Megathrust paleogeodesy at the Cascadia subduction zone

• Applicant: Dr. Yvonne Milker
• Subject Area: Palaeontology
• Term: from 2012 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 220655384

Das beantragte Projekt soll folgende Hauptziele verfolgen. Ein erstes Hauptziel besteht in der Rekonstruktion von erdbebenbedingten vertikalen Küstenbewegungen entlang der Cascadia-Subduktionszone während der letzten vier Erdbebenzyklen des Spätholozäns. Die US-pazifische Küstenregion der Bundesstaaten Oregon und Washington in den USA stellt eine Typusregion für paläoseismologische Untersuchungen von Subduktionszonen dar, da in dieser Region während der vergangenen 3000 bis 7000 Jahre kontinuierlich Sedimente abgelagert worden sind, in denen durch vergangene Großbeben (Magnituden von 8-9) verursachte vertikale Küstenbewegungen und Tsunamiablagerungen überliefert sind. Obwohl einige Küstengebiete entlang der 1200 km langen Subduktionszone über weit zurückreichende und hochwertige Archive verfügen und in den vergangenen beiden Jahrzehnten auch vermehrt untersucht worden sind, ist das Gefährdungspotential für die US-pazifische Küste, welches sich durch Erdbeben ergibt, derzeit noch nicht gut genug quantifiziert. Um größere erdbebenbedingte infrastrukturelle und humanitäre Folgen an der US-pazifischen Küste, wie sie beispielsweise in jüngster Vergangenheit auch in Indien und Japan zu beklagen waren, in Zukunft zu verhindern, sind weitere Untersuchungen vergangener Erdbebenzyklen entlang der Cascadia-Subduktionszone zwingend notwendig. Verschiedene Studien, die meist semiquantitativer Natur waren, haben bereits das Potential, welches Foraminiferen aus Marschgebieten in Bezug auf die Rekonstruktion vergangener erdbebenbedingter vertikaler Küstenbewegungen aufweisen, verdeutlicht. Auf der anderen Seite sind diese erdbebenbedingten Küstenbewegungen nur vereinzelt und für die letzten Erdbebenzyklen quantifiziert worden und deren derzeitige Genauigkeit ist mit Fehlern von >±0.5 m als eher gering einzuschätzen. Die multivariate statistische Auswertung von rezenten und fossilen Foraminiferen-Vergesellschaftungen kann hingegen helfen die Genauigkeit vertikaler Küstenschwankungen während vergangener Erdbeben deutlich zu verbessern. Ich plane daher die Beprobung, Untersuchung und den Vergleich rezenter sowie fossiler Foraminiferen in zwei verschiedenen Marschgebieten - der Coos Bucht und des Coquille Flusses im südlichen Oregon. Ein Hauptaugenmerk wird hierbei darin bestehen, herauszufinden welches die optimale Probengröße ist, um präzise Meeresspiegelrekonstruktionen durchzuführen zu können, aus denen dann vertikale Küstenschwankungen abgeleitet werden können. Dies schließt auch die Untersuchung infaunal lebender Arten mit ein, die mithilfe von kurzen Kernen untersucht werden soll. Des Weiteren soll auch die multivariate statistische Auswertung der Art-Umwelt-Zusammenhänge dabei helfen die Meeresspiegelschwankungen genauer zu quantifizieren. Auch der Einfluss anderer Faktoren wie taphonomische Prozesse auf die Zuverlässigkeit und Präzession von Meeresspiegelrekonstruktionen soll untersucht werden. Für die quantitative Rekonstruktion vergangener Meeresspiegelschwankungen sollen neue Transferfunktionen generiert und getestet werden, bevor sie dann auf Fossilvergesellschaftungen angewendet werden um Meeresspiegelschwankungen in der Vergangenheit zu rekonstruieren. Die Rekonstruktion von interseismischen und coseismischen Vertikalbewegungen sollen letztlich dazu beitragen, numerische Modelle zu verbessern, um die Magnitude vergangener Erdbeben präziser abschätzen zu können.Ein zweites Hauptziel liegt in der kontinuierlichen Beobachtung des Naturschutzgebietes Bandon Marsch in Südoregon, welches sich gerade in Flutung befindet. Diese Beobachtungen sollen der Validierung von Absenkungsraten dienen, die auf Basis von Foraminiferen-Vergesellschaftungen ermittelt worden sind. Die Flutung des Bandon Marsches, welches eine Simulation einer plötzlichen Küstenabsenkung während eines Erdbebens darstellt, bietet eine gute Möglichkeit, Prozesse, die während eines „coseismisch“ bedingten Meeresspiegelanstiegs stattfinden sowie auch simulierte „interseismische“ Veränderungen durch die Stabilisierung des Marsches genau zu beobachten und zu erfassen. Diese Untersuchungen sollen dabei helfen die Sedimentationsprozesse und die Wiederbesiedlung von benthischen Foraminiferen in Analogie zu vergangen Erdbebenzyklen besser zu verstehen.

• DFG Programme: Research Grants
• International Connection: USA
• Participating Persons: Professor Dr. Benjamin P. Horton, Ph.D.; Professor Dr. Gerhard Schmiedl