ALP 2002 - Ein seismisches 3D-Modell der Ostalpen

Die geologische Entwicklung der Ostalpen im Känozoikum stellt eine geodynamisch interessante Situation dar, die dem Übergang vom einer Kompression im Westen (Brenner) zu einer Extrusion nach Osten in das Pannonische Becken entspricht. Sowohl die Ausbildung der tertiären Becken, als auch die heutige Seismizität kann in diesem Sinn interpretiert werden. Zum tieferen Verständnis dieser tektonischen Vorgänge ist jedoch die eingehende geophysikalische Erforschung der Lithosphäre der Ostalpen unerlässlich. Das Ziel des Projektes ist daher die Erstellung eines seismischen 3D-Modells der Ostalpen. Während im Westen des geplanten Untersuchungsgebietes das TRANSALP-Profil die Alpen von München nach Verona aufschließt, reichen die östlich davon vorliegenden seismischen Profile nicht aus, ein klares Bild der Lithosphäre zu gewinnen. Eine deutliche Verbesserung brachte allerdings das CELEBRATION 2000 Experiment, bei dem mit österreichischer Beteiligung die Lithosphäre in Zentraleuropa, Pannonien und einem Teil der Ostalpen mit Refraktions- und Weitwinkelmessungen seismisch erkundet wurde. Die Untersuchung des südlichen Teils der Ostalpen ist aber noch ausständig. Im Rahmen des vorgeschlagenen Projektes soll daher in Kooperation mit den Partnern des CELEBRATION 2000 Teams und neu hinzukommenden Teams aus Italien, Slowenien und Kroatien im Sommer 2002 die bestehende Datenlücke bis hin zur Po-Ebene und den Dinariden geschlossen werden. Durch die internationale Beteiligung stehen ca. 1000 mobile seismische Stationen kostenlos zur Verfügung. Die ÖAW hat grundsätzlich die Finanzierung der erforderlichen seismischen Schüsse in Aussicht gestellt. Die Auswertung wird sich moderner Methoden der Berechnung von Strahlenwegen bedienen und tomographische Verfahren anwenden. Der Anspruch, ein 3D-Modell zu erstellen erfordert den Einsatz eines Hochleistungsrechners, wie er für dieses Projekt an der TU Wien zur Verfügung stehen wird. Auch die dynamische Information der seismischen Wellen (Amplituden) soll einbezogen werden. Das Ergebnis soll einerseits direkt geodynamische Fragen klären helfen (z.B. Spannungsfeld und aktuelle Tektonik), andererseits die Grundlage für weitere Untersuchungen mit noch höherer Auflösung (Reflexionsseismik) und größerer Eindringtiefe (Analyse von Erdbebenwellen) bilden.

ALP2002 ist ein großes, internationales 3D-seismisches Refraktions- und Weitwinkel-Reflexionsexperiment zur Erforschung der Tektonik und Dynamik der Ostalpen. Es liefert Neues über die Struktur der Erdkruste und geologische Prozesse in Verbindung mit der N-S gerichteten Kollision zwischen Europa und Afrika und dem nachfolgenden Ausweichen ("Escape") von Teilen der Ostalpen in das Pannonische Becken. ALP2002 baut auf den früheren TRANSALP und CELEBRATION 2000 Experimenten auf und überdeckt die Ostalpen umfassend. Die Messungen fanden im Juli 2002 statt. Die seismischen Wellen wurden von 38 Sprengungen erzeugt und mit 947 seismischen Stationen, verteilt über 13 Profile mit einer Gesamtlänge von ca. 4 300 km bis zu einer Entfernung von 600 km aufgezeichnet. Eine Kooperation von Geophysikern aus 11 Ländern ermöglichte die Realisierung. Innovative Auswertemethoden zur direkten Erstellung von 3D-Modellen wurden mit traditionellen Verfahren zur Erstellung detaillierter 2D-Schnitte kombiniert. Es wurden auch Daten des früheren CELEBRATION 2000 Experimentes integriert. Mit Hilfe der Verteilung der P-Wellengeschwindigkeit in der Erdkruste und der Struktur der Krusten-Mantel Grenze, der Moho, können die wesentlichen Bereiche der Lithosphäre identifiziert werden. Es sind dies die Europäische Platte, die Adriatische Mikro-Platte und der Tisza Block. Weiters wurde eine neue, vierte Einheit, das Pannonische Fragment zwischen den anderen Einheiten entdeckt. Durch die Kollison von Europa mit Afrika und der daraus folgenden Kompression taucht die Europäische Platte unter die Adriatische Mikro-Platte nach Süden ab. Die Bildung des Pannonischen Fragmentes steht in engem Zusammenhang mit dieser N-S Kompression und der "Escape"-Tektonik. Die anhaltende Kompression zwischen Europa und Afrika könnte durch ein Abtauchen der Adriatischen Mikro-Platte unter das Pannonische Fragment unterstützt werden. Neben den großräumigen Strukturen wurden auch lokale Besonderheiten aufgelöst. Niedrige seismische Geschwindigkeiten in der oberen und mittleren Kruste charakterisieren neogene und mesozoische Dehnungsbereiche, granitische Intrusionen und das Tauern Fenster. Ein starrer adriatischer Keil ("Indenter") zeichnet sich durch hohe Geschwindigkeiten aus. Terrane können durch hohe Geschwindigkeiten in der mittleren Kruste identifiziert werden und schließlich weisen hohe Geschwindigkeiten unter dem Wiener Becken auf besondere Mechanismen des Dickenwachstums der Erdkruste hin. Das neue, seismische 3D-Modell liefert nicht nur Grundlagen für weitere geophysikalische Untersuchungen und tektonische Interpretationen. Es unterstützt laufende und zukünftige Forschungsvorhaben, wie die verbesserte Lokalisierung von Beben, die Erfassung des Spannungsfeldes um tiefe Tunnel, die Interpretation von GPS-Daten, Gesteinsdichtemodelle für die Geoid-Forschung und geothermische Studien.