Quantifizierung des Oberflächensignals durch Lithosphärenablösung in den Alpen

• Antragsteller: Dr. Marcel Thielmann
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 442570722

Die europäischen Alpen sind eines der am besten untersuchten Gebirge der Welt. Trotz dieser Tatsache sind die Prozesse, die diesen Gebirgszug in seiner heutigen Form gebildet haben, immer noch nicht vollständig verstanden. Insbesondere die Rolle tiefer Prozesse in der Lithosphere (z.B. die Ablösung und Delamination lithosphärischer Platten) und deren Einfluss auf die Oberflächendeformation ist bisher nicht ausreichend quantifiziert worden. Die drei Hauptgründe für diese fehlende Quantifizierung sind (1) eine bisher unzureichende Auflösung der heutigen tiefen lithosphärischen Strukturen in den Alpen (2) eine unzureichende Kenntnis des Deformationsverhaltens der Lithosphere und (3) fehlende numerische Modelle, die die Gebirgsbildung der Alpen in 3D simulieren können.In diesem Projekt schlage ich deshalb vor, die von tiefen tektonischen Prozessen hervorgerufene Oberflächenverformung (Hebung, Senkung und horizontale Verschiebungen) in den europäischen Alpen mit dreidimensionalen hochauflösenden numerischen Modellen zu quantifizieren. Ich werde vor allem die Auswirkungen diverser Ablösungsprozesse der Lithosphäre seit der Kontinentalkollision im späten Eozän untersuchen. Um diese Ziele zu erreichen, sind drei Schritte nötig: (1) die Schaffung eines umfassenden physikalischen Verständnis der verschiedenen Lithosphärenablösungsprozesse, (2) die Schaffung eines ebenso umfassenden Verständnis der zeitlich und räumlich variierenden Oberflächenverformung, die von diesen Prozessen hervorgerufen wird und (3) die Anwendung dieses Verständnisses auf die Alpenbildung. Der Vergleich von numerisch vorhergesagten Oberflächenverformungsmustern mit den Ergebnissen und Beobachtungen, die aus Phase 1 des SPP 4D-MB hervorgegangen sind und neuen Daten, die in Phase 2 in anderen Projekten gewonnen werden, werde ich in der Lage sein, die physikalischen Prozesse der verschiedenen Lithosphärenablösungsmechanismen und deren Auswirkungen an der Oberfläche besser einzugrenzen. Die Ergebnisse dieses Projekts werden dazu beitragen (1) die Beiträge verschiedener tektonischer und klimatischer Prozesse zur Oberflächendeformation in den Europäischen Alpen zu quantifizieren und (2) die Prozesse zu identifizieren, die massgeblich die Gebirgsbildung der europäischen Alpen in den letzten 40 Millionen Jahren bestimmt haben. Ausserdem werden die numerischen Modellergenisse neue Erkenntnisse über die von tiefen Prozessen hervorgerufenen Spannungsänderungen in der Erdkruste und der Lithosphäre liefern. Diese Erkenntnisse wiederum werden dabei helfen, die beobachteten Änderungen in der Aktivität verschiedener Bruchsysteme und der damit einhergehenden Erdebenaktivität zu erklären.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2017: Gebirgsbildungsprozesse in 4-Dimensionen (4D-MB)