Ein hochauflösendes dreidimensionales P- und S-Wellen Geschwindigkeitsmodell für die Alpen basierend auf Lokalbebedaten: Bestimmung der Krustenstruktur, der Lithologie und der gebirgsbildenden Prozesse

• Antragsteller: Dr. Christian Haberland; Professor Dr. Andreas Rietbrock
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 442590192

Das dichte, seismische „AlpArray“ Netz (AlpArray Seismic Network, AASN) erlaubt es zum ersten Mal, die seismischen Eigenschaften von Kruste und Lithosphäre unter den gesamten Europäischen Alpen mit hoher Auflösung zu ermitteln. Zahlreiche Studien und seismische Experimente wurden in den letzten Jahren durchgeführt, um die gebirgsbildenden Prozesse zu entziffern, jedoch konnte bis jetzt nur in den Westalpen Konsens darüber erzielt werden - für die östlichen Alpen werden die Strukturen und tektonischen Prozesse noch immer kontrovers diskutiert. Die tektonische Revolution in den östlichen Alpen, wie sie in der Einleitung von Handy et al. zur zweiten Antragsphase des Schwerpunktprogramms diskutiert wird, muss ihre Auswirkungen in der Kruste unter anderem in Form von großen krustalen Überschiebungshorizonten finden. Jedoch sind deren Lage und Ausdehnung bislang nicht durch geophysikalische Untersuchungen belegt. Zusätzlich wird noch immer intensiv über den vorgeschlagenen Polaritätswechsel der Subduktion in den Östlichen Alpen diskutiert, jedoch wurde der damit verbundene Sprung in der Tiefe der Moho noch nicht nachgewiesen. In diesem Antrag schlagen wir Lokalbebentomographie (LET) zur Ermittlung der 3D Verteilung von P- und S-Wellen-Geschwindigkeiten (auch Poisson-Verhältnisses) sowie der präzisen Erdbebenlokationen in der alpinen Kruste und Mantellithosphäre vor. Bei der notwendigen Analyse der Wellenformdaten (Picken/Identifikation der Ersteinsatzzeiten) kommen neue Methoden aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz und maschinellem Lernen zum Einsatz. Die tomographischen Modelle werden detaillierte Einblicke in die mit der tektonischen Revolution verbundenen Prozesse erlauben. Mit der Charaterisierung und räumlichen Eingrenzung der intra-krustalen Einheiten und der Moho-Topographie tragen die Analysen direkt zum Thema 1: Reorganisation der Lithosphäre während der Gebirgsbildung bei. Unsere umfassenden Geschwindigkeitsmodelle sind auch für Thema 2: Reaktion der Oberfläche und der Kruste auf Änderung der Gerbirgsstruktur wichtig, indem sie die im Schwerpunktprogramm untersuchte Oberflächenstruktur mit den hochaufgelösten Vorstellungen und Abbildern der Mantelprozesse in der Tiefe (z.B. Polaritätswechsel der Subdution), wie sie in der seismologischen Gemeinde diskutiert werden, verbinden. Der Antrag ist Teil eines Antragsbündels mit gemeinschaftlichen Zielen und sich ergänzenden Vorgehensweisen, welches die gebirgsbildende Revolution der Alpen im Neogen untersucht. Das Bündel vereint die sich ergänzende Expertise in Alpiner Geologie, numerischem Modellieren und Seismologie, um die gebirgsbildenden Prozesse in den östlichen Alpen zu verstehen. Zu leistende Arbeiten:• Dreidimensionale hoch-aufgelöste P- und S-Wellenmodelle (auch Poisson Verhältnis) der gesamten Alpen• Hoch-aufgelöste Erdbebenlokationen und ihre Messunsicherheit• Krustale Korrekturen für tomographische Studien des oberen Mantels• Umfangreiche Wellenformdatenbank mit Laufzeiten

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