Geodynamische Modellierung von Deformationsprozessen der Lithosphäre in der Mongolei unter besonderer Berücksichtigung von 3D elektrischen Leitfähigkeitsmodellen

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Beschreibung

Das Hochplateau in der zentralen Mongolei wird aufgrund seiner geographischen Lage als natürliches Labor für die Untersuchung intrakontinentaler Hebungsprozesse angesehen. Im Rahmen eines früheren DACH-Antrags wurden von den Antragstellern magnetotellurische Messungen in der zentralen Mongolei durchgeführt. Die Untersuchungen zeigen unter dem Hochplateau eine Astenosphärenaufströmung, eine entsprechend ausgedünnte Lithosphäre und fluidführende Zonen in der Unterkruste. Bemerkenswerterweise haben konzeptionelle numerische Modellstudien gezeigt, dass eine (etwa durch Fluide) mechanische geschwächte Unterkruste die Ablösung von Lithosphärenmaterial begünstigt. Weitere wichtige Voraussetzungen für die Delamination der Lithosphäre scheinen durch Vergleich numerischer Simulationen und geophysikalischer und geologischer Beobachtungen in der zentralen Mongolei ebenfalls erfüllt zu sein. Aus diesen Ergebnissen ergeben sich neue wissenschaftliche Fragestellungen für die Mechanismen intrakontinentaler Deformationsprozesse im Allgemeinen und für die Mongolei im Speziellen. In diesem Vorhaben wollen wir 4D thermo-mechanische Modellstudien durchführen, mit dem Ziel, die Mechanismen von intrakontinentaler Hebung und Deformation besser zu verstehen - sowohl grundlagenorientiert als auch konkret für die Bedingungen in der Mongolei. Wir wollen dafür aus 3D Modellen der elektrischen Leitfähigkeit der Lithosphäre strukturelle Randbedingungen und vor allem rheologische Parameter im Modellgebiet ableiten bzw. eingrenzen. Im Gegenzug sollen Modellierungsergebnisse mit den geophysikalischen und geologischen Beobachtungen verglichen und Hypothesen bewertet werden. Dazu wollen wir auch neue EM Daten erheben, um einen breiteren tektonischen Kontext in das Modellgebiet einzubauen. Insbesondere soll der übergangsbereich von der dünnen Lithosphäre und der rheologisch schwachen Unterkruste unter dem Hochplateau in der Mongolei hin zum sibirischen Kraton, der sich durch eine mächtige Lithosphäre und vermutlich rheologisch starke Kruste auszeichnet, besser berücksichtigt werden können. In diesem Gebiet ändert sich der Deformationsstil von nordwärts gerichteter Kompression zu ostwärts gerichteter Extension im Gebiet des Hövsgölrift und im weiteren Kontext in der Baikal-Riftzone. Deshalb sollen neue MT-Daten in der nördlichen Mongolei erhoben werden. Zur besseren Auflösung der tieferen Stockwerke (Astenosphäre) soll zudem ein Stationsnetzwerk für langperiodischer Beobachtung elektrischer und magnetischer Variation für ein Jahr installiert werden. Ziel ist die Integration von Tagesvariationen mit MT Messungen. Dafür sind methodische Entwicklungen notwendig, einschließlich einer gemeinsamen 3D Inversion, die in Kugelgeometrien durchgeführt kann. Insgesamt wollen wir zu einem besseren Verständnis von intrakontinentalen Deformationsprozessen beitragen und gleichzeitig Fortschritte bei der Integration der EM Tiefensondierung mit geodynamischen Modellen erzielen.