Projektbeschreibung
Bahnbrechende scharf aufgelöste seismische Bildgebung zeigt aufsteigende Mantelströmung
Während die absinkende Mantelströmung (Subduktion) gut erforscht ist, besteht für die Geowissenschaften immer noch die große Herausforderung, die aus dem Tiefen aufsteigende Strömung zu verstehen, die nicht durch die Plattentektonik zu erklären ist. Das EU-finanzierte Projekt UPFLOW entwickelt ein neues seismisches Bildgebungsverfahren, mit dem Plume-artige aufströmende Mantelbereiche in bislang nie erreichter Auflösung erfasst werden können. Durch die Auswertung der Daten über Laufzeiten und Wellenformen (Phasen) ist die Seismologie schon weit gekommen, jedoch wurden die Amplitudeninformationen weitgehend ignoriert. Gerade wurde erst damit begonnen, Mantelplumes solide abzubilden, doch auch hier ist die Auflösung gering und es fehlt die Quantifizierung der Unsicherheit. Neuartige seismische Bildgebungsmethoden auf der Grundlage großer Mengen an Amplitudendaten werden ihre hohe Auflösung unter Beweis stellen und somit einen Wandel in der beobachtenden Seismologie herbeiführen. Diese Datenfülle vollständig zu erkunden, wird zur Entwicklung von Observablen beitragen, die dann optimale Randbedingungen für die Erdstruktur liefern.
Ziel
While downward mantle flow (subduction) is well constrained, a grand challenge in Earth sciences is to understand deep upward flow that cannot be explained by plate tectonics. The aim of UPFLOW is to develop an entirely new seismic imaging approach and to use it to constrain plume-like mantle upwellings at unprecendented resolution. Upward flow is critical for continental growth, for returning volatiles to the atmosphere and for producing Earth's largest melting events. These events coincide with major extinctions, supercontinent breakups and with changes in geodynamo behaviour.
Seismology has come far by using travel-time and waveform (phase) information but has mostly ignored the amplitude information. Mantle plumes have just started to be robustly imaged, yet resolution is low and uncertainty quantification is lacking. I developed breakthrough seismic imaging methods based on big amplitude data, showing their strong resolution. With recent computing resources and explosion in datasets, it is now timely to use this unique expertise to lead a step change in observational seismology: rather than relying on pre-defined observables (e.g. travel-times), objective statistical techniques exploring the full richness of the data will be used to design observables that provide optimal constraints on Earth structure.
I will lead a new off-shore experiment in the Azores-Madeira-Canary islands region, which is an under-studied natural laboratory comprising significant mantle upwellings that are poorly understood in general. The imaging technique to be developed will be applied to these new data and to existing data (Hawaii, Reunion) to obtain the sharpest ever images of mantle plumes along with their interdisciplinary interpretation. These results will have a major impact far beyond the study regions and across Earth Sciences (e.g. geology, geochemistry, geodynamics) since they will reveal ubiquitous, fundamental phenomena that control the global evolution of the planet.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-COG - Consolidator GrantGastgebende Einrichtung
WC1E 6BT London
Vereinigtes Königreich