Description: The crust and upper mantle of Dronning Maud Land (DML), Antarctica, have been investigated using teleseismic data from broadband seismograph stations deployed at temporary and permanent locations and recordings from a seismic refraction experiment. For shear-wave splitting analyses the observed anisotropy can in most cases be related to major tectonic events that formed the geological features of the present-day Antarctic continent. We rule out an anisotropic contribution from recent asthenospheric flow. An abrupt change in fast axis direction of the shear-waves as well as a remarkable Moho jump beneath the Kottas mountains appears to mark a suture between the Grunehogna craton, a fragment of the Kalahari-Kaapvaal craton in southern Africa, and the Mesoproterozoic Namaqua-Natal belt. In general, the Moho increases from the coast towards the mountain ranges of Wohlthatmassif and Kottas, where thick crust between 45-53 km is found. The Vp/Vs-ratio are similar within geological units but different throughout DML.

Description: Das Untersuchungsgebiet Dronning Maud Land (DML) umfasst einschließlich des Weddell Meeres und der Lazarev See in etwa das Gebiet zwischen der geographischen Länge 15°W und 15°E und der geographischen Breite 68°S und 75°S - eine Fläche von über 1.500.000 qkm. Geologisch und tektonisch betrachtet prägten drei markante Ereignisse das heutige DML: Erstens die Grenvillische Orogenese vor ca. 1.1 Ga, verursacht durch die Bildung des Großkontinentes Rodinia, zweitens die Panafrikanische Orogenese vor ca. 500 Ma, die durch den Zusammenstoß von West- und Ostgondwana den Großkontinent Gondwana formte, und drittens der Zerfall Gondwanas vor ca. 180 Ma, der in der heutigen Lazarev See initiiert worden war. Die Grundlage dieser Arbeit bilden seismologische, refraktionsseismische und aerogravimetrische Datensätze, durch deren Kombination sich der strukturelle Aufbau ebenso wie die räumliche Variation der Lithosphärenmächtigkeit untersuchen lässt. Letztere ist essentiell für die Bestimmung des regionalen Geoids, welches das Hauptziel des VISA-Projektes ist. Im Rahmen dieses Projektes wurden unter anderem flugzeuggestützte Potentialfeld-, Eisradar- und GPS-Messungen durchgeführt und zudem an ausgewählten Orten im DML seismographische Stationen temporär ausgebracht. Mithilfe der an diesen seismographischen Stationen aufgezeichneten Erdbebenwellen konnten trotz der sehr kurzen Registrierzeiten mit seismologischen Methoden Rückschlüsse über Struktur und Dynamik des tieferen Untergrundes erhalten werden. Durch eine Analyse der seismischen Anisotropie, welche die Aufspaltung von Scherwellen beim Durchgang durch ein anisotropes Medium untersucht sog. shear wave splitting, konnte auf vergangene und rezente großflächige Deformationsprozesse im Oberen Erdmantel geschlossen werden. Die Ergebnisse dieser Analyse sind im Untersuchungsgebiet nicht einheitlich, gemeinsam haben sie jedoch ihre Ursache in den vergangenen Deformationsprozessen und nicht in einer rezenten Plattenbewegung. Im Speziellen verweist die abrupte Richtungsänderung der Schnellen Achsen im Bereich der Heimefront Scherzone (westliches DML) auf eine Suturzone, die die mesoproterozoische Maudheim-Provinz von dem südlich angrenzenden Ostantarktischen Kraton trennt. Die beobachtete