HighWInD: Hochfrequente Wellen-Interaktion mit der D'' Schicht

• Antragsteller: Professor Dr. Wolfgang Friederich; Dr. Christoph Sens-Schönfelder
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 521548357

Die Untersuchung der kleinräumigen Struktur an der Kern-Mantel-Grenze (KMG) und in der D''-Schicht wird dazu beitragen, die Eigenschaften der chemischen Heterogenitäten in dieser Grenzschicht einzugrenzen. Wichtige Parameter wie die thermischen und elektrischen Leitfähigkeiten hängen von der Mikrostruktur des Materials ab. Die seismische Wellenstreuung ist das ideale Instrument zur Untersuchung von Heterogenität unterhalb der Auflösungsgrenze herkömmlicher seismischer Abbildungsmethoden. Sowohl die Energietransfertheorie als auch die Wellentheorie haben ihre Vorteile und Grenzen bei der Untersuchung der tiefen Erde. Durch die Kopplung von Energietransfer- und Wellensimulationen werden wir in der Lage sein, die Auswirkungen deterministischer, kilometergroßer Strukturen in der Nähe der KMG auf Seismogramme an der Erdoberfläche weit oberhalb von 1 Hz zu untersuchen. Mit Hilfe von Wellenfeldsimulationen in der Zielregion werden wir verschiedene Szenarien der D''- und KMG-Heterogenität testen, z. B. Schichtung in D'' oder Stratifikation im äußeren Kerns unterhalb der KMG, 3D-Heterogenität und KMG-Topographie. Die Flexibilität der Wellensimulationen wird es ermöglichen, Kenntnisse über potenzielle Heterogenitäten aus der Mineralphysik und der geodynamischen Modellierung direkt in das Modell einzubeziehen und deren Auswirkungen einschließlich aller Welleneffekte wie Interferenz und Brechung zu bewerten. Die Simulation der Ausbreitung der seismischen Energie von der Erdbebenquelle in der Kruste zum Zielgebiet und zurück zum Oberflächenempfänger mit Hilfe der Transfertheorie erschließt den Frequenzbereich oberhalb von 1 Hz, der derzeit für die 3D-Wellenfeldsimulation nicht zugänglich ist. Die Auswirkungen der Heterogenität des oberen Mantels und der Kruste lassen sich leicht in die Transfersimulationen einbeziehen, um die bedeutenden Veränderungen zu berücksichtigen, die hochfrequente Seismogramme aufgrund der Streuung in der Kruste und im oberen Mantel erfahren. Die Verfügbarkeit von einigen sehr tiefen und großen Erdbeben, die an Tausenden von Stationen weltweit aufgezeichnet wurden, bietet die großartige Gelegenheit, zu dem Thema "Zusammensetzung, Struktur und Eigenschaften des unteren Mantels und des Kerns" des SPP DeepDyn mit Informationen auf Längenskalen unterhalb der Auflösungsgrenze herkömmlicher seismischer Methoden beizutragen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2404: Rekonstruktion der Dynamik des tiefen Erdinnern über geologische Zeiträume (DeepDyn)
• Internationaler Bezug: Frankreich, Großbritannien
• Kooperationspartner: Dr. Ludovic Margerin; Professor Dr. Tarje Nissen-Meyer