Integrierte 3D Modellierung des Schwere- und Temperaturfelds zum Verständnis von Rheologie und Deformation der Alpen und ihrer Vorlandbecken -INTEGRATE

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Jörg Ebbing; Professorin Dr. Magdalena Scheck-Wenderoth
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers ; Paläontologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 365307822

Ziel dieses Projekts ist es, die Konfiguration der tiefen Kruste und des unterlagernden obersten Mantels unter dem Alpenorogen und seinen angrenzenden Vorländern zu verstehen und verschiedene Hypothesen zur Subduktionsgeometrie und zur Verteilung von Deformation und Seismizität zu testen. Dazu werden öffentlich verfügbare geowissenschaftliche Beobachtungen zu den Eigenschaften der Sedimente und der kristallinen Kruste (Geometrie, seismische Geschwindigkeiten, Dichten) mit Daten zu seismologisch abgeleiteten Eigenschaften des oberen Mantels in ein konsistentes 3D Strukturmodell integriert. Dieses Modell, das regionale geophysikalische Heterogenitäten abbildet, wird mittels 3D gravimetrischer Modellierung überprüft. Die gravimetrische Modellierung berücksichtigt dabei zusätzlich petrologische Konzepte und ein digitales Oberflächendichtemodell. Die so entwickelten Dichtemodelle werden mittels hochaufgelöster terrestrischer Schwere- und Magnetikdaten, Satellitendaten zu den globalen Potentialfeldern und Schweregradientendaten validiert und zur Untersuchung der tiefen Verteilung von Massen im Orogen-Vorlandsystem herangezogen. Zusätzlich wird aus den Dichtemodellen die schwerebedingte potentielle Energie GPE (gravitational potential energy) abgeleitet und in Bezug zum Spannungsfeld und isostatischen Modellen evaluiert. Um den Wärmefluß im System Orogen-Vorland zu verstehen, werden die erzeugten Modelle außerdem zur Berechnung des lithosphärenskaligen Temperaturfelds genutzt, wobei ebenfalls petrologische Konzepte berücksichtigt werden. Die so ermittelten P-T-Bedingungen können in Kombination mit lithologieabhängigen Materialeigenschaften genutzt werden, um die rheologische Konfiguration und Variationen der integrierten Festigkeit der Lithosphäre sowie die flexurale Rigidität zu berechnen.Das Projekt trägt zu Thema 3 und 4 des SPPs bei und wird aufgrund seines regionalen Charakters mit allen Aktivitätsfeldern und mehreren Arbeitsgruppen zusammenwirken. Entsprechend ist ein kontinuierlicher Austausch von Ergebnissen mit experimentellen Projekten und Projekten, die sich mit Deformation und Temperaturfeld im Bereich des Orogens und/oder der Vorländer befassen, geplant. Dazu gehört auch eine kontinuierliche Aktualisierung des Modells mit neu verfügbaren Daten. Zum Thema 3: Deformation der Kruste und des Mantels bei der Gebirgsbildung, liefert das Projekt neue Erkenntnisse zur geometrischen und physikalischen Konfiguration der verschiedenen Krusteneinheiten und des oberen Mantels. Zum Thema 4: Bewegungsmuster und Seismizität, werden die Projektergebnisse dazu beitragen, Grenzen zwischen Krustenblöcken mit unterschiedlichen geophysikalischen Eigenschaften zu detektieren und sie in Bezug zur Verteilung großer Störungszonen zu setzen. Ebenso können die räumlichen Korrelationen zwischen der ermittelten rheologischen Konfiguration und der Verteilung von Deformation und Seismizität Hinweise zu den ursächlichen Mechanismen liefern.

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