Das
thermische Regime der Ostalpen aus Inversionsanalysen entlang
eines N-S-Krustenprofils
Die Ergebnisse von gesteinsphysikalischen Labormessungen wurden in
Kombination mit Inversionsanalysen dazu verwendet, das 2-D stationäre,
konduktive thermische Regime der ostalpinen Kruste sowie die Variation
des Wärmeflusses entlang der Moho entlang des TRANSALP Profils zu
schätzen. Die Temperaturabhängigkeit von Wärmeleitfähigkeit (λ) und
isobarer spezifischer Wärmekapazität (cP) sowie die radiogene
Wärmeproduktionsrate, Rein- und Rohdichte wurden an 118 Gesteinsproben
einer Auswahl von Magmatiten, Metamorphiten und Sedimentgesteinen
ermittelt, welche entlang des TRANSALP-Profils beprobt wurden. Diese neu
gewonnenen Gesteinsproben repräsentieren unterschiedliche Tiefenniveaus
der ostalpinen Kruste. Die Ergebnisse zeigen unseres Wissens weltweit
erstmals, dass im Temperaturbereich von 25–300 °C eine lineare
Abhängigkeit zwischen Wärmeleitfähigkeit und Temperaturleitfähigkeit
besteht. Dieser lineare Zusammenhang ist unabhängig von der
mineralogischen Zusammensetzung und Genese der untersuchten
Metamorphite, Magmatite und Sedimentgesteine. Der Betrag des Faktors zur
Berechnung der Temperaturleitfähigkeit aus der Wärmeleitfähigkeit
verringert sich mit zunehmender Temperatur. In Anlehnung an den Ansatz,
dass 1/λ eine lineare Funktion der Temperatur darstellt, deren Steigung
mit λT=0 °C zunimmt, konnten zwei allgemeingültige Formeln
für die Temperaturabhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit von ostalpinen
Kristallin- und Sedimentgesteinen aufgestellt werden.
Die Inversionsanalysen zeigen, dass zwar die hohe a priori Unsicherheit
der Wärmeproduktionsrate der ostalpinen Oberkruste minimiert werden
konnte. Dagegen bleibt die a priori Unsicherheit der
Wärmeproduktionsrate der Mittleren Kruste verhältnismäßig groß. Durch
Verwendung zweier extremer Modelle mit minimaler (granodioritischer) und
maximaler (schlecht differenzierter) Wärmeproduktionsrate in der
mittleren Kruste wurde der Wertebereich der Temperaturen und
Wärmestromdichten an der Moho geschätzt. Abhängig von der
Zusammensetzung der mittleren Kruste liegen die maximalen Temperaturen
in den tiefsten Bereichen der europäischen Kruste bei 900 °C ±30 %. Für
die Alpine Wurzel und die tiefsten Bereiche der südalpinen Kruste liegen
die maximalen Temperaturen bei 700–800 °C ±10 % bzw. 600 °C ±10 %. Die
Moho- Wärmestromdichte variiert zwischen 5–25 mW m-2 mit
maximalen Werten unter der Europäischen Platte und minimalen Werten
unter der Alpenwurzel.
Der Effekt von Paläoklima und Exhumierung der Alpen wurde mittels
instationärer 1-D Vorwärtsmodellierung und eines analytischen Ansatzes
ermittelt. Das größte paläoklimatische Signal von -6.5 K wurde in einer
Tiefe von 2 km ermittelt. Da die Exhumierung der Alpen zu einer Erhöhung
der Temperatur führt, welche mit der Tiefe zunimmt, verschwindet in den
obersten 2 km das resultierende instationäre Signal aus Paläoklima und
Exhumierung. Das zur Abschätzung verwendete Extremalmodell führt zu
einem maximalen Exhumierungssignal von ca. 80 K in einer Tiefe von 50
km.
Dier
Ergebnisse des Projektes sind beschrieben in:
-
Clauser, C.,
Lammerer, B., Vosteen, H.-D., 2003. Das thermische Regime der Ostalpen
aus Inversionsanalysen entlang eines Nord-Süd Krustenprofils,
Abschlussbericht, DFG Projekt-Nr. CL 121/10-(1-2),
Angewandte Geophysik, RWTH-Aachen.
(full
.pdf download)
(0,5 MB)
-
Vosteen, H.-D., Rath, V.,
Clauser, C., Lammerer, B., 2003. The thermal regime of the Eastern Alps
from inversion analyses along the TRANSALP profile, Phys. Chem. Earth,
28,
393-405.
(full .pdf download)
(1.4 MB)
-
Vosteen, H.-D., Schellschmidt, R., 2003. Influence of temperature on thermal
conductivity, thermal capacity and thermal diffusivity for different
types of rock, Phys. Chem. Earth, 28,
499-509.
(full .pdf download)
(0.4 MB)
zurück zur Forschung
|
