Republic, 2007.
  • Tietze, K. & Ritter O., 2013. Three-dimensional magnetotelluric inversion in practice - the electrical conductivity structure of the San Andreas Fault in Central California, Geophysical Journal International 2013; doi: 10.1093/gji/ggt234.
  • Tietze, K., 2012. Investigating the 3D electrical conductivity structure of the San Andreas fault system in the Parkfield-Cholame region, central California, with 3D magnetotelluric inversion, Dissertation, Freie Universität Berlin.
  • Tietze, K. & Ritter O., 2012. Resolution of 3D elongated deep conductive bodies embedded in a 2D background conductivity structure by 3D and 2D magnetotelluric inversion, Proceedings of the 24th Schmucker-Weidelt-Colloquium on Electromagnetic Depth Sounding Neustadt / Weinstr., Germany, 2011.

Danksagung

  • Finanzierung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) für DeepRoot and ELSAF
  • Finanzierung durch das Helmholtz-Zetrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ für TremorMT
  • Mess-Instrumente wurden von der magnetotellurischen Komponente des Geophysikalischen Instrumenten Pools Potsdam (GIPP-MT) und des Gerätepools "Electromagnetic Studies of the Continents" zur Verfügung gestellt.

Zusätzliche Informationen

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