Multiskalige numerische vorwärts und rückwärts Modellierung der Alpinen Orogenese (IFMMALPO)

• Antragsteller: Dr. Alexey Petrunin
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 365286839

Die Alpen sind ein Teil des Alpidischen Gebirgsgürtels, der als Folge der Kollision der afrikanischen und der eurasischen Platte während der Känozoischen Ära gebildet wurde. Durch diese Kollision bildeten sich tektonische Strukturen mit komplexer Geologie. Numerische Modellierungen der Kollisionsprozesse, die zur Bildung der Alpen geführt haben, könnten der Schlüssel zum Verständnis der Alpinen Orogenese sein. Dennoch sind bislang nur wenige numerische 2D-Modelle in dieser Region bekannt. Diese Modelle berücksichtigen Verformungsprozesse in der Lithosphäre, vernachlässigen jedoch den Einfluss von Mantelströmungen und Fernfeldspannungen durch großskalige Plattenbewegung. Um besser zu verstehen, wie sich Mantelströmungen während der Entstehung der Alpen seit dem frühen Känozoikum auf die Verformung von Lithosphäre und Kruste auswirken, wird ein 3D Modell der relativen Plattenbewegungen in einem größeren Maßstab benötigt. Es ist jedoch nicht klar, welchen Einfluss Dichte- und Viskositätsvariationen im Mantel auf die Plattenbewegung und die Verformung der Lithosphäre haben. Ein weiteres Problem entsteht durch den Einsatz einer zeitlichen Vorwärtsmodellierung ausgehend von einem Zeitpunkt in der Vergangenheit auf Grundlage heutiger Erkenntnisse, da unter anderem irreversible thermale Diffusion auftritt und geophysikalische Informationen über die Alpen nur unvollständig bekannt sind. Um diese Probleme zu überwinden, werden wir die neuesten Methoden und Datensätze verwenden, die uns durch Zusammenarbeit innerhalb des SPP 4D-MB zur Verfügung stehen. Dadurch eröffnet sich uns die Möglichkeit, eine zeitliche Rückwärtsmodellierung der Konvektion des gesamten Mantels während des Känozoikums mit Schwerpunkt auf der Kollision der afrikanischen und der eurasischen Platte zu erzeugen. Dies erlaubt uns die Alpine Orogenese zu ersten Mal in 3D+Zeit zu simulieren, indem wir die Ergebnisse des globalen Mantelkonvektionsmodells als Starmodell und zeitlich variierende Randbedingungen verwenden. Das IFMMALPO-Projekt wird Daten seismischer Netzwerke (AF - A,B,C,D) und geologische Studien (AF -E) verwenden und zur jetzigen und zur nächsten Stufe des SPP 4D-MB beitragen, indem es Informationen zu Struktur, tektonischer Entwicklung (RT1, RT3) und Spannungszustand der Lithosphäre und des Mantels in den Alpen (RT2, RT4) bereitstellt.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2017: Gebirgsbildungsprozesse in 4-Dimensionen (4D-MB)