dc.contributor.author
Soyer, Wolfgang
dc.date.accessioned
2018-06-07T15:15:20Z
dc.date.available
2002-07-24T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/800
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-5002
dc.description
Title, Contents 1
1\. Introduction 5
2\. Methodical fundamentals 9
2.1. The physical model 10
2.2. Calculation of transfer functions 11
2.3. Analysis of transfer function tensors 13
3\. On the study areas 19
3.1. The Central Andes 19
3.2. The Southern Andes 29
4\. Field data analysis 33
4.1. Processing techniques 33
4.2. Application to the processed data 35
4.3. Combination of processed arrays 39
5\. Presentation of the processed data 41
5.1. Central Andes 41
5.2. Southern Andes 51
6\. 2-D inversion of inter-station transfer functions 55
6.1. General considerations ... 55
6.1.1. ... on the amount of information 55
6.1.2. ... on the uniqueness of inversion solutions 56
6.2. The inversion scheme of the employed program 57
6.3. Calculations of sensitivities 59
6.4. Synthetic examples 61
6.4.1. Model from Siripunvaraporn & Egbert 62
6.4.2. A very crude ANCORP resistivity model 64
6.4.3. Inversion of data with various references 66
7\. Isotropic 2-D modelling 71
7.1. The ocean effect 71
7.2. On the sensitivity and accuracy of the two polarizations 72
7.3. Central Andes 74
7.4. Southern Andes 82
8\. Anisotropic 2-D modelling of magnetic data from the Southern Andes 89
9\. Discussion and conclusions 97
10\. Summary 105
Acknowledgements 107
Bibliography 109
Appendix 119
A Calculation of forward responses in REBOCC 119
A.1. Solution of the induction problem 119
A.2. Calculation of field components 121
B Data and joint inversion responses 123
C Station runtimes 129
D Analysis of an instrumental test recording 132
dc.description.abstract
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.
de
dc.description.abstract
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.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
geoelectromagnetic induction
dc.subject
magnetotellurics
dc.subject
inter-station transfer function
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::550 Geowissenschaften, Geologie::550 Geowissenschaften
dc.title
Analysis of geomagnetic variations in the Central and Southern Andes
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Volker Haak
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Hans-Jürgen Götze
dc.date.accepted
2002-05-22
dc.date.embargoEnd
2002-07-26
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-2002001345
dc.title.translated
Analyse geomagnetischer Variationen in den Zentralen und Südlichen Anden
de
refubium.affiliation
Geowissenschaften
de
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FUDISS_thesis_000000000687
refubium.mycore.transfer
http://www.diss.fu-berlin.de/2002/134/
refubium.mycore.derivateId
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dcterms.accessRights.openaire
open access