Elektrische Anisotropie durch ausgerichtete Olivinkristalle im oberen Mantel in Mitteleuropa: Magnetotellurische Array-Messungen und ein Ansatz zum Vergleich mit seismischer Anisotropie
Electrical anisotropy by aligned olivine crystals in the upper mantle in Central Europe: Magnetotelluric array measurements and an attempt of a comparison with seismic anisotropy
von Alexander Gatzemeier
Datum der mündl. Prüfung:2002-01-25
Erschienen:2002-06-19
Betreuer:Prof. Dr. Karsten Bahr
Gutachter:Prof. Dr. Karsten Bahr
Gutachter:Prof. Dr. Andreas Tilgner
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Format:PDF
Description:Dissertation
Zusammenfassung
Englisch
Upper mantle electrical conductivities provide, besides seismic velocities or thermal diffusivities, another source of information on the upper mantle structure and composition.Interpretation of a long-period magnetotelluric dataset (consisting of 64 sites covering an area of 300 times 400 square kilometres in central Germany) by a three-dimensional conductivity model reveals a large area of highly anisotropic conductivities in the asthenospheric upper mantle below the array. By comparing the obtained conductivities and anisotropies with estimations of the electrical properties obtained by mixing laws (based on laboratory measurements of electrical conductivities of upper mantle materials as well as seismological results) conductivity enhancement by hydrogen diffusion along oriented olivine crystals is identified as the dominating conduction mechanism in this layer.A comparison with seismic anisotropy derived from the splitting of teleseismic shear waves (SKS or SKKS) yields to an attempt of a joint interpretation of electrical and seismic anisotropy data.
Keywords: Upper mantle; anisotropy; Magnetotellurics; Electrical conductivity; Array; Conductivity mechanisms
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Elektrische Leitfähigkeiten des oberen Erdmantels ermöglichen neben seismischer Geschwindigkeit oder thermischer Diffusion ebenfalls Aussagen über dessen Aufbau und Zusammensetzung.Die Interpretation eines langperiodischen elektromagnetischen Datensatzes (64 Stationen überdecken zwischen Rheinischem Schiefergebirge, Fränkischem Schichtstufenland und Norddeutscher Tiefebene eine Fläche von 300x400 Quadratkilometern) durch ein dreidimensionales Leitfähigkeitsmodell zeigt einen, bezüglich der elektrischen Leitfähigkeit stark richtungsabhängigen oberen Mantel. Der Vergleich dieser Leitfähigkeiten mit den aus Mischungsgesetzen (unter Berücksichtigung von Labormessungen an Mantelgesteinen und Ergebnissen der Seismologie) berechneten Mantelleitfähigkeiten läßt Wasserstoffdiffusion entlang ausgerichteter Olivinkristalle als dominierenden Leitfähigkeitsmechanismus erscheinen.Der Vergleich mit seismischer Anisotropie aus dem Aufspalten der teleseismischen SKS- oder SKKS-Phasen führt zu einem Ansatz einer gemeinsamen Interpretation elektrischer und seismischer Anisotropie.
Schlagwörter: Oberer Mantel; Anisotropie; Magnetotellurik; Elektrische Leitfähigkeit; Array; Leitfähigkeitsmechanismen