Discontinuities and mantle deformation in the subduction zones of South America and Indonesia
Zusammenfassung der Projektergebnisse
1.) Während der Förderdauer des Projekts wurden die Methoden der SReceiver Functions sowie des HkStackings methodisch weiterentwickelt. Die neuen Routinen wurden speziell zur Anwendung in Gebieten mit komplexen Krustenstrukturen optimiert. 2.) Mit der erweiterten Summationstechnik der SReceiver Functions ist die LAB in Ostafrika kartiert worden. Sie liegt in Tiefen bis zu 210 km unter dem TansaniaKraton abnehmend auf ca. 135 km unter dem AlbertRift. Es existiert eine zusätzliche innerlithosphärische Diskontinuität, die als Aufstiegsfront für asthenosphärische Schmelzen in Tiefen zwischen 104 km unter dem Kraton und 54 km unter dem Rift identifiziert wurde. Ein starker Impe danzkontrast zeigt die Existenz von partieller Schmelze unter dem Rift. 3.) Das HkStacking wurde in Testreihen anhand synthetischer Daten eingehend auf seine Verlässlichkeit untersucht. Das Verfahren birgt ein hohes Risiko von Fehlinterpretationen durch das Auftreten artifizieller Nebenmaxima infolge der Stapelung von Phasen, die nicht an derselben Struktur generiert wurden. Das aus dem Stacking resultierende Geschwin digkeitsverhältnis (k) ist besonders anfällig gegenüber interferierenden Phasen und daher sehr ungenau im Fall komplexer Wellenformen. 4.) Die seismische Anisotropie in den Zentralanden ist geprägt von fossiler Einregelung des Olivins in der abtauchenden NazcaPlatte. Die schnellen Achsen sind vorrangig parallel zu deren Bewegungsrichtung orientiert. Entgegen früherer Hypothesen wurden keine Anzei chen für einen Mantelfluss senkrecht hierzu, bzw. parallel zum Graben, entdeckt. Klein räumige Anomalien, in denen Achsausrichtungen senkrecht zur Plattenbewegung vorherr schen, haben ihren Ursprung nachweislich in der Kruste der Südamerikanischen Platte. 5.) Die Kruste Zentraljavas ist gemäß der tektonischen Entwicklung von hoher Komplexität gekennzeichnet. Weite Gebiete zeigen durchschnittliche Mohotiefen von 33 km, die zwei kontinentalen Fragmenten zuzuordnen sind. Dazwischen liegt die MeratusSuturzone, die eine signifikante Abnahme der Krustenmächtigkeit aufweist. Der postulierte Verlauf der MeratusSutur kann seismologisch weitgehend bestätigt werden. Überreste von Krusten verdickung infolge der früheren Kollision zeigen sich am Nordrand der MeratusSutur: Hier existiert eine Reihe von Krustenblöcken, die bis zu 39 km mächtig sind. Zudem ist eine innerkrustale Diskontinuität nahezu im ganzen Messgebiet zu beobachten, deren Tiefen verlauf (1328 km) weder mit der Topografie Javas noch mit der MohoDiskontinuität korreliert ist. Sie markiert die Oberkante einer Schicht erniedrigter Geschwindigkeit. 6.) Der sublithosphärische Mantel unter Indonesien weist acht seismische Diskontinuitäten bis in 1700 km Tiefe auf. Die MTZ zeigt eine normale Mächtigkeit im Rahmen der Messge nauigkeit. Sie wird in 408 und 665 km Tiefe begrenzt und ist somit unbeeinflusst vom abtauchenden Slab. Oberhalb der MTZ (ab ~370 km) ist die Geschwindigkeit deutlich erniedrigt. Grund hierfür sind partielle Schmelzen infolge erhöhter Wasserkonzentration, die bereits vor Einsetzen der wiederholten Subduktion in der Region entstanden ist. Die LehmannDiskontinuität liegt mit ca. 245 km tiefer als im globalen Mittel. Das Auftreten von Diskontinuitäten in ca. 300 km (XDiskontinuität) und ca. 970 km (RepettiDiskontinuität) geht auf die Veränderung der Mineralkomposition (z.B. Quarz) durch SlabMaterial zurück. Schließlich existiert ein subduziertes Lithosphärenfragment in 1320 km Tiefe, das eine Mächtigkeit von ~40 km aufweist.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- 2012. Melt infiltration of the lower lithosphere beneath the Tanzania craton and the Albertine rift inferred from S receiver functions. Geochem. Geophys. Geosys. 13 (8)
Wölbern, I., Rümpker, G., Link, K., Sodoudi, F.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1029/2012GC004167) - 2014. Crustal origin of trenchparallel shearwave fast polarization in the Central Andes. Earth Planet. Sci. Lett. 392, 230238
Wölbern, I., Löbl, U., Rümpker, G.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.epsl.2014.02.032) - 2016. Crustal thickness beneath Central and East Java (Indonesia) inferred from P receiver functions. J. Asian Earth Sci. 115, 6979
Wölbern, I., Rümpker, G.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2015.09.001) - 2016. Limitations of H stacking: ambiguous results caused by crustal layering. J. Seismol.
Wölbern, I., Rümpker, G.
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1007/s109500169599z)
