Ebene kompressible viskoelastische Erdmodelle

Abstract

Die Arbeit beschäftigt sich mit den Deformationen des Erdkörpers, die durch die Auflasten der eiszeitlichen Eisschilde hervorgerufen werden. Die Kräfte, die der Erdkörper dabei den Auflasten entgegensetzt, sind die Auftriebskraft des Erdmantels und die Gegenkraft durch die elastische Verbiegung der Lithosphäre. Für den hinsichtlich geologischer Zeitskalen recht kurzfristigen eiszeitlichen Belastungsprozess von wenigen hunderttausend Jahren muss zusätzlich noch das viskoelastische Verhalten des Erkörpers berücksichtigt werden, das zu einer verzögerten Antwort des Erdkörpers führt, und noch heute, ca. 8000 Jahre nach Ende der letzten Vereisung, in einer nacheiszeitlichen Hebung der vormals vereisten Gebiete beobachtet wird. Um den Auftrieb durch den Erdmantel zu modellieren, wird dieser häufig durch eine viskose inkompressible Flüssigkeit homogener Dichte beschrieben. Neuere Arbeiten berücksichtigen auch die Kompressibilität des Mantelmaterials, behalten jedoch die homogene Dichte bei, wodurch sich das Kontinuum in keinem konsisten Anfangszustand befindet, da die Eigenkompression durch den lithostatischen Druck vernachlässigt wird. Diese Modelle werden in der Arbeit diskutiert, und die Probleme aufgezeigt, die sich bei der Lösung der viskoelastischen Bewegungsgleichung für eine Halbraumgeometrie ergeben. Die Gegenkraft aus der elastischen Verbiegung der Lithosphäre wird durch ihre Biegesteifigkeit bestimmt. Nehmen wir viskoelastische Schichten innerhalb der Lithosphäre an, so setzen diese die Biegesteifigkeit herab. Somit ist die Mächtigkeit einer viskoelastisch geschichteten Lithosphäre weitaus größer als die sich allein aus einer elastischen Schicht ableitbaren effektiven elastischen Dicke...