Elektromagnetische Tiefenforschung (Magnetotellurik)

Mit der Methode der Magnetotellurik wird die elektrische Leitfähigkeit der Erdkruste und des obersten Erdmantels untersucht. Die gesuchte Information ist in den Amplituden- und Phasenbeziehungen zwischen den Schwankungen des natürlichen Erdmagnetfeldes und dem induzierten erdelektrischen Feld im Periodenbereich von einigen Zehntel bis zu einigen Tausend Sekunden enthalten.
Den Schwerpunkt der magnetotellurischen Arbeiten bildeten Untersuchungen zur Verteilung der elektrischen Leitfähigkeit im Bereich der unter Südmexiko abtauchenden Cocos-Platte. Als Ergebnis zeigen sich im Südteil von zwei 450 bzw. 600 km langen Messprofilen von der Pazifik-Küste bis zum Golf von Mexiko Zonen erhöhter Leitfähigkeit oberhalb der Platte. Sie können als Hinweis auf spezifische tiefenabhängige Dehydratationsreaktionen der hydrothermal alterierten ozeanischen Basalte und der mit ihnen subduzierten Sedimente gedeutet werden. Das nördliche der beiden Profile überstreicht darüber hinaus den Transmexikanischen Vulkangürtel, unter dem eine außerordentlich starke Erhöhung der Leitfähigkeit in der tiefen kontinentalen Kruste nachgewiesen werden konnte. Hier zeichnen sich vermutlich aufsteigende basaltische Magmen und die von ihnen in der Unterkruste induzierten Prozesse wie Partialschmelze, Migmatisierung sowie Plutonismus ab.
In einem weiteren Arbeitsschwerpunkt wurden die möglichen Ursachen für die auch außerhalb von Subduktionszonen in der tiefen Erdkruste häufig beobachteten Zonen erhöhter elektrischer Leitfähigkeit anhand von Laboruntersuchungen an hochleitfähigen Proben aus einem Unterkrustenaufschluss in Kalabrien, Süditalien, untersucht. Die hohe Leitfähigkeit lässt sich in diesem Fall auf die organische Substanz zurückführen, die in ehemaligen Erdöl/Erdgas-Muttergesteinen enthalten war und durch Metamorphose zu Graphit umgewandelt worden ist. Durch Scherbewegung bildet dieser Graphit eine vernetzte Phase, die zu einer ungewöhnlich hohen Leitfähigkeit des Gesamtgesteins führt und demnach in der tiefen Kruste Bereiche hoher tektonischer Mobilität abbilden kann.

Drittmittelgeber:

DFG

Beteiligte Wissenschaftler:

Dr. Hartmut Jödicke, Prof. em. Dr. Jürgen Untiedt, Dr. Alexander Jording, Dr. Norbert Hoffmann (BGR, Berlin), Dr. Jorge Arzate (Instituto de Geofísica, UNAM, Campus Juriquilla, Querétaro, México,

Veröffentlichungen:

Bartling, B., Marx, P. und Jödicke, H.: Geoelektrische und gesteinsphysikalische Untersuchungen zur Abschätzung der Dichtigkeit von Schlammteichen. 1999, DGG Mittlg. 1/1999: 2-8.

Jödicke, H., Hoffmann, N. und Müller, W.: Magnetotellurische und erdmagnetische Untersuchungen auf dem DEKORP-Profil 9601 (Südabschnitt), 1999, Terra Nostra 99/3: 23-25.

Jording, A., Ferrari, L., Arzate, J. und Jödicke, H.: Crustal Variations and Terrane Boundaries in Southern Mexico as Imaged by Magnetotelluric Transfer Functions. 2000, Tectonophysics 327: 1-13.