Magmatische Systeme und anisotrope elektrische Leitfähigkeit im Westen Mexikos - eine elektromagnetische Untersuchung der mittleren und tiefen Erdkruste unter dem Tepic-Zacoalco Rift

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Junge
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 444936561

Das Vorhaben behandelt die großräumige Untersuchung magmatischer Systeme im Zusammenhang mit tektonischen Prozessen am Beispiel des Tepic-Zacoalco Rifts im Westen Mexikos. Mit der Magnetotellurik werden Leitfähigkeitsanomalien in der tieferen Kruste und dem oberen Erdmantel erkundet, die Rückschlüsse auf den Verbundenheitsgrad der Magmakammern bis hin zur Existenz einer gemeinsamen Quelle zulassen. Desweiteren wird die räumliche Verteilung der Richtungsabhängigkeit (Anisotropie) der elektrischen Leitfähigkeit untersucht, die Hinweise auf Vorzugsrichtungen von magmatisch wirksamen Kluftsystemen sowie mögliche Wechselwirkungen der magmatischen Systeme mit der umgebenden Grabenstruktur geben kann. Eine Anisotropie im oberen Erdmantel kann wiederum mit subduktionsgesteuerten geodynamischen Prozessen verknüpft werden.Der Antrag basiert auf einer kürzlich abgeschlossenen Dissertation (Philip Hering) aus der Arbeitsgruppe des Antragstellers, in der 2 Leitfähigkeitsanomalien unter dem Ceboruco Vulkan sowie eine Leitfähigkeitsanisotropie in 10km Tiefe nachgewiesen wurden. Der Ceboruco liegt zusammen mit weiteren Vulkanen im o.g. Rift. In einem 150km x 100km großen Gebiet um den Vulkan herum sollen 48 magnetotellurische Breitbandstationen und 12 langperiodische Stationen aufgestellt werden. Mit Hilfe des im Rahmen der Dissertation entwickelten Frankfurter Auswerteverfahrens FFMT werden aus simultanen Aufzeichnungen über ein Eigenwertkriterium als robuste frequenzabhängige (0.0001-1000 Hz) Übertragungsfunktionen Impedanztensoren, CARTs (complex apparent resistivity tensor) und Tippervektoren berechnet. Im langperiodischen Bereich deutete in der Dissertation insbesondere das räumlich konsistente Verhalten der unterschiedlichen Hauptachsen der Phasentensoren auf die Anisotropie hin, was eine Vorstudie zu diesem Antrag für den benachbarten San Pedro Vulkan bestätigt. Da sowohl CARTs als auch Tipper frei von static-shift Verzerrungen sind, können auch mit größerem Stationsabstand die lokal beobachteten Phänomene regional überprüft werden.Die Modelfindung erfolgt in zwei Schritten: Zunächst wird aus den Übertragungsfunktionen mit ModEM, einer Inversions-Software zur Berechnung von isotropen 3D Leitfähigkeitsanomalien, ein isotropes Modell erzeugt. Das Modell, bzw. die Datenanpassung werden anschliessend mit der FE software Comsol Multiphysics© unter Berücksichtigung anisotroper Anomalien in Vorwärtsrechnungen schrittweise verbessert. Dabei werden exemplarisch zwei konträre Ursachen für die Phasenunterschiede, räumlich heterogene isotrope und anisotrope Leitfähigkeitsverteilungen, untersucht.Die Leitfähigkeitsmodelle werden abschliessend im petrophysikalischen bzw. tektonisch-geodynamischen Zusammengang unter Einbeziehung vorliegender weiterer geowissenschaftlicher Untersuchungen interpretiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Irland, Mexiko, Spanien
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Fernando Corbo-Camargo; Dr. Lourdes Gonzáles-Castillo; Dr. Duygu Kiyan