Aufspaltung der Scherwellen in den Aufzeichnungen der russischen Station Novolazarevskaya (Novo, zentrales DML) kann mit einem doppelschichtigen Anisotropiemodell des Oberen Mantels erklärt werden. Inkonsistente Ergebnisse für die südafrikanische Station Sanae IV (SNAA) verweisen auf eine kompliziertere Struktur des tieferen Untergrundes.Mithilfe der Berechnung von Receiver Funktionen, die auf der Konversion von teleseismischen P- zu S-Wellen an seismischen Diskontinuitäten beruhen, konnten neben der Bestimmung der Krustenmächtigkeiten auch die v_p/v_s-Verhältnisse ermittelt werden. Letztere sind im Untersuchungsgebiet nicht einheitlich und klassifizieren die Krustenzusammensetzung des zentralen DML als felsisch und die des westlichen DML als mafisch. Basaltische Intrusionen, die vermutlich auf den Gondwanazerfall im Jura zurückzuführen sind, erklären das erhöhte v_p/v_s-Verhältnis für die Station SNAA. Die ermittelten Krustenmächtigkeiten zeigen, wie auch bereits publizierte refraktionsseismische Krustenquerschnitte im Untersuchungsgebiet, einen Kruste-Mantel-Übergang (Moho), der von der KÜste ausgehend in sÜdliche Richtung kontinuierlich abfällt. Unter den Gebirgszügen der Heimefrontfjella und des Wohlthat-Massives nimmt die Krustenmächtigkeit einen maximalen Wert von 50 km an. Orogene Wurzeln deuten sich zwar an, sie sind aber aufgrund fehlender Randbedingungen vor allem südlich der Gebirgszüge nicht mit Bestimmtheit zu identifizieren. Ein Vergleich der Mohotiefen mit anderen Fragmenten Gondwanas, z.B. mit dem südlichen Afrika, zeigt eine große Ähnlichkeit.Im Kottasgebirge (westliches DML) wurde im Südsommer 1989/90 ein refraktionsseismisches Experiment durchgeführt. Das Profil verlief vom nördlichen Vorland über das Escarpment der Heimefrontfjella bis zum südlich anschließenden Plateau. In der Mohotopographie zeigt sich eine Stufe, die mehrere Kilometer hoch ist und als eine Suturzone interpretiert wird. Sie trennt das kibarische Kottasgebirge vom südlich anschließenden Ostantarktischen Kraton. Diese lokalen Informationen mündeten als Randbedingungen in eine 3D-Schweremodellierung, die schließlich eine flächendeckende Kartierung der Moho ermöglichte.

Description: In Dronning-Maud-Land, Ostantarktis, wurden sowohl Flugzeugmessungen (2001-2005) als auch terrestrische Beobachtungskampagnen (2003/04 und 2004/05) durchgeführt. Die dabei gewonnenen Daten betreffen Höhen und Höhenänderungen, Schwere und Schwereänderungen, Magnetfeld, Seismizität und Glaziologie.Kombiniert man diese mit Satellitendaten, so lassen sich sowohl Vergleiche durchführen als auch Modellverbesserungen bzw. -verdichtungen erreichen. So wurden detaillierte Modelle des regionalen Schwerefelds bzw. Geoids, der Krustenstruktur und Lithosphärendynamik sowie der Dynamik und Massenbilanz des antarktischenEisschildes im Untersuchungsgebiet abgeleitet. Die Bestimmung der raum-zeitlichenMuster von Eismassenänderungen liefert wertvolle Information, um die mittels GRACE abgeleiteten zeitvariablen Schwerefeldinformationenin Hinblick auf antarktische Massenänderungen zu validieren. Hierbei ist es u.a. unabdingbar, zwischen Höhen- und Dichteänderungen des Eiskörpers zu unterscheiden, so daß nur durch eine Kombination der verschiedenen Beobachtungstechniken ein komplettes Bild zu erreichen ist.

