Angewandte Geophysik am praktischen Beispiel
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- Johann Glöckner
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Transkript
1 Angewandte Geophysik am praktischen Beispiel Alice Gabriel
2 RHUM-RUM untersucht einen Mantelplume von der Kruste bis zum Erdkern RHUM-RUM untersucht einen Mantelplume von der Kruste bis zum Erdkern
3 RHUM-RUM untersucht einen Mantelplume von der Kruste bis zum Erdkern Mantelplumes La Réunion Seismische Tomographie Ozeanbodenseismometer Das Rhum-Rum Experiment
4 Mantelplumes Hot-spot Vulkane innerhalb tektonischer Platten Was befindet sich darunter? Unterseeische Hawaii-Emperor-Kette Denson Seamount (Pazifik) (
5 Mantelplumes (eng./frz. = Rauchfahne) Theorie: Mantelplume = Tiefste denkbare Form von Vulkanismus, ein Aufstrom von heißem Gestein direkt aus dem Erdkern Ursache = Konvektionsvorgänge im unteren Mantel (Nature 504, , doi: /504206a)
6 Mantelplumes Quellregion in großer Tiefe Schmaler Plumeschlauch ( km), wärmer als Umgebung ( K) Ozeanischen Gebiete: lineare Kette vulkanischer Inseln und Seamounts Schematischer Querschnitt durch Lithosphäre mit Mantelplume (
7 Mantelplumes Kontroverse: Wie kann ein Plume über Mio. Jahre aktiv und stationär bleiben? Schematischer Querschnitt durch Lithosphäre mit Mantelplume (
8 La Réunion Piton de la fournaise, La Réunion, April 2007 Einer der aktivsten und ältesten Vulkane der Welt Hot-spot -Tiefe und Funktionsweise sind umstritten (
9 La Réunion D" layer? Existiert ein (kontinuierlicher) Plume? Ursprung im oberen Mantel? Mantelübergangszone? Unterer Mantel? KernMantel Grenze? Lower mantle anomaly? Upper mantle instability? (Courtillot et al., EPSL, 2003)
10 La Réunion Hotspot-Track ("Brandspur") bis zu Dekkan-Trappdecken in Indien Plausible Ursache für Klimaveränderungen und Massensterben vor 65 Mio. Jahre (adapted from Campbell 2005) Treppenförmige Basaltdecke Dekan-Trapp bei Pune (
11 Seismische Tomographie Bestimmung von Geschwindigkeitsanomalien der seismischen Wellenausbreitung im Erdinneren Theoretische Wellenlaufzeit seismische Daten Erdmodell Arrival times Source information Surface waves
12 Seismische Tomographie Ebenförmige, kleinskalige Struktur, geringe seism. Geschwindigkeiten Bildgebung von Mantelplumes ist eine Herausforderung! Plume width a = 100 km Dominant period T = 20 s (5 s) Velocity vp=8km/s Wavelength lp = 160 km (40 km) Velocity vs=6km/s Wavelength ls = 120 km (30 km) Streuung seism. Wellen
13 Seismische Tomographie Ebenförmige, kleinskalige Struktur, geringe seism. Geschwindigkeiten Bildgebung von Mantelplumes ist eine Herausforderung!
14 Ozeanbodenseismometer (OBS) 3-Komponenten Seismometer + Hydrophon Vollkommen selbständig arbeitendes System, inkl. Aufstieg Hochgenaue, temparuturstabile Uhr (kein GPS) Autonome Energieversorgung (kein Solarpanel/Windrad) Zuverlässige Datenspeicherung (kein Echtzeitdatenübertrag )
15 Ozeanbodenseismometer (OBS) Fischen eines Jahr an Datenaufzeichnungen vom Meeresboden Video of french OBS recovery (Guilhem Barruol)
16 Rhum-Rum Projekt 57 dt. und frz. OBS auf 2000km x 2000km für ein Jahr + Seism. Landstationen auf La Réunion, Mauritius, Seychellen, Madagaskar und Iles Eparses 2 Forschungsfahrten für jeweils 6 Wochen
17 Rhum-Rum Projekt Nachweis eines Mantelplumes (oder dessen Nichtexistenz) von Kruste bis zum Kern Interaktion mit mitteloz. Rücken, Nachbar-hot-spots Magnetische, gravimetrische, Sonarmessungen
18 Rhum-Rum Projekt 6000 km lange Reiseroute, entlang zweier mittelozean. Rücken 2013: 24 Wissenschaftler 10 Knoten Durchschnittsgeschwindigkeit
19 Rhum-Rum Projekt 6000 km lange Reiseroute, entlang zweier mittelozean. Rücken 2013: 24 Wissenschaftler 10 Knoten Durchschnittsgeschwindigkeit
20 Rhum-Rum Projekt Bathymetric data acquired on La Pérouse seamount, rendered by Carmen Gaina Sonarvermessungen: Seeberge ( Seamountains ) Reflektierte Sonarsignale geben Auskunft über Topographie, Oberflächenbeschaffenheit
21 Rhum-Rum Projekt Sonarvermessung: Südwestl. Indischer Rücken Löcher in der Erdkruste 5500m unter Meerespiegel berandet von 2500m hohen Klippen 1 Mio. J. junges Gestein Fenster durch ozean. Kruste direkt in den Mantel Seafloor depths at three different scales of zoom. Arrow points at a deep depression of m, even though the area is nominally located on an underwater mountain chain, the Southwest Indian spreading ridge. Carmen Gaina
22 Rhum-Rum Projekt Sonarvermessung: Mauritius, wie es noch nie jemand geshen hat Unterseeische Vulkane, Erosion, Sedimente... Perspective views of Mauritius from azimuths 150 E (top) and 250 E (bottom), elevation 30, and vertical exaggeration 2.5. Different bathymetric data show various resolutions: the largest, pale colored pixels correspond to bathymetry derived from satellite altimetry (Smith and Sandwell, Science, 1997), whereas the bright colored pixels correspond to multibeam bathymetry of different resolutions (Magofond 2 (1998), Gimnaut (2000), Forever (2006), Knox11rr (2007), Rhum-Rum 1 (2012), Rhum-Rum 2 (2013))
23 Rhum-Rum Projekt Gravitationsanomalien: lokale Abweichung der Schwerebeschleunigung von Referenzellipsoid Dichte und Ausdehnung der Kruste BGI/CNES
24 Rhum-Rum Projekt Gravitationsanomalien: lokale Abweichung der Schwerebeschleunigung von Referenzellipsoid Dichte und Ausdehnung der Kruste (
25 Rhum-Rum Projekt Magnetische Anomalien: Chemische/Magnetische Gesteinseigenschaften Polaritätswechsel des Erdmagnetfelds Alter der Kruste EMAG3/NGDC
26 Rhum-Rum Projekt Magnetometer an 250m langem Kabel (Echtzeitdatenübertrag) Eingefrorene Magnetisierung der ozean. Kruste aus ihrer Entstehungszeit Haiattacke!
27 Rhum-Rum Projekt MERMAIDS: Prototypen in mehrerer hundert Meter Tiefe schwebender Seismometer der Universität Nizza
28 Rhum-Rum Projekt MERMAIDS: Prototypen in mehrerer hundert Meter Tiefe schwebender Seismometer der Universität Nizza
29 Rhum-Rum Projekt - Impressionen
30 Rhum-Rum Projekt - Impressionen
31 Rhum-Rum Projekt - Impressionen
32 Rhum-Rum Projekt - Impressionen 100% : alle 57 Seismometer geborgen Jetzt: Datenkorrektur, -auswertung und -prozessierung, Interpretation
33 Lesestoff
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