Untersuchung des unteren Erdmantels mit ungewöhnlichen seismischen Wellen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Christine Thomas
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 505078268

Das Verständnis von Strukturen im unteren Erdmantel liefert Informationen über die Mineralogie und Dynamik des Mantels. Insbesondere der untere Mantel enthält eine Reihe unterschiedlicher Strukturen auf mehreren Längenskalen, darunter Reflektoren in unterschiedlicher Tiefe und große Regionen mit reduzierter Geschwindigkeit (LLSVPs) sowie Streuregionen. Obwohl es möglich ist, viele Regionen der Erde zu testen, ist eine bessere Abdeckung häufig durch i) die verfügbaren Quellen-Empfänger-Kombinationen und ii) die Entfernungsbereiche begrenzt, die zur Untersuchung einer bestimmten seismischen Welle und damit einer bestimmten Region im Erdmantel erforderlich sind. In diesem Projekt nutzen wir ungewöhnliche seismische Wellen im Wellenfeld, versuchen, ihren Ursprung zu verstehen und zu validieren, indem wir unter anderem Wellenausbreitung durch Streuschichten, Anisotropie oder seismische Diskontinuitäten modellieren. Dieser Antrag ist teilweise explorativ und in der ersten Förderperiode haben wir ungewöhnliche Ankünfte untersucht, die mit einer Streuschicht im mittleren Mantel erklärt werden können. Wir haben ebenfalls Anisotropie unter Verwendung geodynamischer Modellierungen mit Ergebnissen der Mineralphysik modelliert, um seismische Phasen im Wellenfeld zu erklären. Darüber hinaus haben wir die Mantelübergangszone und den oberen Mantel in der Arktis untersucht und dabei festgestellt, dass einige Wellen auf die Anwesenheit von Basalt unter einer subduzierten Platte hinweisen. Nach der ersten Förderperiode sind eine Reihe von Studien erforderlich, um unsere aktuelle Interpretation zu überprüfen, und zu testen, wie andere Wellen im Wellenfeld von der Struktur beeinflusst werden, die die ungewöhnlichen seismischen Wellen verursacht. Dabei müssen wir auch testen, ob diese anderen Wellen, die von der Struktur beeinflusst werden, unsere Interpretation bestätigen. Um diese Studie erfolgreich abzuschließen und große Datensätze untersuchen zu können, wollen wir einen maschinellen Lernansatz entwickeln und einsetzen. Die Mantelregionen, die wir untersuchen möchten, umfassen den mittleren Mantel (mir Strukturen wie z.B. Streuschicht, Anisotropie und Diskontinuitäten) und den untersten Mantel mit ähnlichen Strukturen. Die Synthese der verschiedenen Arbeiten wird dazu beitragen, Strukturen zu unterscheiden sowie interpretierte Strukturen mit anderen seismischen Ankünften zu überprüfen. Und da wir alle verfügbaren Informationen wie zum Beispiel Amplituden, Polaritäten, Wellenformen, Ankunftszeiten und Frequenzabhängigkeit der Wellen messen und mit Modellierengen vergleichen erwarten wir detaillierte Kenntnisse über seismische Strukturen im mittleren und unteren Mantel.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Kooperationspartner: Professor Dr. Daoyuan Sun