Thermische Struktur am Baikal-Rift Gregor Golabek

Messung des Wärmeflusses q – Wärmefluss k – Wärmeleitfähigkeit → wird im Labor an Proben vom Messort bestimmt dT/dz –Temperaturveränderung mit der Tiefe → mittels mehrerer Thermistoren gemessen Wasser: Messungen bis etwa in 20m Tiefe am Seegrund Land: Messungen in Bohrlöchern in Tiefen von 0,3-5km K-Tabelle

aus: Lowrie, 1997

Messung des Wärmeflusses © Uni Bremen

Wärmefluss aus der Erde Mittlerer Wärmefluss: global: 87 mW/m2 Kontinente: 65 mW/m2 Ozeane: 101 mW/m2

Der Baikal-Rift Wärmefluss am Baikal-Rift: „Hintergrund“: 50-70 mW/m2 Anomalien: 100 mW/m2 Extrem: 1000-8000 mW/m2 aus: Lysak & Sherman,2002

Wärmefluss am Baikal-Rift Beide Profile sind 650km lang. CBB durch zentrales Baikal-Basin, NBB durch nördliches Baikal- und Barguzin-Basin verlaufend. aus: Poort et al., 1998

Wärmefluss entlang des NBB-Profils aus: Poort et al., 1998

Aufwölbung der Asthenosphäre Lithosphärendicke mittels seismologischer und gravimetrischer Methoden bestimmt zu: 200km unter dem Sibirischen Kraton 160-175km unter dem Trans-Baikal-Faltengürtel Verjüngung der Krustenmächtigkeit auf 35-37km unter dem Baikal-Rift Vergleich: Sibirischer Kraton: 40km Krustenmächtigkeit Umgebende Faltengebirge: 45km Krustenmächtigkeit Ergebnis: → Kruste unter dem Baikal-Rift von der Dehnung kaum betroffen → Wärmefluss dürfte kaum beeinflusst werden Geringe Breite der Anomalien (~3km) deutet auf Tiefe der Wärmequelle von nur 300m hin → inkonsistent mit tiefer Wärmequelle → kein geophysikalischer Hinweis auf oberflächennahe Diapire

Aufwölbung der Asthenosphäre ~40km Kruste 160-175km Lithosphäre aus: Poort et al., 1998 Asthenosphäre

Abhängigkeit Tiefe-Wärmestrom Abstand [km]

Wärmefluss am Baikal-Rift Idee: Umverteilung des Wärmeflusses durch topographisch angetriebene Wasserzirkulation in der oberen Kruste Was muss bei Modellierung berücksichtigt werden? → Sedimentverfüllung von 4-7km Mächtigkeit innerhalb ider letzten 5Ma und Wassertiefe von 1,6km in Modell imitaufgenommen → Rifting-Prozess muss Entstehung der Topographie (~1700-2000m Höhe) um den Baikalsee berücksichtigen → hydraulische Durchlässigkeit der Sedimente und des ikristallinen Fundamentgesteins muss bekannt sein

Darcy-Gesetz v - Geschwindigkeit des Wassers im Material K - hydraulische Durchlässigkeit r - Dichte des Materials g - Schwerebeschleunigung (g=9,81m/s2) dp/dx - Druckänderung mit dem Ort

Wärmetransport durch Grundwasser aus: Poort & Polyanski, 2002

Wärmetransport durch Grundwasser aus: Poort & Polyanski, 2002

Wärmeflussumleitung aus: Poort & Polyanski, 2002

Vergleich: Natur-Modell aus: Poort & Polyanski, 2002

Hydraulische Durchlässigkeit aus: Bear, 1972

Wärmetransport durch Grundwasser laterale Umverteilung des Wärmeflusses von den höher gelegenen Gebirgszügen zum Baikalbecken Umleitung erhöht den Wärmefluss im Baikal-Becken um etwa 15-25% und schwächt denjenigen im umliegenden Gebirge ab größte Wärmeumverteilung findet in 1-2km Tiefe statt gute Erklärung des hohen Wärmeflusses an den Flanken Fliessgeschwindigkeiten von Durchlässigkeit des Materials und von Steigung der Topographie abhängig Oberflächennah: ~1-6 m/a an der östlichen Flanke ~4-24 m/a an der steileren westlichen Flanke → Gute Übereinstimmung mit Messungen der Austrittsgeschwindigkeit an i hydothermalem Schacht (~1,06·10-6 m/s≈33 m/a)

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!