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Abstract:
Hawaii gehört zu den bekanntesten Beispielen für Hotspot-Vulkanismus weltweit. Die von weiteren tektonischen Einflüssen isolierte Position inmitten des Pazifischen Ozeans macht Hawaii zu einem interessanten Untersuchungsobjekt auf dem Gebiet der Mantelplumes. Weder die Entstehungstiefe noch die genaue Lage des Plumeschlauches im Erdmantel sind bislang genau bekannt - Fragen, deren Beantwortung auch neue Erkenntnisse bezüglich der dynamischen Prozesse des Mantels, wie etwa der Konvektion, liefern könnte. In dieser Arbeit wurde die Methode der Receiver Functions angewendet, um die Strukturen bis in den obersten Teil des unteren Mantels unter Hawaii zu untersuchen. Zur Auswertung standen Daten von elf temporären Breitbandstationen auf den vier größten Hawaii-Inseln zur Verfügung, welche im Zeitraum von Juni bzw. November 1999 bis Mai 2001 kontinuierlich registrierten, sowie zusätzliche Daten permanenter Breitbandstationen. Die Untersuchung ergab eine Reihe von neuen Ergebnissen der seismischen Struktur in verschiedenen Tiefenbereichen. In Übereinstimmung mit früheren Studien konnte die Moho in Tiefen zwischen 12 - 17 km beobachtet werden. Im jüngeren Teil der Inselkette, von Big Island bis etwa Oahu, tritt zusätzlich eine sehr starke Konvertierte auf, die innerhalb der Kruste erzeugt wird und zum jüngeren Bereich hin systematisch früher auftritt. Deutlich ausgeprägt erscheint im Messgebiet die Lithosphären-Asthenosphären-Grenze. Der langfristige Einfluss des Plumes bewirkte eine Ausdünnung der Lithosphäre im älteren Teil der Inselkette. Innerhalb der Asthenosphäre wurde eine lokale Niedriggeschwindigkeitszone unterhalb von Big Island nachgewiesen, deren Ursprung ebenfalls mit dem Plume in Verbindung gebracht wird. Die Diskontinuitäten der Mantelübergangszone in 410 km und 660 km Tiefe konnten klar identifiziert werden. Stellenweise konnten außerdem konvertierte Phasen aus 520 km sowie aus größeren Tiefen beobachtet werden. Anhand der Ankunftszeiten der P410s und P660s konnte das Messgebiet in drei Regionen unterteilt werden: Der Südosten der Inselkette bis zur Mitte von Big Island zeigt keinerlei Einflüsse des Plumes, während der nordwestliche Teil auf reduzierte S-Wellengeschwindigkeiten im oberen Mantel schließen lässt. Südwestlich von Big Island jedoch weist eine deutliche Ausdünnung der Mantelübergangszone auf die Position des Plumes hin. Für dessen Kernbereich wurde ein Radius von etwa 120 km ermittelt.
