Lithospheric Dynamics in the Southernmost Andean Plateau
Final Report Abstract
Die Hochplateaus des Altiplano und der Puna in den südamerikanischen Anden wurden durch die Subduktion der ozeanischen Nazca Platte unter die südamerikanische kontinentale Platte verursacht. Im Bereich der südlichen Puna flacht sich der Subduktionswinkel der Nazca Platte von Norden nach Süden ab. Die Mächtigkeiten der kontinentalen Kruste und Lithosphäre verringern sich nach Süden während sich die Topographie erhöht. Als Ursache wird auf Grund petrologischer Beobachtungen Delamination der unteren Kruste und der Mantellithosphäre vermutet. Bisher gab es nur wenige seismologische Untersuchungen der Strukturen der Lithosphäre in diesem Bereich. Deshalb wurde in Kooperation mit US-amerikanischen, argentinischen und chilenischen Kollegen ein seismisches Experiment in dieser Region durchgeführt. Es wurden 74 seismische Stationen aufgestellt, die über zwei Jahre Daten registrierten. Mit Hilfe verschiedener tomographischer Methoden (Oberflächenwellentomographie, teleseismische Raumwellentomographie, Dämpfungstomographie) wurde in der Unterkruste der südlichen Puna eine ausgedehnte Zone erniedrigter Geschwindigkeit entdeckt, die durch Delamination der unteren Kruste erklärbar ist. Danach könnte eine abgesunkene Unterkruste durch teilweise aufgeschmolzenes leichteres Material ersetzt worden sein, was auch zu einer Erhöhung der Topographie geführt hat. Mit allen drei Tomographiemethoden wurden in der Asthenosphäre Hinweise auf die Existenz eine begrenzten Hochgeschwindigkeitsanomalie gefunden, die aus delaminierten kälteren Material bestehen könnte. Die Auswertung der Daten mit Hilfe der Receiver Function Methode ergab eine um ca. 20 km reduzierte Mächtigkeit der Kruste der Puna relativ zur Kruste des Altiplano, was ebenfalls die Delaminationshypothese bestärkt. Allerdings wurde kein Unterschied in der Mächtigkeit der Mantellithosphäre (der Region zwischen Moho und Lithosphärenunterkante) zwischen Altiplano und Puna gefunden, was daraufhin deutet, dass die Mantellithosphäre nicht an der Delamination beteiligt war. Mehr Klarheit in dieser Frage könnte erreicht werden, wenn der Übergang der Lithosphärestruktur vom Hochplateau zur ungestörten südamerikanischen Lithosphäre untersucht würde.
Publications
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2013, Teleseismic tomography of the southern Puna plateau in Argentina and adjacent regions, Tectonophysics, 586, 65-83
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Calixto, F. J., D. Robinson, E. Sandvol, S. Kay, D. Abt, K. Fischer, B. Heit, X. Yuan, D. Comte, P. Alvarado
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2014, Structure of the crust and the lithosphere beneath the southern Puna plateau from teleseismic receiver functions, Earth Planet. Sci. Lett., 385, 1-11
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Central Andean mantle and crustal seismicity beneath the Southern Puna plateau and the northern margin of the Chilean‐Pampean flat slab. Tectonics, Volume33, Issue8, August 2014, Pages 1636-1658
Mulcahy, P., C. Chen, S.M. Kay, L. Brown, B, Isacks, E. Sandvol, B. Heit, X. Yuan, B. Coira
