Seismische Tomographie des Oman Ophiolites

• Antragsteller: Dr. Christian Weidle
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 314082754

Entlang des östlichen, arabischen Kontinentalrandes befindet sich im Norden Omans der weltweit größte und besterhaltenste Ophiolit, aufgeschlossen im Bereich des Oman Gebirges. Dessen Ablagerung wird mit dem plattentektonischen Prozess der Obduktion in Verbindung gebracht, welcher bis heute nur bedingt verstanden ist.Obwohl der Oman Ophiolit geologisch seit den 1960er Jahren sehr genau kartiert und studiert wurde, ist über die 3-D Geometrie des Ophiolits und seine interne Struktur sehr wenig bekannt. Geodynamische Rekonstruktionen zur Obduktion und Ablagerung von Ophioliten sind nach wie vor schematisch und es ist daher dringend notwendig die Geometrie eines realen Ophiolits zu bestimmen, um diese Modelle zu verbessern. Im Oman wurde die Mächtigkeit des Ophiolits vereinzelt auf bis zu 5km geophysikalisch abgebildet, aber da die gesamte Sequenz ozeanischer Lithosphäre (~12km) im Oman aufgeschlossen ist, müssen signifikante laterale Variationen in der Geometrie erwartet werden. Es ist ausserdem unklar, inwieweit interne Variationen im Ophiolit und der kontinentalen Lithosphäre darunter dessen Ablagerung ermöglicht haben.Für unsere Studie steht uns ein neuer Datensatz eines temporären seismischen Netzes (COOL) im Bereich des Oman Gebirges zur Verfügung. Mit einer Apertur von ca. 500 x 200km und einem Stationsabstand von 20 bis 60km zwischen den 50 Breitbandseismometern bietet dieses Netz einzigartige Voraussetzungen, um mittels seismischer Tomographie den Oman Ophiolit und die darunterliegende kontinentale Lithosphäre abzubilden.Der methodisch beste Ansatz um schnelle ozeanische Kruste und Mantel über langsamerer kontinentaler Kruste auf regionaler Skala in 3-D abzubilden ist die Oberflächenwellentomographie. Das COOL Netzwerk bietet die nötige Stationsdichte um Oberflächenwellendispersion bis 3s Periode aus seismischem Rauschen zu extrahieren und, ergänzt durch Erdbebenaufzeichnungen, die gesamte kontinentale Lithosphäre in ein anisotropes 3-D Modell für den Norden Omans einzubeziehen. Zusätzlich werden mit S-Receiver Funktionen Diskontinuitäten innerhalb der vormals subduzierten kontinentalen Lithosphäre abgebildet.Dieses Modell wird unser Verständnis über Obduktionsdynamik, u.a. durch die Rekonstruktion der kontinentalen Subduktion vor der Ophiolitablagerung, und der aktuellen geodynamischen Situation des Oman Gebirges erheblich erweitern.Unser Projekt ist äusserst komplementär zu dem geplanten ICDP Bohrprojekt im Oman, welches Referenzpunkte für die Interpretation der seismischen Tomographie liefern kann. Im Umkehrschluss bietet unser Modell die Voraussetzung, die regionale Relevanz der punktuellen Beobachtungen in den Bohrungen zu beurteilen und gegebenenfalls zu extrapolieren. Ausserdem bietet diese Land-Studie von ozeanischer Lithosphäre zusammen mit den detaillierten geologischen Kenntnissen die einzigartige Möglichkeit, Interpretationen von ozeanbasierten Messungen, wo die Oberflächengeologie nur punktuell bekannt ist, zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Thomas Meier
• Kooperationspartner: Professor Dr. Frank Krüger