ALBERT

Description: Die vorliegende Arbeit behandelt die Auswertung und Interpretation von refraktions- und weitwinkelseismischen Messungen die im Rahmen des seismischen Projekts ANCORP 1996 in Nordchile und Bolivien durchgeführt worden waren. Der Datensatz dieses Projekts, bestehend aus Steilwinkelreflexionsdaten und Refraktionsdaten ergänzt die in den vergangenen zwei Jahrzehnten gesammelten seismischen Daten. Nachdem in den vorigen Projekten onshore ausschließlich refraktionsseismische Daten gesammelt wurden, ist die ANCORP-Traverse die einzige tiefenreflexions- und refraktionsseismische Linie in den südlichen Zentralen Anden. Nach einer kurzen Einleitung wird zunächst ein Überblick über die geologische und morphostrukturelle Gliederung des Arbeitsgebietes gegeben, das sich von der chilenischen Pazifikküste bis zum Ostrand des bolivianischen Altiplanos erstreckt. Die Traverse kreuzt die morphologischen Einheiten (Küstenkordillere, Längstal, Westkordillere (der aktive vulkanische Bogen) und Altiplano) senkrecht zu ihrer Streichrichtung. Es folgt die Beschreibung der technischen Durchführung der seismischen Messungen auf der ANCORP-Traverse, die von September bis November 1996 stattfand. Im Anschluß daran wird auf die Auswertung der refraktions- und weitwinkelseismischen Daten eingegangen. Die Ersteinsätze der Steilwinkelreflexionsdaten erlaubten die tomographische Bestimmung eines Geschwindigkeitsmodells entlang der Traverse für die oberen 5 km. Dieses Geschwindigkeitsmodell gibt vor allem einen Überblick über die Lage von mächtigeren Sedimentschichten im Längstal und auf dem Altiplano, wo deutlich niedrigere P-Wellen-Geschwindigkeiten (um etwa 2 km/s) bestimmt wurden als in den Kordilleren. Die Schußsektionen des Weitwinkel-Experiemts wurden dann auf mögliche Korrelationen untersucht. Da die meisten Sektionen nicht länger als 160 km waren, waren kaum Korrelationen aus dem Bereich der unteren kontinentalen Kruste und der ozeanischen Kruste möglich. Überkritische Reflexionen von der kontinentalen Moho und der ozeanischen Moho konnten in der Sektion des Schußpunktes im Pazifischen Ozean korreliert werden. Die übrigen Schüsse ergänzten die bereits aus früheren Kampagnen stammenden Sektionen entlang der Traverse und senkrecht zu ihr. Basierend auf Laufzeitmodellierungen der in den Sektionen korrelierten Phasen und unter Berücksichtigung der Ergebnisse der dem ANCORP Experiment vorangehenden Messungen wird ein Geschwindigkeitsmodell für die Traverse entlang des 21. südlichen Breitengrades vorgestellt. Perturbationsrechnungen wurden durchgeführt, um den Fehlerbalken für die P- Wellen Geschwindigkeiten und Tiefenlagen von Reflektoren zu bestimmen. Um die gewonnenen Ergebnisse strukturell zu interpretieren, werden weitere Informationen aus geophysikalischen Untersuchungen benötigt, über die in den folgenden Kapiteln ein Überblick gegeben wird. Die Datensätze aus Reflexionsseismik, Gravimetrie und Magnetotellurik werden dann zusammengefaßt zu einem Strukturmodell bestehend aus der kontinentalen Kruste, aufgeteilt in eine geophysikalische Oberkruste und der durch verschiedene Prozesse verdickten Kruste, einem asthenosphärischen Mantelkeil und der subduzierten ozeanischen Kruste. Die Synthese der Ergebnisse der geophysikalischen Untersuchungen entlang der Traverse bezüglich der extremen Verdickung der kontinentalen Kruste ist, daß diese im Forearc durch Underplating und Hydratisierung von Mantelmaterial erfolgt ist, im Arc und westlichen Backarc durch pure shear Deformation und im östlichen Backarc durch simple shear Deformation.

Description: In this thesis the refraction and wide-angle seismic data of the seismic project ANCORP 1996, measured in Northern Chile and Bolivia, are evaluated and interpreted. The data set of this project, consisting of near- vertical incidence and wide-angle seismic data, completes the data collected during the past two decades. Earlier projects having measured only refraction seismic data onshore, the ANCORP transsect is the only deep reflexion and refraction seismic line in the Southern Central Andes. After a short introduction, an overview of the geological and morphstructural setting of the working area is given. The area is reaching from the Chilean Pacific Coast through the eastern margin of the Bolivian Altiplano. The transsect crosses the morphstructural units (Coastal Cordillera, Longitudinal Valley, Precordillera, Western Cordillera (magmatic arc) and Altiplano) orthogonally to their strike. After that a description of technical aspects of the seismic measurements on the ANCORP transsect is given. Then the evaluation of the refraction- and wide-angle data will be described. The first break traveltimes of the CMP-measurements made possible the tomographic determination of the P-wave velocity distribution along the transsect for the uppermost 5 km. This velocity model mainly represents the varying sediment layer thickness in the Longitudinal Valley and on the Altiplano where significantly lower P-wave velocities were found than in the cordilleras (2 km/s lower). The shot-sections of the wide-angle seismic experiment were examined for possible correlations. As most of the sections were not longer than 160 km, only few correlations from the deeper continental crust and the oceanic crust could be made. Over-critical reflections from the continental Moho and the oceanic Moho could be correlated in the section of the shotpoint in the Pacific Ocean. The remaining shots complete the sections from earlier campaigns along the transsect and orthogonally to it. Based on traveltime modeling of the phases correlated in the sections and taking into account the results of measurements before the ANCORP experiment a velocity model for the transsect along 21°S is introduced. Perturbed models were tested in order to find the error of P-wave velocity and depth of layer boundaries. For a structural interpretation of the results, further information from geophysical inverstigations is needed. An overview of the most important results of reflection seismic, gravimetric and magnetotelluric measurements is given and then, together with the results of the wide-angle seismic investigations put together into a structural model, consisting of a continental crust, divided into upper geophysical crust and crust thickened by several processes, an asthenospheric mantle wedge and the subducted oceanic crust. The most important conclusion concerning the thickening of the continental crust, derived from the geophysical investigations along the transsect is the following: In the forearc, thickening is mainly caused by magmatic underplating and hydration of the continental mantle, in the arc and western backarc pure shear deformation are most important and the eastern backarc is thickened by simple shear deformation.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen