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Projekt
Gefüge und Mechanik der Vorbogen-Deformation am erosiv-konvergenten Kontinentalrand Costa Ricas und deren Auswirkungen auf das seismische Verhalten von Störungszonen - Folgeprojekt der IODP-Expedition 334 (CRISP)
Antragsteller
Professor Dr. Michael Stipp
Fachliche Zuordnung
Paläontologie
Förderung
Förderung von 2012 bis 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 224913634
Subduktionszonen an aktiven Kontinentalrändern, an denen 90% der weltweiten Erdbeben auftreten, sind entweder akkretionär (anwachsend) oder erosiv. An akkretionären Rändern wird Material von der abtauchenden ozeanischen Platte, zumeist marine Sedimente, während der Subduktion tektonisch abgetrennt und an die obere kontinentale Platte angelagert. An erosiven Rändern wird Material von der überfahrenden kontinentalen Platte, zumeist kontinentales Grundgebirge und Hangsedimente, tektonisch erodiert und an die untere Platte angefügt. Obwohl diese zwei unterschiedlichen Subduktionstypen weltweit ungefähr gleich häufig vorkommen, sind Megaüberschiebungsbeben mit einer Magnitude > 8,5 bisher fast ausschließlich an akkretionären Rändern aufgezeichnet worden (z.B. 8,8 Maule, Chile, 2010; 9,0 Sumatra, Indonesien, 2004; 9,5 Valdivia, Chile, 1960). Um die damit verbunden Erdbebenmechanismen besser zu verstehen, soll in zwei IODP-Großprojekten erstmalig in 5000-6000 m Tiefe unter dem Meeresboden in die seismogene Zone eines akkretionären (Nankai-Graben, Japan; NanTroSEIZE) und eines erosiven Randes (Costa Rica; CRISP) gebohrt werden. Der Subduktionskanal zwischen der oberen kontinentalen und der unteren ozeanischen Platte, in dem sich die plattentektonische Deformation konzentriert, ist am erosiven Rand hauptsächlich mit Material von der Oberplatte und am akkretionären Rand mit Material von der Unterplatte gefüllt. Die Eigenschaften dieses Füllmaterials sind einer der wichtigsten Faktoren für das Verformungsverhalten. Wenn sich die Verformung verteilt, ist sie zumeist kontinuierlich, wenn sie sich lokalisiert, kann sie diskontinuierlich sein. An großen Überschiebungen mit lokalisierter Deformation können hohe Reibung und Unebenheiten ein kontinuierliches Abgleiten auf der Störungsfläche und damit den Abbau der Verformungsenergie verhindern. Sobald dann ein kritischer Spannungszustand erreicht wird, können Reibungskräfte und Unebenheiten überwunden werden und es entstehen Erdbeben. Allerdings nimmt man an, dass sich sehr große Erdbeben nur entwickeln können, wenn die Störungsgesteine zu Geschwindigkeitsschwächung neigen, d.h. wenn sie mit zunehmender Gleitrate mechanisch schwächer werden. Das Material im erosiven Subduktionskanal ist lithologisch eher vielfältig und durch eine lange Verformungsgeschichte im kontinentalen Vorbogenkeil gekennzeichnet, wohingegen das Material im akkretionären Subduktionskanal hauptsächlich aus homogeneren pelagischen und Graben-Ablagerungen besteht, welche kontinuierlich in die seismogene Zone transportiert werden. In unserer Studie werden wir den Materialeintrag vom Vorbogenkeil vor Costa Rica und vom Nankai-Graben und der ankommenden Platte vor Japan mikrostrukturell und gesteinsmechanisch untersuchen. Die Ergebnisse sollen zeigen, ob die Unterschiede im Materialeintrag für die Unterschiede in der Deformation und in der Erdbebenentwicklung und -ausbreitung ausschlaggebend sind.
DFG-Verfahren
Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
