Bildung und Zerfall von Gondwana - Seismologische Signaturen im Lithosphären/Asthenosphären-System des südlichen Madagaskar (SELASOMA)

• Antragsteller: Professor Dr. Georg Rümpker; Professor Dr. Frederik Tilmann, seit 10/2018; Dr. Xiaohui Yuan
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 267795306

Bildung und Zerfall von Superkontinenten stellen im Rahmen des Wilsonzyklus ein wesentliches Paradigma für das Verständnis der plattentektonischen Entwicklung dar. In diesem Zusammenhang stellt sich die Frage, wie sich zurückliegende tektonische Ereignisse auf die Lokalisierung und die Art des Aufbrechens von Kontinenten auswirken. Dabei geht es auch darum in welcher Weise ältere Gefügestrukturen durch jüngere Deformationsvorgänge modifiziert werden. Diese Fragestellungen wurden bisher ausführlich im geologischen Kontext untersucht. Man kann jedoch davon ausgehen, dass die Rheologie der tieferen Kruste und der Mantellithosphäre die Dynamik der Deformationsprozesse stark beeinflusst. Diese tiefliegenden Prozesse lassen sich vorzugsweise mit seismologischen Methoden charakterisieren. Madagaskar besitzt eine Schlüsselposition in Bezug auf die Bildung und den Zerfall von Gondwana als Teil des Superkontinents Pangäa (Stern 1994). Die Insel besteht aus einer Ansammlung kontinentalen Materials, wobei die ältesten Gesteine aus dem Archaikum stammen (~3.2 Ga). Die Grenzen zwischen bedeutenden geologischen Einheiten streichen im wesentlichen N-S, wobei von Ost nach West zunehmend tiefere Krustenbereiche aufgeschlossen sind (Martelat et al. 2000). Die Krustenstruktur ist charakterisiert durch eine Anzahl von Scherzonen, die teils diskordant zur sonst vorherrschenden N-S Richtung verlaufen. Im Neogen weisen der zentrale und nördliche Teil Madagaskars vulkanische Aktivität auf; außerdem gibt es Hinweise auf eine signifikante Hebung des gesamten östlichen Teils während der letzten 10 Ma (Roberts et al. 2012). Trotz der Lage Madagaskars im Inneren der Afrikanischen Platte und in relativ großer Entfernung (> 1000 km) zu den bekannten Plattengrenzen, weist die Seismizität auf aktive Deformation hin. Neuere kinematische Modelle, die auf geodätischen Daten und Moment-Tensoren basieren, deuten dabei auf eine diffuse durch Madagaskar verlaufende Grenze zwischen zwei Mikroplatten hin (Stamps et al. 2008). Obwohl die Geologie Madagaskars relativ gut untersucht ist (siehe Reviews von Ashwal and Tucker 1999, Collins 2006), gibt es bisher nur wenig detaillierte Kenntnisse der Untergrundstruktur, da kaum seismologische Studien vorliegen und die erste Breitbandstation erst 2007 installiert wurde. Ein wichtiges Ziel des vorliegenden Projekts ist die fundierte Charakterisierung der Lithosphärenstruktur im südlichen Madagaskar auf der Basis von neuen seismologischen Daten eines nahezu E-W verlaufenden Stationsprofils, das von uns von Mai 2012 bis Mai 2014 betrieben wurde. Dieses Profil kreuzt neben allen wesentlichen geologischen Provinzen auch die Neoproterozoische Ranotsara Scherzone. Zusätzliche Daten eines Arrays von kurzperiodischen Stationen (von Mai 2013 bis Mai 2014 von uns betrieben) sollen genutzt werden, um die lokale Seismizität und die 3-dimensionale Variabilität des Lithosphären/Astenosphären-Systems zu erfassen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Jörg Giese, bis 10/2018