This study is concerned with the (re)analysis of long period electromagnetic variation data recorded between 1993 and 2000 during several field campaigns in the Central (~21°S) and Southern (~39°S) Andes to derive the spatial distribution of subsurface electrical conductivity at this active continental margin. Taking particular advantage of the simultaneity of the data, additional to local transfer functions also inter-station transfer functions have been calculated and analyzed in terms of a full array data analysis. From uniqueness theorems for 2-D inversion solutions of ideal local data sets, it is shown that also for magnetic inter-station data, the 2-D inversion problem has in principle an unique solution. The analysis of such geomagnetic perturbation data is rarely performed and modern inversion programs are all designed for the analysis of local transfer functions. Therefore a recently published 2-D inversion code for local data has been extended to the inversion of geomagnetic inter-station transfer functions. Synthetic modelling studies demonstrate that over laterally extended conductivity anomalies an investigation of horizontal perturbation data can resolve the vertical conductivity distribution and thus support an analysis of impedance data, which are more likely subject to distortion effects due to superficial heterogeneities. An inversion of data with various references is also possible, though most probably not equally effective. Since in the Central Andes not all inter-station data can be related to the same reference, the potential of such data analysis could not fully be exploited here. Inclusion of geomagnetic data in the modelling generally confirms the anomalies derived in previous analysis - a good conductor below the Chilean Precordillera and a vast zone of high conductivity below the Bolivian Altiplano -, but indicates laterally enhanced conductivities in the eastern part of the Altiplano, which is not reflected in inversions of impedance data alone. The conductive anomaly below the volcanic arc in the Southern Andes is comparably weak, and therefore horizontal perturbations are small, so that they can not give significantly more insight into the subsurface conductivity distribution than local data. However, magnetic data in South Chile have clear signature of a continental mid to lower crustal horizontal electrical anisotropy. The anisotropy strike is not well constrained, but clockwise oblique to the structural resp. morphological strike. One possible explanation for the proposed anisotropy are conductive magmatic dykes, which are oriented parallel to the direction of maximum horizontal stress, and not just confined to a narrow band below the volcanic arc.
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Analyse langperiodischer elektromagnetischer Felddaten aus den Zentralen (~21°S) und Südlichen (~39°S) Anden, die in den Jahren 1993 bis 2000 während mehrerer Messkampagnen aufgezeichnet wurden um den Parameter der elektrischen Leitfähigkeit innerhalb der Subduktionszone räumlich abzubilden. Unter besonderer Ausnutzung der Gleichzeitigkeit der Messungen wurden zusätzlich zu lokalen Übertragungsfunktionen auch magnetische inter-station Übertragungsfunktionen (Perturbationsdaten) bestimmt und analysiert. Ausgehend von Eindeutigkeitstheoremen für 2D-Inversionslösungen für lokale Daten wird gezeigt, dass auch für ideale magnetische Perturbationsdaten das 2D-Inversionsproblem nur eine Lösung hat. Eine Analyse von magnetischen Perturbationsdaten wird allgemein nur selten angewandt und moderne Analyseprogramme sind entsprechend nur für lokale Daten ausgelegt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde deshalb ein vor kurzem veröffentlichtes 2D- Inversionsprogramm um die Inversion geomagnetischer Perturbationen erweitert. Modellstudien belegen, dass durch eine Analyse von horizontalen magnetischen Perturbationen über lateral ausgedehnten Leitfähigkeitsanomalien die vertikale Leitfähigkeitsstruktur aufgelöst werden kann, so dass eine Auswertung von lokalen Impedanzen, welche durch oberflächennahe Heterogenitäten oft stärker verzerrt sind, unterstützt werden kann. Auch Daten mit verschiedenen Referenzstationen können invertiert werden, allerdings mit kaum vergleichbarer Effizienz. Da in den Zentralen Anden nicht alle Perturbationsdaten auf eine gemeinsame Referenz bezogen werden können, kann das Potential einer solchen Analyse hier nicht voll ausgschöpft werden. Bei Miteinbeziehung von magnetischen Übertragungsfunktionen in die 2D-Modellierung werden die aus früheren Arbeiten abgeleiteten Leitfähigkeitsanomalien - ein guter Leiter unter der chilenischen Präkordillere, sowie eine ausgedehnte Zone erhöhter Leitfähigkeit unter dem bolivianischen Altiplano - prinzipiell bestätigt, mit dem Unterschied, dass lateral höhere Leitfähigkeiten unter dem östlichen Altiplano modelliert werden, worauf aus einer Analyse magnetotellurischer Impedanzen nicht geschlossen wurde. Die Leitfähigkeitsanomalie unter dem vulkanischen Bogen in den Südlichen Anden ist vergleichsweise moderat und die Perturbation des horizontalen Magnetfeldes entsprechend gering, so dass eine Analyse dieser Daten die Auswertung lokaler Impedanzen nicht wesentlich unterstützen kann. Jedoch enthalten magnetische Daten in Südchile klare Hinweise auf eine horizontale elektrische Anisotropie in der mittleren bis unteren kontinentalen Kruste mit einer gegen die strukturelle Streichrichtung im Uhrzeigersinn verdrehten Richtung der Anisotropie. Als mögliche Erklärung können leitfähige magmatische Dykes angesehen werden, die parallel zur Richtung der maximalen horizontalen Spannungsrichtung ausgerichtet und nicht nur auf ein schmales Band unter dem vulkanischen Bogen begrenzt sind.