Dynamik des inneren Erdkerns: Zeitliche und räumliche Variationen von Kernphasen-Laufzeiten und Streuprozessen am GRF-Array und Stationen des GRSN
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Erste seismische Hinweise auf eine mögliche differentielle Rotation des inneren Erdkerns wurden 1996 erbracht. Seitdem gab es eine kontroverse Debatte bezüglich der Existenz und Detektierbarkeit des offenbar sehr geringen Effekts. Die Struktur des inneren Kerns scheint hinsichtlich der Verteilung seismischer Geschwindigkeiten und Anisotropie sehr komplex zu sein, wobei sich östliche und westliche Hemisphäre deutlich unterscheiden. In dieser Studie wurde eine mögliche differentielle Rotation des inneren Erdkerns anhand von Aufzeichnungen der Station GRA1 untersucht. Die untersuchten sehr tiefen Ereignisse traten zwischen Januar 1980 und Juli 2006 in zwei ausgewählten Gebieten in der Region Tonga-Fidschi im Epizentraldistanzbereich 145°-155° auf, so dass ein langer Registrierzeitraum und alle drei Kernphasen PKP(DF), PKP(BC) und PKP(AB) erfasst werden konnten. PKP(DF) verläuft durch den äußeren und inneren Erdkern, während PKP(BC) und PKP(AB) nur durch den äußeren Erdkern laufen. Im Falle differentieller Rotation sollten sich die Differenzlaufzeiten von PKP(BC)-PKP(DF) geringfügig (in der Größenordnung Zehntelsekunden über mehrere Jahre oder Jahrzehnte) ändern, während die Referenz-Laufzeitdifferenz PKP(AB)-PKP(BC) konstant bleiben sollte. Um unabhängiger von Lokalisierungsungenauigkeiten und manuellen Zeitmessungen zu sein, wurden zunächst Wellenformdoublets mittels Kreuzkorrelation bestimmt. Für die besten Wellenformdoublets (Kreuzkorrelationskoeffizient größer als 0,93) wurden die einzelnen Kernphasen PKP(DF), PKP(BC) und PKP(AB) jeweils kreuzkorreliert und damit die relativen Zeitdifferenzen bestimmt. Die Zeitdifferenzen dt(BC)-dt(DF) sowie dt(AB)-dt(BC) wurden über der Zeitdifferenz zwischen den beiden jeweils betrachteten Doubletereignissen aufgetragen. Diese Zeitdifferenz betrug bis zu 23 Jahre. Allerdings konnten wir nur eine Streuung der Zeitdifferenzen um 1 bis 2 sample (0,05 bis 0,1 s) sowohl für dt(BC)-dt(DF) als auch für dt(AB)-dt(BC) feststellen, ohne einen zeitlichen Trend. Dieses Ergebnis stimmt gut mit früheren Untersuchungen anderer Autoren überein, bei denen auf ähnlichen Strahlwegen ebenfalls keine oder kaum messbare Anzeichen für differentielle Rotation gefunden wurden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Inner core super-rotation investigated by earthquake doublets in the Tonga-Fiji-Region recorded at seismic stations in Germany, Geophysical Research Abstracts, Vol. 11, EGU2009-2432, EGU General Assembly 2009
Heuer, B., Plenefisch, T., Klinge, K., Stammler, K.
- Untersuchung der differentiellen Rotation des inneren Erdkerns anhand von Wellenformdoublets, 69. Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft, Kiel, 23.-26.03.2009
Heuer, B., Plenefisch, T., Klinge, K., Stammler, K.
- Inner core super-rotation investigated by earthquake doublets in the Tonga-Fiji-Region recorded at seismic stations in Germany, Geophysical Research Abstracts, Vol. 12, EGU2010-12667, EGU General Assembly 2010
Heuer, B., Plenefisch, T., Stammler, K.
