Crustal structure of the Eratosthenes Seamount, Cyprus and S. Turkey from an amphibian wide-angle seismic profile

Die Krustenstruktur von dem Eratosthenes Seeberg, Zypern und der Süd-Türkei anhand eines amphibischen seismischen Weitwinkel Profils

  • In March 2010, the project CoCoCo (incipient COntinent-COntinent COllision) recorded a 650 km long amphibian N-S wide-angle seismic profile, extending from the Eratosthenes Seamount (ESM) across Cyprus and southern Turkey to the Anatolian plateau. The aim of the project is to reveal the impact of the transition from subduction to continent-continent collision of the African plate with the Cyprus-Anatolian plate. A visual quality check, frequency analysis and filtering were applied to the seismic data and reveal a good data quality. Subsequent first break picking, finite-differences ray tracing and inversion of the offshore wide-angle data leads to a first-arrival tomographic model. This model reveals (1) P-wave velocities lower than 6.5 km/s in the crust, (2) a variable crustal thickness of about 28 - 37 km and (3) an upper crustal reflection at 5 km depth beneath the ESM. Two land shots on Turkey, also recorded on Cyprus, airgun shots south of Cyprus and geological and previous seismic investigations provide the information to deriveIn March 2010, the project CoCoCo (incipient COntinent-COntinent COllision) recorded a 650 km long amphibian N-S wide-angle seismic profile, extending from the Eratosthenes Seamount (ESM) across Cyprus and southern Turkey to the Anatolian plateau. The aim of the project is to reveal the impact of the transition from subduction to continent-continent collision of the African plate with the Cyprus-Anatolian plate. A visual quality check, frequency analysis and filtering were applied to the seismic data and reveal a good data quality. Subsequent first break picking, finite-differences ray tracing and inversion of the offshore wide-angle data leads to a first-arrival tomographic model. This model reveals (1) P-wave velocities lower than 6.5 km/s in the crust, (2) a variable crustal thickness of about 28 - 37 km and (3) an upper crustal reflection at 5 km depth beneath the ESM. Two land shots on Turkey, also recorded on Cyprus, airgun shots south of Cyprus and geological and previous seismic investigations provide the information to derive a layered velocity model beneath the Anatolian plateau and for the ophiolite complex on Cyprus. The analysis of the reflections provides evidence for a north-dipping plate subducting beneath Cyprus. The main features of this layered velocity model are (1) an upper and lower crust with large lateral changes of the velocity structure and thickness, (2) a Moho depth of about 38 - 45 km beneath the Anatolian plateau, (3) a shallow north-dipping subducting plate below Cyprus with an increasing dip and (4) a typical ophiolite sequence on Cyprus with a total thickness of about 12 km. The offshore-onshore seismic data complete and improve the information about the velocity structure beneath Cyprus and the deeper part of the offshore tomographic model. Thus, the wide-angle seismic data provide detailed insights into the 2-D geometry and velocity structures of the uplifted and overriding Cyprus-Anatolian plate. Subsequent gravity modelling confirms and extends the crustal P-wave velocity model. The deeper part of the subducting plate is constrained by the gravity data and has a dip angle of ~ 28°. Finally, an integrated analysis of the geophysical and geological information allows a comprehensive interpretation of the crustal structure related to the collision process.show moreshow less
  • Im März 2010 wurden im Rahmen des "CoCoCo"-Projektes ein 650km langes amphibisches, seismisches Weitwinkel Profil aufgenommen. Dieses erstreckte sich von dem Eratosthenes Seeberg (ESM) über Zypern und der Süd-Türkei bis zum anatolischen Plateau. Das Hauptziel des Projektes ist es, den Einfluss zu untersuchen, der von dem Übergang eines Subduktion Prozesses hin zu einer Kontinent-Kontinent Kollision der afrikanischen Platte mit der zyprisch-anatolischen Platte hervorgerufen wird. Die seismischen Daten wurden einer visuelle Qualitätsüberprüfung, Frequenz-Analyse und Filterung unterzogen und zeigten eine gute Qualität. Das darauf folgende