Publication Date:
2024-04-30
Description:
Zur Untersuchung der Krustenstruktur der Zentralen Anden ist in den Jahren 1982 bis 1989 ein Netz von größtenteils gegengeschossenen refraktionsseismischen Profilen vermessen worden, deren Auswertung und Interpretation Gegenstand dieser Arbeit ist. Die abgeleiteten Krustenstrukturen und -mächtigkeiten wurde durch eine tektonische Bilanzierung modelliert. Aus den drei in N-S Richtung verlaufenden Profilen in der Küstenkordillere, der Präkordillere und auf der argentinischen Puna, drei W-E Profilen von der Küste bis zur Puna (24°S), bis zur Westkordillere (22 °S) und über das gesamte Andenorogen bis zum Chaco in Bolivien (21 °S), sowie von der Kupfermine Chuquicamata ausgehenden Profilen und einer Fächerbeobachtung, wurde eine starke Variation der Kruste sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung abgeleitet.
Eine deutliche Diskontinuität in 40 km Tiefe unter der Küstenkordillere wird als Moho der subduzierten ozeanischen Nazca Platte interpretiert. Sie taucht nach Osten ab und läßt sich in den refraktionsseismischen Beobachtungen bis zum chilenischen Längstal und möglicherweise bis zur Präkordillere verfolgen. Eine eindeutige Interpretation der Diskontinuitäten in 50-55 km Tiefe unter dem Längstal und in 60-70 km Tiefe unter der Präkordillere ist allerdings nicht möglich. Es kann sich hier um die ozeanische Moho oder abgeschuppte Teile davon oder um eine, möglicherweise in Bruchstücken vorhandene, kontinentale Moho handeln. Die kontinentale Kruste im Forearc zeigt im Westen eine sehr hohe Durchschnittsgeschwindigkeit von 6.6 km/s, die bis zur Präkordillere auf 6.2 km/s abfällt. Die Mächtigkeit steigt von 30 km in der Küstenkordillere auf 60-70 in der Präkordillere an. Es kann eine Unterteilung in eine durch hohe seismische Geschwindigkeiten gekennzeichnete obere und mittlere Kruste, die die mesozoische Kruste in diesem Bereich repräsentiert, und eine tiefere Kruste, überwiegend durch Zonen geringer Geschwindigkeit (LVZ) geprägt, vorgenommen werden. In der östlich angrenzenden Westkordillere, dem heutigen magmatischen Bogen, sind nur auf dem südlichen Profil deutliche Anzeichen für eine Kruste/Mantel Grenze in 60 km Tiefe vorhanden. Weiter nördlich muß von einer starken Absorption der seismischen Wellen und daraus abzuleitender geringer Durchschnittsgeschwindigkeit (6.0 km/s) bis in etwa 70 km Tiefe ausgegangen werden, ohne daß eine Moho zu erkennen ist. Im Backarc sind der Abfall der Moho von 40 km unter dem Subandin auf etwa 70 km am Ostrand des Altiplano sowie Zonen hoher Geschwindigkeit (6.8 km/s) in der Oberkruste der Ostkordillere mit darunterliegender LVZ die wichtigsten Merkmale der Krustenstruktur.
Die Überschiebungsstrukturen und die heutige Krustenmächtigkeit im Backarc konnten durch eine tektonische Modellierung ("crustal balancing") mit einer Verkürzung von 320 km seit der Oberkreide und einer Ausgangskrustenmächtigkeit von 35 km modelliert werden. Die Bereiche hoher Geschwindigkeit in der Ostkordillere werden als Unterkrustenmaterial interpretiert, das nach Osten auf das Vorland überschoben wurde und damit zu einer Krustenverdopplung geführt hat. Etwa 20% des heutigen Krustenvolumens, entsprechend der tieferen Kruste im Forearc und unter dem magmatischen Bogen, kann, unter der Annahme von 320 km tektonischer Verkürzung seit der Oberkreide, nicht durch tektonische Krustenverdickung erklärt werden. Diese tiefere Kruste, die durch extreme Krustenparameter wie geringe seismische Geschwindigkeit und hohe elektrische Leitfähigkeit gekennzeichnet ist, muß als Mischzone von Material unterschiedlicher Herkunft angesehen werden, wobei tektonisch erodiertes Material vom Kontinental rand, serpentinisiertes Mantelmaterial sowie magmatisches Material am Aufbau dieses Krustenstockwerkes beteiligt sein können. Südlich von 21 °S ändern sich die tektonischen Strukturen und die Krustenmächtigkeit und sowohl die Verkürzungsbeträge als auch das gesamte Krustenvolumen gehen nach Süden, im Bereich der flachen Subduktion, deutlich zurück. Für den lithosphärischen Mantel muß eine Verkürzung um den gleichen Betrag wie für die Kruste vorausgesetzt werden, die einen Transport dieses Materials in tiefere Mantelzonen erforderlich macht.
Description:
The object of this paper is the evaluation and interpretation of a net of mainly reversed seismic refraction profiles measured from 1982 to 1989 to investigate the crustal structure of the Central Andes. The derived crustal structure and crustal thickness was then modelled by a tectonic balancing method. A strong variation of the crustal parameters has been derived by three N-S profiles in the Coastal Cordillera, the Precordillera and the Argentine Puna, three W-E profiles from the coast to the Puna (24 °S), to the Western Cordillera (22 °S) and crossing the entire Andes up to the Bolivian Chaco (21 °S) as well as by profiles and fan recordings referring to the Chuquicamata copper mine.
A clear discontinuity at 40 km depth below the Coastal Cordillera is interpreted as the Moho of the subducted oceanic Nazca plate. The plate dips to the east and can be observed by the seismic refraction data up to the Longitudinal Valley and possibly up to the Precordillera. The continental crust in the forearc has a very high average velocity of 6.6 km/s, descending to 6.2 km/s in the Precordillera. A division into a high velocity upper and middle crust, representing the mesozoic crust in this area, and a deeper crust, mainly represented by low velocity zones (LVZ), can be done. Only in the southern profile of the eastern adjacent Western Cordillera, the actual magmatic arc, a crust/mantle boundary can be observed at 60 km depth. Further north a strong absorption of the seismic waves must be assumed that leads to a low average velocity (6.0 km/s) down to 70 km depth, but a Moho is not observed. In the backarc, a dip of the Moho from 40 km below the Subandean Ranges to about 70 km at the eastern margin of the Altiplano as well as zones of high velocities (6.8 km/s) in the upper crust of the Eastern Cordillera followed by a thick LVZ are the main features of the crustal structure.
The thrust structures and the actual crustal thickness in the backarc have been modelled by a crustal balancing with 320 km of shortening since the Upper Cretaceous and an initial crustal thickness of 35 km. The areas of high velocity in the Eastern Cordillera are interpreted as lower crustal material overthrusted upon the foreland and which thereby produced a crustal doubling. The deeper crust below the forearc and the magmatic arc, about 20% of the actual crustal volume, cannot be explained by the crustal shortening. This deeper crust must be seen as a mixture of material of different provenience as tectonically eroded material from the continental margin, transformed mantle material and magmatic underplated material. South of 21 °S the tectonic structures as well as the crustal thickness change in a way that the shortening values and the total crustal volume decrease strongly towards the south where the subduction angle tends to be subhorizontal. The same amount of shortening must be assumed for the mantle lithosphere which requires a transport of material into the deeper mantle.
Description:
thesis
Description:
DFG, SUB Göttingen
Keywords:
ddc:550
;
Geophysik
;
Refraktionsseismik
;
Anden
Language:
German
Type:
doc-type:book
Format:
141
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