Magnetotellurische Untersuchung des nördlichen Zagros Orogens

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Junge
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 456438490

Der nördliche Zagros-Gebirgsgürtel ist eine junge Kollisionszone, in der die europäische und die arabische Platte aufeinandertreffen. Dies führt regelmäßig zu großen Erdbeben. Derzeit proklamieren zwei konkurrierende Hypothesen aus seismischen Studien Unterschiebungen der arabischen Platte unter dem Zentraliran mit und ohne Slab Detachment. Numerische Simulationen daraus abgeleiteter, hypothetischer elektrischer Leitfähigkeitsverteilungen zeigen, dass die Magnetotellurik (MT) prinzipiell in der Lage ist, zwischen den widersprüchlichen Modellen zu unterscheiden. Unsere MT Untersuchung im nördlichen Zagros-Gebirge im NW-Iran trägt somit zur Lösung einer zurzeit kontrovers diskutierten Fragestellung bei.Die im NW-Iran beobachtete seismische Anisotropie wird im Zusammenhang mit prominenten geologischen Einheiten interpretiert. Es ist jedoch nicht klar, inwieweit die Befunde mit der Mantelströmung, Spannungen in der Lithosphäre oder beidem zusammenhängen. Die gemeinsame Interpretation der seismischen und MT Ergebnisse wird das Verständnis der Struktur und der tektonischen Entwicklung des Zagros-Gebirges beträchtlich verbessern, insbesondere auch durch den Vergleich mit früheren MT Studien im südlicheren Teil. Der Nachweis der elektrischen Anisotropie und der Vergleich mit der seismischen Anisotropie werden wertvolle Hinweise für petrologische Fragestellungen im Messgebiet geben.Das Vorhaben umfasst drei 450 km lange NE-SW-Profile, die etwa 30 km voneinander entfernt sind. Zwei langperiodische MT-Profile mit jeweils 5 Stationen werden Aufschluss über Leitfähigkeitsstrukturen in der tiefen Lithosphäre geben, das Breitband-MT-Profil mit 23 Stationen durchquert die wichtigsten geologischen Einheiten und löst Krustenstrukturen in der oberen Lithosphäre auf. Der Stationsaufbau ist hinsichtlich des logistischen Aufwands und der anschließenden 3D-Analyse optimiert.Die Daten werden mit Hilfe des Frankfurter Softwarepakets FFMT verarbeitet. Hinweise auf elektrische Anisotropie werden durch Auswertung der räumlichen Verteilung und der Frequenzabhängigkeit der komplexen scheinbaren spezifischen Widerstandstensoren und der Tippervektoren gewonnen. Der Phasentensor (PT) hat sich dabei zu einem wichtigen Werkzeug für die Datenvisualisierung und -interpretation entwickelt, da er frei von galvanischen Verzerrungen ist. Die Übertragungsfunktionen werden mit ModEM modelliert, einem Inversionscode für die Berechnung isotroper 3D-Leitfähigkeitsanomalien. Das Modell bzw. die Datenanpassung wird anschließend durch einen von der Frankfurter Gruppe mit COMSOL Multiphysics® entwickelten anisotropen 3-D-Vorwärtsmodellierungscode verbessert.Das Projekt beinhaltet die erste Interpretation von MT-Daten im nördlichen Zagros-Gebirge. Unsere Ergebnisse werden dazu beitragen, die Deformation in einer aktiven jungen Kollisionszone zu beschreiben und mit der in älteren Orogenen zu vergleichen, und damit neue Einblicke in die involvierten plattentektonischen Prozesse ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Privatdozent Dr. Ayoub Kaviani