Picken der Ersteinstätze, eine Finite-Differenzen Raytracing und eine Inversion der offshore Weitwinkel Daten, führte zu einem Laufzeit Tomographie Model. Das Modell zeigt (1) P-Wellengeschwindigkeiten kleiner als 6.5 km/s in der Kruste, (2) eine variable Krustenmächtigkeit von 28 - 37 km und (3) eine obere Krustenreflektion in 5 km Tiefe unter dem ESM. Zwei Landschüsse in der Türkei,Im März 2010 wurden im Rahmen des "CoCoCo"-Projektes ein 650km langes amphibisches, seismisches Weitwinkel Profil aufgenommen. Dieses erstreckte sich von dem Eratosthenes Seeberg (ESM) über Zypern und der Süd-Türkei bis zum anatolischen Plateau. Das Hauptziel des Projektes ist es, den Einfluss zu untersuchen, der von dem Übergang eines Subduktion Prozesses hin zu einer Kontinent-Kontinent Kollision der afrikanischen Platte mit der zyprisch-anatolischen Platte hervorgerufen wird. Die seismischen Daten wurden einer visuelle Qualitätsüberprüfung, Frequenz-Analyse und Filterung unterzogen und zeigten eine gute Qualität. Das darauf folgende Picken der Ersteinstätze, eine Finite-Differenzen Raytracing und eine Inversion der offshore Weitwinkel Daten, führte zu einem Laufzeit Tomographie Model. Das Modell zeigt (1) P-Wellengeschwindigkeiten kleiner als 6.5 km/s in der Kruste, (2) eine variable Krustenmächtigkeit von 28 - 37 km und (3) eine obere Krustenreflektion in 5 km Tiefe unter dem ESM. Zwei Landschüsse in der Türkei, ebenfalls aufgenommen auf Zypern, Luftkanonen-Schüsse südlich von Zypern und vorausgegangene geologische und seismische Untersuchungen lieferten die Grundlage, um ein geschichtetes Geschwindigkeitsmodell für das anatolische Plateau und für den Ophiolith-Komplex auf Zypern abzuleiten. Die Analyse der Reflexionen liefert den Beweis für eine nach Norden einfallende Platte welche unter Zypern subduziert. Die Hauptkennzeichen dieses geschichteten Geschwindigkeitsmodelles sind (1) eine obere und untere Kruste mit starken lateral Änderungen in Geschwindigkeit und Mächtigkeit, (2) eine Mohotiefe in 38 - 45 km unter dem anatolischen Plateau, (3) eine flach nach Norden einfallende Platte unter Zypern mit ansteigendem Einfallwinkel und (4) eine typische Ophiolith Sequenz auf Zypern mit einer Gesamtmächtigkeit von 12 km. Die seismischen offshore / onshore Daten komplettieren und verbessern die bisherigen Kenntnisse über die Geschwindigkeitsstruktur unter Zypern und des tieferen Bereiches der offshore Tomographie. Damit liefert die Weitwinkel Seismik detaillierte Einblicke in die 2-D Geometrie und die Geschwindigkeitsstrukturen der angehobenen und überlagerten zyprisch-anatolischen Platte. Die darauf folgende Gravimetrie Modellierung bestätigt und erweitert das P-Wellen Krusten-Geschwindigkeits Modell. Der tiefere Teil der subduzierten Platte, welche einen Einfallswinkel von ~ 28° hat, wurde durch die Gravimetrie Daten belegt. Letztlich erlaubt eine ganzheitliche Analyse von geophysikalischen und geologischen Informationen die umfassende Interpretation der Krustenstruktur welche in Verbindung mit dem Kollisions Prozess steht.show moreshow less

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Metadaten
Author:Christian Feld
URN:urn:nbn:de:kobv:517-opus4-73479
Advisor:Michael Weber
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of Completion:2014
Publishing Institution:Universität Potsdam
Granting Institution:Universität Potsdam
Date of final exam:2015/02/12
Release Date:2015/03/20
Tag:Krustenstruktur der Süd-Türkei; Krustenstruktur des Eratosthenes Seeberges; Zypernbogen; aktive Weitewinkel-Seismik; beginnende Kontinent-Kontinent Kollision
Cyprus arc; controlled source wide angle seismic; crustal structure of south central Turkey; crustal structure of the Eratosthenes Seamount; incipient continent-continent collision
Pagenumber:xi, 131
RVK - Regensburg Classification:TF 04999, TI 02200, UT 2500, TP 5760
Organizational units:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Geowissenschaften
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 55 Geowissenschaften, Geologie / 550 Geowissenschaften
MSC Classification:86-XX GEOPHYSICS [See also 76U05, 76V05]
PACS Classification:90.00.00 GEOPHYSICS, ASTRONOMY, AND ASTROPHYSICS (for more detailed headings, see the Geophysics Appendix)
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