Projektübersicht
Das Teilprojekt untersucht den Prozess der Serpentinisierung (Hydratisierung von Mantel-gestein) in Subduktionszonen (Abb. A5-1). Dieser Prozess findet in Subduktionszonen statt (i) seewärts des Tiefseegrabens, wenn die abtauchende Platte entlang von Störungen zerbricht, um subduziert zu werden, und (ii) wenn aus der abtauchenden Platte Fluide in den Mantelkeil eindringen. Durch den ersten Prozess wird chemisch gebundenes Wasser in die Subduktionszone eingetragen. Der zweite Prozess reduziert durch mechanisch „schwache“ Serpentinite die Größe der seismogenen Koppelungszone und beeinflusst das Gefahrenpotential durch katastrophale Erdebeben.
Chemisch in der ozeanischen Lithosphäre gebundenes Wasser ist an den Grad der hydrothermalen Alteration gebunden. Generell nimmt die hydrothermale Zirkulation ab, wenn die Kruste mit Abstand von den Ozeanischen Spreizungsachsen älter wird, Alterationsprodukte Hohlräume in der Kruste ausfüllen und Sedimente die Kruste bedecken, so dass ein Austausch zwischen Ozean und Lithosphäre verhindert wird. Während die ozeanische Platte in die Subduktionszone einfährt, erzeugen Spannungen seewärts des Tiefseegrabens Brüche in der Kruste, welche bis in den Mantel hinabreichen. In Regionen wo nur wenige Sedimente den Meeresboden bedecken (z.B. Mittelamerika), können die Störungen mit dem Ozean kommunizieren und Wasser dringt in den Meeresboden ein. Erreicht das Meerwasser den Oberen Mantel, so bildet sich aus dem Mantel-Peridotit das Mineral Serpentinit. In Zentralchile ist der Tiefseegraben mit einer ca. 2 km mächtigen Sedimentschicht gefüllt, welche verhindert, dass Seewasser in die Lithosphäre eindringen kann. In dieser Region wollen wir die Laufzeitinformation von seismischen Schüssen und Erdbeben dazu verwenden, um durch das Verfahren der seismischen Tomographie systematische Änderungen in der Struktur von Kruste und Mantel (als Funktion der Tiefe) abzubilden. Änderungen in der seismischen Geschwindigkeit sollen dazu dienen, den Grad der Serpentinisierung zu bestimmen, d.h., die Menge an chemisch in der Lithosphäre gebundenem Wasser abzuschätzen. Seismische Tomographie, Receiver Funktionen und seismische Scherwellenanisotropie werden dazu verwendet, um den Alterationsgrad des Mantelkeils zu untersuchen.
In Phase 2 focusierten sie die Arbeiten von A5 auf Zentralamerika, während in Phase 3 die chilenische Subduktionszone im Zentrum der Untersuchungen liegen soll.
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