Die vorliegende Arbeit befasst
sich mit der Verzerrungsanalyse und Modellierung magnetotellurischer (MT) und geomagnetischer
Tiefensondierungsdaten (GDS) aus den Südlichen Zentralen Anden. Die
Messkampagnen zur Erhebung der Daten wurden in den Jahren 1995 bis 1999 im
Rahmen des Sonderforschungsbereiches SFB 267 "Deformationsprozesse in den
Anden" durchgeführt. Das Messgebiet erstreckt sich über den
Forearc-Bereich und den magmatischen Bogen der Andinen Subduktionszone und
bedeckt dabei eine Fläche von ca. 200 km Länge (W-E) und 60 km Breite (N-S).
Aufgrund von Impedanzphasen über
90°,
die auf das Kanalisieren von Strömen ("current channeling") und
magnetische Verzerrungseffekte schließen lassen, sind dreidimensionale (3-D)
elektrische Leitfähigkeitsmodelle notwendig, um die gemessenen Daten erklären
zu können. Die in dieser Arbeit entwickelte Methode der
"current-channeling-Analyse" basiert auf den Eigenschaften
(Randbedingungen) des elektrischen Feldes an Leitfähigkeitskontrasten. Durch
ihre Anwendung auf die MT-Daten trägt sie zum Verständnis der Ursachen
(Quellen) der Verzerrung bei. Sie ermöglicht die qualitative Erkennung von 3-D
Leitfähigkeitsanomalien und liefert somit a priori Informationen zur Erstellung
des 3-D Models.
Die hier
entwickelte Methode zur Erkennung von current channeling und der damit
verbundenen Existenz von langen Leitern in der Kruste erweist sich als geeignet
für Bereiche mit Scherzonen, insbesondere bei unterschiedlicher Streichrichtung
von Störung und regionaler Leitfähigkeitsstruktur.
Zwei große
Störungssysteme werden als hochleitfähige Zonen identifiziert. Sie verlaufen
nahezu parallel (~N-S) zur Küstenlinie und setzen sich aus Blattverschiebungen
zusammen, die in Verbindung mit der schrägen Subduktion der Nazca-Platte unter
die Südamerikanische Platte stehen.
Salz- bzw.
mineralhaltige Fluide, die in den Störungsflächen der spröden Kruste
zirkulieren, sind eine mögliche Erklärung für die erhöhte Leitfähigkeit in den
Atacama-
und Präkordilleren-Störungssystemen.
Sie wird desweiteren belegt durch niedrige Temperaturen (<300°C),
eine geringe seismische Dämpfung und die Existenz krustaler Seismizität in
diesem Gebiet.
Die deutlich höheren
Leitfähigkeitswerte nördlich von 21 südlicher Breite, in 10 bis 30 km Tiefe
unterhalb des Präkordilleren-Störungssystems lassen auf eine Veränderung der
Fluidkonzentration von Süd nach Nord schließen. Da das Alter des Vulkanismus
von Süd (< 10 Ma) nach Nord (> 20 Ma) zunimmt, könnten die P-T
Bedingungen unterschiedlich gewesen sein, unter denen Fluide durch metamorphe
Reaktionen freigesetzt worden sein könnten. Eine weitere Erklärung des
krustalen NS-Leitfähigkeitsgradienten wäre die Annahme, dass die Kruste
nördlich von 21°S aufgrund des älteren Vulkanismus kühler und damit spröder und
stärker zerklüftet ist, so dass Fluidbahnen besser verbunden sind und somit die
elektrisch Leitfähigkeit erhöht wird.
Eine Zone
erhöhter Leitfähigkeit (HCZ; < 2 Wm) unterhalb der Altiplano-Hochebene in einer Tiefe von
20 km, die sich bis zur Westkordillere (rezenter magmatischer Bogen) erstreckt,
deutet wahrscheinlich auf partielle Schmelzen hin. Sie verläuft ähnlich zum
magmatischen Bogen in NNW-SSE Richtung.
