Part of SSP 4D-MB Mountain Building in four dimensions

Eines der zentralen Ziele von 4D-MB ist es, die Beziehung zwischen Oberflächengeologie und Tiefenstruktur der Alpen herzustellen. Die Tiefenstruktur entzieht sich direkter Beobachtung, wird aber dank der Ausdehnung und Stationsdichte des seismischen AlpArray-Netzwerks in nie zuvor da gewesener Auflösung dreidimensional abgebildet werden. Diese geophysikalischen Abbildungen werden aber im geologischen Sinne erst interpretierbar, wenn es gelingt, ein plausibles Modell der Gesteinstypen und -strukturen zu entwickeln, welche die seismischen Beobachtungen hervorrufen. Interpretationen seismischer Daten und plattentektonische Rekonstruktionen deuten darauf hin, daß sich unterhalb der Alpen subduzierte kontinentale Kruste befindet. Im kleinen Maßstab hängen die seismischen Eigenschaften dieser krustalen Gesteine von Änderungen des Mineralbestandes unter sich ändernen Druck- (P), Temperatur- (T) und Fluid (f) Bedingungen, strukturellen Änderungen des Gesteinsgefüges während Deformation (z. B. durch mylonitische Scherung hervorgerufene Anisotropie) oder einer Kombination davon ab. Im großen Maßstab wird deshalb das Muster sich ändernder seismischer Geschwindigkeiten von der Verteilung stark und schwach verformter Gesteine und/oder wechselnder Mineralparagenesen bestimmt. Die Quantifizierung seismischer Gesteinseigenschaften kann nur an zugänglichen Analoga der gegenwärtig unter den Alpen subduzierten Kruste erfolgen, die als Hochdruck- (HP) und Ultrahochdruck- (UHP) Einheiten oberflächlich zur Untersuchung zur Verfügung stehen. Wir wollen in drei Arbeitspaketen (WP) zugleich die tektono-metamorphe Entwicklung alpiner HP- und UHP-Einheiten und die Entwicklung ihrer seismischen Eigenschaften untersuchen. Dazu werden wir Ihre Geometrien erfassen und die Kinematik während ihrer Versenkung und Exhumierung rekonstruieren und numerisch modellieren (WP1). Aus der Kombination dieser und an (U)HP-Gesteinen gewonnener petrophysikalischer Daten werden wir synthetische seismische Bilder für subduziertes kontinentales Grundgebirge in verschiedenen Versenkungstiefen modellieren (WP2). Diese synthetischen Bilder werden dann mit den tatsächlichen seismischen Abbildungen alpiner Lithosphärenslabs verglichen und deren Interpretationen abgeglichen, die vom dichten AlpArray-Stationsnetz (SWATH D) abgedeckt werden (WP3). Mit diesem interdisziplinären Ansatz wollen wir Aussagen über den Zustand der kontinentalen Kruste ableiten, die gegenwärtig unter den Alpen (U)HP-Bedingungen ausgesetzt ist. Insbesondere wollen wir verstehen, welche Rolle die Deckenbildung und Fluid-Gesteins-Wechselwirkungen, die Veränderungen der Mineralparagenesen auslösen, für die Sichtbarmachung von Tiefenstrukturen in seismischen Abbildungen spielen. In dem wir diese Schlüsselfragen von verschiedenen Ansätzen her angehen, dem kinematischen, dem petrophysikalsichen und dem seismologischen, können wer die Möglichkeiten, aber auch Beschränkungen moderner seismologischer Verfahren zur Abbildung krustenmaßstäblicher Strukturen in Manteltiefe ausloten. Es eröffnet sich die Möglichkeit, zu einer 4D-Interpretation der im Rahmen von 4D-MB gewonnen geophysikalischen Daten zu gelangen und somit in bisher nicht da gewesenem Umfang Daten aus unzugänglichen Mantelniveaus in geodynamische Modelle der Alpen einzubeziehen. Die Seismologiesektion ist in diesem Projekt verantwortlich für Arbeitspaket 3 (WP3), das sich mit der Abbildung von Strukturen mit Hilfe von konvertierten Wellen befasst.

Laufzeit

• 2017 - 2020

Projektverantwortlich

• F. Tilmann (GFZ)
• X. Yuan (GFZ)
• J. Mechie (GFZ)
• J. Pleuger (FU Berlin)
• M. Handy (FU Berlin)
• T. John (FU Berlin)
• B. Klaus (Uni Mainz

Projektmitarbeiter

• S. Mroczek

Finanzierung

• DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft (SPP.4D MB)

Partner

• G. Hetenyi (Uni Lausanne)
• J. Kummerow (FU Berlin)

Webseite

• http://www.spp-mountainbuilding.de/projects/Projects/index.html

Zuordnung

• RU2 (Plate Boundary Systems)