Was verursacht den Fleck?

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DeepDyn-Doktorandin Harini hat auf der alle 2 Jahre stattfindenden SEDI (Study of the Earth's deep interior) Konferenz in Massachussets (USA) ihre Arbeit im Seismologie Projekt vorgestellt. Sie arbeitet zusammen mit anderen ForscherInnen der Universität Münster und des KIT in Karlsruhe wie Yvonne daran den Einfluss von seismischen Strukturen an der Kernmantelgrenze auf Regionen mit intensiver magnetischer Flussdichte zu untersuchen.

Hohe Flussdichte des Erdmagnetfeldes in Sibirien - Sonnenflecken auf der Erde?

Harini konzentriert sich dabei auf die Regionen mit hoher magnetischer Flussdichte unter Sibirien. Dieser sogenannte Flux Lobe ist Teil des sibirischen Paares (Sibirien - Südindischer Ozean), und befindet sich seit mindestens 400 Jahren stabil an dieser Stelle, trotz eines sich fortwährend ändernden Magnetfeldes um diese Regionen herum. Man kann sich diese Flux Lobes wie Sonnenflecken auf der Erde vorstellen, auch wenn die zugrundeliegenden Mechanismen nicht ganz gleich sind.

Doch was verursacht die Flux Lobes auf der Erde? Offensichtlich untscheiden sich die magnetfeldinduzierenden Stömungen im äußeren Erdkern in Gebieten mit außergewöhnlich hoher Flussdichte von anderen Gebieten. Diese Unterschiede könnten durch Abwärtsströmungen kälteren Materials an der Kern-Mantel-Grenze beeinflusst werden.

Suche nach den in Frage kommenden Aufzeichnungen von Erdbebenwellen

Um mehr über die Struktur oberhalb der Kern-Mantel-Grenze unter Sibirien herauszufinden, sucht Harini in Erdbebendatenbanken nach aufgezeichneten Erdbebenwellen, welche den unteren Mantel unter Sibirien gekreuzt haben. Sie nutzt für ihre Analyse auch die Daten aus acht sogenannten seismologischen Arrays, eine Art Netz aus vielen Seismometern, welche zusammengeschlossen helfen, schwache Erdbebenwellen besser sichtbar zu machen. Vor alles das seismologische Netz TA in Alaska war hier besonders wertvoll für sie, da es sich in hohen geografischen Breiten befindet. Über 18 000 solcher Pfade von Wellen nach starken Erdbeben durch den unteren Mantel bis zu den Empfängerseismometern hat sie ausgewertet.

Harini möchte auch Aussagen über die Anisotropie, also die Richtungsabhängigkeit, im unteren Mantel treffen. Damit sind dann Rückschlüsse auf mögliche Mineralienzusammensetzung des tiefen Mantel möglich. Dafür sucht Harini insbesondere nach Erdbebenwellen aus verschiedenen Richtungen: z.B. Erdbeben in Japan, welche in deutschen Arrays aufgezeichnet werden und Erdbeben im Hindukush, welche in Alaska aufgezeichnet wurden - deren Pfade kreuzen sich fast im rechten Winkel im Bereich des Sibirischen Flux Lobes.

Nächste Schritte

Harini wird die aufgezeichneten Erdbebenwellen (Seismogramme) mit synthetischen Seismogrammen vergleichen, welche von einem Modell unter Annahme einer 300km dicken Schicht an der Kern-Mantel Grenze erstellt werden. Dann kann sie untersuchen, ob die realen Aufzeichnungen mit den theoretischen übereinstimmen.

Mit ihrer Arbeit konnte Harini die vermutete zirka 300 km mächtige Übergangsschicht zwischen dem Erdmantel und dem Erdkern, die sogenannte D''-Schicht, unter Sibirien bestätigen. Als nächsten Schritt möchte Harini das Prozedere für den Kanada Flux Lobe wiederholen und die Anisotropiemessungen miteinbeziehen.

Kurzzusammenfassung aus dem Tagungsband (in englischer Sprache)

Link zum Tagungsband

Testing the consistency of D" reflected waves beneath Siberia for different crossing paths

Harini Thiyagarajan, Christine Thomas Universität Münster, Institute of Geophysics, Germany

In recent geomagnetic field models, patches of intense magnetic flux can be identified. The north magnetic field is characterized by two such flux lobes, one underneath Canada and one underneath Siberia, known as High Latitude Flux Lobes (HLFL). A third HLFL is postulated underneath the Norther Atlantic but has not been observed. Studies show that the lower mantle influences the magnetic field through the control of the geodynamo. The aim of this study is to investigate how the underlying lower mantle structure and mineralogy may influence these regions of high magnetic signature. Using array methods, we search for D" reflected PdP and SdS waves which arrive as precursors to the core-reflected PcP and ScS waves and that sample the lowermost mantle beneath Siberia with a number of intersecting paths. Especially the new Alaskan station (TA) deployment allows for a better number of crossing paths that are needed to establish whether anisotropy is present. Vespagram and slowness-backazimuth analysis are carried out to detect the presence of lower mantle reflectors at the top of the D" and establish the wave's travel direction (in plane versus outof-plane). A comparison with synthetic seismograms establishes whether the observations can be explained by a previously suggested 300km thick D" layer. We present a number of observations in this region and a wider coverage than previously possible by showing the results for PdP and SdS waves, their travel time and polarity measurements for different crossing paths and focus on the consistency of the observations.