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Die Krustenstruktur des gescherten südafrikanischen Kontinentalrandes

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Parsiegla, N. , Gohl, K. and Uenzelmann-Neben, G. (2007): Die Krustenstruktur des gescherten südafrikanischen Kontinentalrandes , Statusseminar Meeresforschung mit FS SONNE, Kiel .
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Der Aufbruch des Superkontinentes Gondwana zwischen dem südlichen Südafrika und Südamerika fand in Form einer Scherbewegung entlang der Agulhas-Falkland Fracture Zone (AFFZ) statt. Die Krustenstruktur des südlichen südafrikanischen Kontinentalrandes wird untersucht, um Schlussfolgerungen über dessen Entstehungsgeschichte zu ziehen. Dabei ist besonders die Dynamik der AFFZ und die Entstehung angrenzender Becken von Interesse. Die Untersuchung der magmatisch-tektonischen Prozesse am Kontinentalrand schließt auch die Frage nach der Entstehung und einer Bestimmung des Krustentyps des Agulhas Plateaus mit ein.Um die Krustenstruktur des Kontinental-randes zu untersuchen, wurden während der FS Sonne Fahrt SO-182 (April-Mai 2005) zwei Profile mit reflexions-seismischen und refraktionsseismischen Methoden unter Verwendung von Ozeanbodenseismographen (OBS) vermessen (Abbildung 1). Die Profile erstrecken sich von der Agulhas Bank, über das Outeniqua Becken bis in die Agulhas Passage. Das östliche Profil verläuft weiter über das Agulhas Plateau. Die OBS-Systeme wurden in einem Abstand von jeweils ca. 20 km Abstand am Meeresboden abgesetzt und Airgunsignale in einem Abstand von ca. 150 m ausgelöst. In nördlicher Richtung haben beide Profile landseitige Verlängerungen von 240 km.Mithilfe von Vorwärtsmodellierung und einer Inversion wurden aus den seismischen Laufzeitdaten der Profile Geschwindigkeitstiefenmodelle erstellt (Abb. 2a,b,c). Das Geschwindigkeitstiefenmodell entlang des westlichen Profils (Abb. 3) zeigt eine Verringerung der Krustenmächtigkeit von 30 km im Bereich des kontinentalen Schelfs auf 6 km in der Agulhas Passage. Der Übergang von kontinentaler zu ozeanischer Kruste findet an der AFFZ über einen Bereich von 60 km statt. Vom kontinentalen Schelf bis in das Outeniqua Becken befindet sich eine bis zu zwei Kilometer mächtige Schicht unverfestigter Sedimente mit Geschwindigkeiten zwischen 1.7 und 3.0 km/s. Südlich des Outeniqua Beckens wird die Schicht dünner und ist in der Agulhas Passage nicht mehr vorhanden. Entlang des gesamten Profils lässt sich eine Schicht mit Geschwindigkeiten zwischen 3.5 und 4.5 km/s verfolgen. Die Auswertung der reflexionsseismischen Daten zeigt, dass diese Schicht speziell im Bereich der Agulhas Passage aus einer Wechsellagerung von vulkanischen Ablagerungen und Sedimenten bestehen könnte. Metasedimente könnten auch eine Rolle in der Zusammensetzung dieser Schicht spielen. In der oberen Kruste treten Geschwindigkeiten zwischen 5.5 und 6.5 km/s auf, wobei sich aber unter dem südlichen Rand des Outeniqua Beckens eine etwa 6 km mächtige Zone mit relativ geringen Geschwindigkeiten von ca. 5 km/s befindet. Dieser Bereich könnte mit Metasedimenten gefüllt sein, welche bereits vor dem Aufbruch abgelagert wurden und später durch magmatisch-tektonische Prozesse metamorph überprägt wurden. Mittlere Geschwindigkeiten zwischen 6.4 und 6.9 wurden für die mittlere und untere Kruste bestimmt. Die Geschwindigkeiten im oberen Mantel, welche durch Pn-Phasen im nördlichen und südlichen Teil des Profils bestimmt werden konnten, betragen zwischen 7.8 und 8.0 km/s.Entlang des östlichen Profils wurden Krustenmächtigkeiten zwischen 8 und 28 km bestimmt. Der Übergang von kontinentaler zu ozeanischer Kruste kann wieder mit der AFFZ in Verbindung gebracht werden. Die Krusten-mächtigkeit steigt im südlichen Teil des Profils unter dem Agulhas Plateau wieder stark an und erreicht bis zu 24 km.Bisher wurden von beiden Profilen P-Wellen-Geschwindigkeitstiefenmodelle erstellt. Diese Informationen sollen noch mit S-Wellen- und Gravimetriemodellierung ergänzt werden, um daraus ein detailliertes Bild über die Prozesse am südafrikanischen Kontinentalrand zu gewinnen.

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