Die südlichen Anden sind Teil des aktiven Kontinentalrandes von Südamerika, der durch eine Kombination subduktionsgebundener Prozesse gebildet wurde. Die andine Gebirgskette erstreckt sich über den gesamten südamerikanischen Kontinent, variiert jedoch merklich in Höhe und Krustenmächtigkeit. Während die Zentralen Anden, vor allem auch die tieferen Strukturen bis in den oberen Mantel, vergleichsweise gut erforscht sind (SFB267), ist über den geophysikalischen Aufbau der südlichen Anden bisher relativ wenig bekannt. Aus diesem Grund wurde das seismische Experiment ISSA2000 in den südlichen Anden durchgeführt. In dieser Arbeit wurde mithilfe der Methode der lokalen Erdbebentomographie ein 3-D Modell der seismischen Geschwindigkeitstruktur erstellt. Die gleichzeitig durchgeführte Lokalisierung der registrierten Erdbeben, ergibt darüberhinaus ein detailliertes Bild der Verteilung der Seismizität im Untersuchungsgebiet. Im Rahmen des ISSA2000-Experimentes wurde ein seismologisches Netzwerk mit 62 Seismographen betrieben, das die Subduktionszone von der Küste bis in den backarc zwischen 36° und 40°S überdeckt. Die Hypozentren der 440 lokalen Erdbeben zeigen eine ~30° geneigte Wadati-Benioff-Zone mit kontinuierlicher Seismizität bis in 120km Tiefe, die vereinzelt bis in 200km Tiefe zu beobachten ist. Sowohl die generell geringe Seismizität im Untersuchungsgebiet als auch die geringe Tiefenerstreckung der Wadati-Benioff-Zone u.a. im Vergleich zu den Zentralen Anden sowie die Konzentration der mitteltiefen Erdbeben in 60km Tiefe, spiegeln wahrscheinlich den Einfluß des jungen Alters und des damit verbundenen hohen thermischen Zustandes der Nazca-Platte auf das Subduktionsregime wider. Das tomographische Vp Modell zeigt zum ersten Mal die Geschwindigkeitsstruktur der südlichen Anden bis in eine Tiefe von 100km. Die Nazca-Platte ist durch die Lage der Erdbeben definiert und durch hohe Vp Geschwindigkeiten gekennzeichnet (7,2-8,3km/s). Die durchschnittlichen Geschwindigkeiten in der kontinentalen Kruste sind im gesamten Vp Modell relativ hoch (5,5-6,5km/s). Die tieferliegende Struktur kann in drei Gebiete unterteilt werden. (1) Erniedrigte Vp Geschwindigkeiten in 30-50km Tiefe unterhalb der Küstenkordillere und oberhalb der abtauchenden Platte deuten eine mögliche Hydratisierung und Serpentinisierung des kontinentalen Mantelkeils an. Die Konzentration der Erdbeben in 60km Tiefe, die auf Dehydratisierungsprozesse innerhalb der subduzierten ozeanischen Lithosphäre zurückzuführen ist, könnte mit der beobachteten Geschwindigkeitsanomalie verbunden sein. (2) Der Bereich unterhalb des Längstals ist von einer markanten Anomalie erhöhter Vp Geschwindigkeiten geprägt, die das gesamte Untersuchungsgebiet von N nach S durchzieht. Mantelgeschwindigkeiten werden hier ab 40km Tiefe erreicht. (3) Weiter nach Osten nimmt die Krustenmächtigkeit zu und erreicht 50-55km unterhalb der Hauptkordillere und des aktiven vulkanischen Bogens. Geringe Geschwindigkeiten, ein erhöhtes Vp/Vs Verhältnis und die sich durch die Spektralanalyse andeutende Zone erhöhter seismischer Dämpfung könnte auf das Vorhandensein partieller Schmelzen und deren mögliche Anlagerung unterhalb der Kruste (magmatische Unterplattung) hindeuten.
The Southern Andes are part of the South American active continental margin, which was built by a combination of subduction related processes. The Andean mountain chain covers the whole South American continent from north to south, but varies remarkeably in elevation and crustal thickness. Whereas the Central Andes, above all the deeper structures as far as the upper mantle, are studied quite intensively (SFB267), so far little is known about the geophysical constitution of the Southern Andes. For this reason the seismic experiment ISSA2000 was carried out in the Southern Andes. In this study a 3-D model of the seismic structure was derived using local earthquake tomography. The simultaneous localisation of the registrated earthquakes results also in a detailed picture of the distribution of seismicity in the area under investigation. Within the framework of the ISSA2000 experiment a seismological network with 62 seismographs was operated, covering the subduction zone from the coast to the backarc between 36° and 40°S. The hypocenters of 440 local earthquakes show a ~30° dipping Wadati-Benioff zone with continuous seismicity until 120km depth, which can be observed partly until 200km depth. Both the general low seismicity in the area under investigation, the low depth extent of the Wadati-Benioff zone (especially when compared to the Central Andes) and the concentration of the intermediate depth seismicity in 60km depth reflect most probably the influence of theyoung age and therefore high thermal state of the Nazca plate to the subduction regime. The tomographic Vp model shows for the first time the velocity structure of the Southern Andes until a depth of 100km. The downgoing Nazca plate is defined by the location of the earthquakes and characterized by high Vp velocities (7.2-8.3km/s). The mean velocities in the continental crust are relatively high throughout the whole Vp model (5.5-6.5km/s). The lower structures can be divided into three subregions. (1) Low Vp velocities in 30-50km depth beneath the Coastal Cordillera and above the downgoing plate indicate a possible hydratization and serpentinization of the continental mantle wedge. The concentration of earthquakes in 60km depth, which can be attributed to dehydration processes within the subducted oceanic lithosphere, could be connected to the observed velocity anomaly. Mantle velocities are not obeserved in this area. (2) The area beneath the Longitudinal Valley shows a most prominent anomaly of increased Vp velocities, which can be observed in the whole area under investigation from north to south. Mantle velocities are reached here in 40km depth.(3) Further east crustal thickness increases and reaches 50-55km below the Main Cordillera and active volcanic arc. Low velocities, an increased Vp/Vs ratio and a zone of increased seismic attenuation which can be seen in the spectral analysis suggest the existence of partial melts and its possible attachment below the crust (magmatic underplating).
