Auswertung von Spannung und Verformungsraten in der europäischen Lithosphäre basierend auf einem gekoppelten Modell für Thermodynamik und Mantelkonvektion

• Antragsteller: Dr. Alexey Petrunin
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 240563653

Das gesamte Spannungsfeld innerhalb der Lithosphäre ergibt sich als Summe der Spannungen, die an Plattengrenzen entstehen, des globalen Mantelflusses am unteren Rand der Lithosphäre und lokalen Spannungen, die größtenteils mit der heterogenen Lithosphärenstruktur zusammenhängen. Bestehende numerische Modelle für lithoshärische Spannung berücksichtigen hauptsächlich Kräfte an Plattengrenzen, deren Größenordnung nicht genau bestimmt werden kann, und zu stark vereinfachte Rheologie und Struktur der Lithosphäre. Außerdem werden andere Faktoren wie z.B. der Einfluss von vertikalen und horizontalen Kräften, die durch Mantelkonvektion und postglaziale Relaxation bedingt sind, oder starke laterale Heterogenität von Lithosphäre und Topographie nicht hinreichend einbezogen. Das Hauptziel der Studie ist die Berechnung des Spannungsfeldes in der europäischen Lithosphäre unter Berücksichtigung aller wesentlichen Faktoren. Dies soll mittels eines dreidimensionalen, hochaufgelösten Lithosphärenmodells für Thermomechanik und Dichte erreicht werden, das an ein Modell für globale Mantelkonvektion gekoppelt wird. Ausgehend von neuen Modellen für Struktur und Rheologie und mittels des Finite-Volumen-Ansatzes (LAPEX 3D Code temperatur- und spannungsabhängige visko-elasto-plastische Rheologie) werden wir eine räumliche Multi-Scale-Methode (nested mesh) entwickeln, durch die wir Unsicherheiten in den Randbedingungen vermeiden und einzelne Gebiete, in den die physikalischen Felder (Verformungsrate, Spannung) starke Gradienten aufweisen, höher auflösen können. Die Eignung des finalen Modells wird durch einen Vergleich mit GPS-Daten, experimentell bestimmten Spannungen und anderweitig zur Verfügung stehenden Daten bewertet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Institution: Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ)
• Beteiligte Person: Professor Dr. Harro Schmeling