DAAD-Forschungsstipendium

Die Untersuchung der seismischen Anisotropie ermöglicht ein erstes Verständnis der aktiven oder fossilen Deformation der Kruste und des oberen Mantels. Scherwellen, die sich durch anisotrope Medien bewegen, spalten sich in zwei Quasi-Scherwellen auf - die parallel zur schnellen Richtung polarisierte Komponente weist eine höhere Geschwindigkeit auf als ihre orthogonale Komponente. Die seismische Anisotropie der Lithosphäre wird durch zwei Parameter beschrieben - [a] den Azimuth der Polarisationsrichtung der schnellen Welle (FPD) und [b] die Zeitverzögerung zwischen der schnellen und der langsamen Welle.

Das tektonisch aktive Himalaya-Orogen ist eines der besten natürlichen Labore, um die laufenden Kontinent-Kontinent-Kollisionsprozesse zu untersuchen und Einblicke in seine geodynamische Entwicklung zu gewinnen. Es gibt nur eine begrenzte Anzahl von früheren Anisotropie-Studien, die in der für uns interessanten Region des nordwestlichen Himalaya durchgeführt wurden. Die jüngsten Verbesserungen bei der Breitband-Instrumentierung bieten einen noch nie dagewesenen Datensatz zur Untersuchung dieses Prozesses. Daher ist eine seismische Anisotropie Studie auf der Grundlage der viel besseren Datenverfügbarkeit ein logischer Schritt, um die Geodynamik des nordwestlichen Himalaya besser verstehen zu können. Wir schlagen vor, die azimutale seismische Anisotropie mit Hilfe von SKS und direkten S-Wellen zu bestimmen. Für diese Studie werden Daten aus dem regionalen seismologischen Netzwerk im nordwestlichen Himalaya, dem Jammu and Kashmir Seismological Network (JAKSNET), verwendet, das seit Juli 2013 in Betrieb ist. Für die Analyse werden Zeitreihendaten von 29 Breitband-drei-Komponenten-Seismometern verwendet. Die Seismometer wurden in Zusammenarbeit zwischen dem Indian Institute of Science Education and Research (IISER) Kolkata, der Shri Mata Vaishno Devi University und der University of Cambridge, UK, installiert. Das Netzwerk erstreckt sich über den gesamten Himalaya-Bogen vom Siwalik (S) über den Kleinen, den Großen und den Tethyan-Himalaya (N) und entlang des Bogens von Jammu-Kishtwar (E) bis zum Kaschmirtal (W). Zwei verschiedene Datensätze sollen für SKS (mit Epizentralabstand 85°-135°, Mw>5,5) und direkte S-Wellenmessungen (mit Epizentralabstand 40°-80°, Mw>5,5) verwendet werden. Die erwarteten Ergebnisse des Projekts sind -

1. Messungen des Scherwellensplitting an einzelnen Stationen helfen, die laterale Variation der Anisotropie zu bestimmen und den durchschnittlichen regionalen Grad der Anisotropie im nordwestlichen Himalaya zu berechnen.

2. Kartierung des Mantelflussfeldes unter Verwendung des FPD als Proxy. Weiterhin soll die anisotrope Region identifiziert werden, d.h. festgestellt werden, ob das Scherwellensplitting hauptsächlich in der Lithosphäre oder in der flachen Asthenosphäre erzeugt wird. Dazu vergleichen wir die Anisotropieparameter mit geodätischen und geologischen Langzeitmessungen.

3. Bestimmung der Orientierung und der Stärke der Anisotropie der scherungsinduzierten anisotropen Foliationsebenen auf der Hauptüberschiebung des Himalayas.

4. Feststellung, ob die erhaltenen Splitting-Parameter auf eine zweischichtige Anisotropie hindeuten. Hierzukorrelieren wir die Variation der Splitting-Parameter der schnellen und langsamen Welle mit der Polarisationsrichtung der Quelle. Der Vergleich unserer Ergebnisse mit Splitting-Messungen aus dem indischen Schild wird eine Unterscheidung zwischen "eingefrorener Anisotropie" aus der Zeit vor der Kollision und heutigen deformationsbedingten anisotropen Struktur in der subduzierten indischen Kruste unter dem nordwestlichen Himalaya ermöglichen.

Laufzeit

• 2023 - 2024

Projektverantwortlich

• Rupak Banerjee (Stipendiat)

Betreuer

• Prof Frederik Tilmann (GFZ)
• Prof Supriyo Mitra (Indian Institute of Science Education and Research (IISER) Kolkata)

Finanzierung

• Forschungsstipendien - Bi-national betreute Promotionen/Cotutelle, 2022/23 (57588368), gefördert durch den Deutschen Akademischen Austauschdienst (DAAD)

Partner

• University of Cambridge, Cambridge (Prof Keith Priestley)
• School of Physics, Shri Mata Vaishno Devi University, Katra, India (Dr Sunil Wanchoo)

Zuordnung (POF/GIPP/MESI)

• Topic 3 - Ruhelose Erde