Description: Temporary seismic stations were deployed in the Wohlthat-Massiv and Kottas-Mountains, Central and Western Dronning Maud Land, Antarctica. These recordingswill contribute to improve our knowledge about neo-tectonics and crustal/upper mantlestructure of this part of Antarctica. Thus, the data are used for investigations onlocal seismicity and its origin, receiver function analysis, and upper mantle anisotropy.Since these parts of Antarctica are mainly snow covered and difficult to access, thesemethods will provide first ideas about geologic structures and tectonic framework.Here, first results on shear wave splitting and mantle anisotropy will be presented.Analysis of shear wave splitting from tele-seismic core (SKS, SKKS, PKS), and directS-waves reveals the seismic anisotropy and the strain field of the upper mantle.Seismic anisotropy in the upper earths mantle is a global observable phenomenon.Anisotropic fabrics originate from deformation induced lattice preferred orientation ofcrystal structures of intrinsic anisotropic mantle minerals (olivin and orthopyroxen).The formation of these anisotropic structures allows insights into recent as well as fossilgeodynamical processes. Thus, from these structures informations about tectonicevolutional processes may be deduced.In particular, the areas of investigation in Dronning Maud Land are hardly understoodin terms of its geological/tectonic evolution and upper mantle anisotropic structureThe results will be discussed in terms of ancient deformation processes during Gondwanabreak-up and former episodes.

Description: Mit der Analyse des Shear Wave Splittings gen im regionalen Sinn eingegrenzt werden. und der Berechnung von Receiver Functions Splitting Parameter aus Seismogrammen der wurden zwei Verfahren der Seismologie an- Neumayer-Station weisen zum Beispiel auf gewandt, um gezielte Informationen über den einen Untergrund hin, der durch zwei anisoAufbau und die Struktur des Erdinnern im Be- trope Schichten aufgebaut ist. Während dies reich des Dronning Maud Lands (DML) in der für den Untergrund der Station SNAA nichtAntarktis zu erhalten. Der antarktische Kontinent wurde im Laufe der Erdgeschichte durch mehrere geologische und tektonische Ereignisse geprägt. Die Gebirgszüge innerhalb des Untersuchungsgebietes DML wurden durch folgende Orogenesen gebildet: (1) Die Grenville-Orogenese vor 1,1 Ga. Sie liess den Superkontinent Rodinia entstehen. (2) Die Ross-/Panafrikanische Orogenese, die durch die Kollision von Westund Ostantarktis vor 500 Ma den Superkontinent Gondwana formte. (3) Der Aufbruch von Gondwana vor ca. 160 Millionen Jahren. Eine zentrale Schlüsselrolle in Hinblick auf die Rekonstruktiondes Gondwanazerfalles vor 160 Millionen Jahren erhält der DML vorgelagerte ozeanische Bereich, die Weddell-See. Es kann heute davon ausgegangen werden, dass der Zerfall des Grosskontinentes dort initiiert wurde und die Folge des Zerfalls starke vulkanische Aktivitäten in Form von massiven Magma- und Flutbasalteruptionen waren. Die heutige Eisbedeckung des Kontinentes erschwert jedoch eine detaillierte Kartierung dieser geologischer Strukturen. Welche Bereiche des DMLs von diesen vulkanischen Eruptionen betroffen waren, kann unter anderem durch unsere Untersuchunanzunehmen ist und die Gesteinsschichten weit kompliziertere Strukturen aufweisen. Abgeleitet werden kann diese Beobachtung durch die Untersuchung der azimutalen Variationen der Splitting Parameter und Receiver Functions. Sie zeigen selbst für enge BackazimutSegmente starke Variationen. Es ist daher anzunehmen, dass kleinräumige Inhomogenitäten innerhalb des (vertikalen) Laufweges für die Streuungen verantwortlich sind. Weiterhin werden die Ergebnisse von temporär aufgestellten Seismometern im DML vorgestellt. Die Messgeräte wurden während verschiedener polarer Expeditionen in den Jahren 2000 bis 2004 an unterschiedlichen Lokalitäten ausgebracht. Diese Standorte umfassen vorwiegend eisfreie Zonen innerhalb mächtiger Gebirgszüge wie Wohlthatmassiv im Zentralen DML, Heimefrontfjella mit Kottasgebirge im Westen des DMLs und der Bereich des Jutul Penck Grabens.