Bestimmung der Heterogenität von geophysikalischen Eigenschaften und Spannungszustand einer Megathrustverwerfung anhand von Variationen des dynamischen Spannungabfalls: Eine Machbarkeitsstudie in der Nordchilenischen Subduktionszone

• Antragsteller: Dr. Jonas Folesky
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 442516884

Mit diesem Antrag stelle ich ein ausgearbeitetes Forschungsvorhaben zur systematischen Untersuchung der zeitlichen und räumlichen Muster des Spannungsabfalls in der hochaktiven nordchilenischen Subduktionszone vor. Ich plane hierfür einen integrativen Analyseansatz, bestehend aus der Kombination dreier verschiedener Verfahren.Jüngste Studien zeigen, dass der Spannungsabfall eng assoziiert ist mit Stärke und / oder Scherspannung entlang von Verwerfungen. Dies legt nahe, dass der Spannungsabfall ein wertvoller Parameter zur Bestimmung von Segmentierung, von Versatz - und Sperrverhalten der Verwerfung, sowie von potenziellen Bruchbarrieren ist. Die vorhandenen Daten sind jedoch nach wie vor unzureichend, Abschätzungen zum Spannungsabfall oftmals mit großen Unsicherheiten behaftet und daher die Vergleichbarkeit zwischen Studien schwierig. Gleichzeitig wäre ein gut aufgelöstes Abbild des Spannungsabfalls in Raum und Zeit äußerst hilfreich, um die Nukleations- und Bruchprozesse von Megathrustbeben besser zu verstehen.Spannungsabfallwerte werden für gewöhnlich aus der Eckfrequenz der Körperwellenspektren bestimmt. Um Unsicherheiten, erzeugt durch Messfehler sowie eine Reihe von Annahmen über die Erdbeben-Dynamik, zu verringern, plane ich, eine verfeinerte Methodik zu entwickeln, die drei verschiedene Analysetechniken kombiniert: eine Spektralverhältnismethode, eine Spektralstapelmethode und die Theorie der unteren Schranke. In den ersten beiden Verfahren wird der Spannungsabfall aus dem Spektrum abgeleitet, die dritte Methode basiert dagegen auf der Häufigkeit, sowie der räumlichen Verteilung der Erdbeben. Durch Ausnutzen der Synergien dieser Techniken wird es möglich sein, die Robustheit und Genauigkeit der Messungen deutlich zu verbessern.Eine besonders gut geeignete Region zum Testen des Ansatzes ist die Subduktionszone im Norden Chiles, die seit 2006 vom IPOC-Netzwerk observiert wird. Die aufgezeichnete Seismizität enthält Vor- und Nachbeben-Serien des 2014 Mw8.1 Iquique Megathrust-Erdbebens. WichtigeArbeiten wie die Erstellung eines äußerst hochauflösenden Seismizitätskatalogs mit mehr als 100000 Ereignissen oder die Identifikation von sich wiederholenden Erdbebensequenzen wurden bereits durchgeführt. Darüber hinaus gibt es detaillierte GPS-basierte Studien, die den co-seismischen und post-seismischen Versatz abschätzen. Damit ist eine hervorragende Basis für eine selbstkonsistente Analyse des Spannungsabfalls mit anschließendem Vergleich zu weiteren wichtigen geophysikalischen Parametern gegeben.Hauptbeitrag der hier vorgeschlagenen Studie wird eine verbesserte Methode zurSpannungsabfallabschätzung sein. Ich gehe davon aus, dass deren Anwendung in Nordchiles ein bisher nicht erreichtes, detailliertes Abbild der Verteilung des Spannungsabfalls in einem Subduktionsregime erzeugen wird und somit dazu beitragen kann unser noch unzureichendes Wissen über den Zusammenhang von Spannungsabfall, Reibungsverhalten und Spannungszustand zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professorin Dr. Rachel Abercrombie; Professor Dr. Thomas Goebel
• Mitverantwortlich: Dr. Jonathan Bedford, Ph.D.