Bestimmung der Heterogenität von geophysikalischen Eigenschaften und Spannungszustand einer Megathrustverwerfung anhand von Variationen des dynamischen Spannungabfalls: Eine Machbarkeitsstudie in der Nordchilenischen Subduktionszone
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Hauptziel dieses Forschungsprojekts war es, zu einem besseren Verständnis der Bruchprozesse in Subduktionszonen beizutragen und insb. die Rolle von Spannung und Verwerfungsstärke in den verschiedenen Abschnitten des Megathrust-Erdbebenzyklus zu klären. Um dies zu erreichen, wurde vorgeschlagen, den Spannungsabfall (stress drop) als primären Marker zu verwenden. Daher war die Erstellung einer umfassenden und robusten Karte des Spannungsabfalls das erklärte Hauptziel des Projekts. Diese Idee wurde für die nordchilenische Subduktionszone umgesetzt, für die ein umfangreicher seismischer Katalog und ausgezeichnete Wellenformdaten zur Verfügung stehen. Von den drei ursprünglich geplanten Ansätzen zur Abschätzung des stress drop konnten zwei realisiert werden, die Spektralverhältnismethode (spectral ratio) und die Methode der spektralen Zerlegung (spectral decomposition). Zunächst wurde eine Machbarkeitsstudie durchgeführt, bei der nur die Spektralverhältnisse verwendet wurden, gefolgt von einem großen und robusten stress drop- Katalog mit über 51.000 berechneten Werten. Dieser Katalog gehört heute zu den größten Zusammenstellungen von stress drop- Werten im Allgemeinen und ist der einzige Katalog, der eine gesamte Subduktionszone von der Tiefseerinne bis zu einer Tiefe von etwa 200 km abdeckt. Der große Vorteil der Zusammenstellung eines durchgängig bearbeiteten Katalogs liegt in der stark erhöhten Zuverlässigkeit der kataloginternen Variationen. Der Katalog enthüllte bisher unbekannte Merkmale des Spannungsabfalls: Er segmentiert die Subduktionszone gemäß ihrer seismotektonischen Einheiten. Das heißt, z.B., er ist entlang der absteigenden Plattengrenze am niedrigsten, in der Oberplattenkruste am höchsten, genau wie in großer Tiefe, wo eine sonst kaum beobachtbare Tiefenabhängigkeit zu finden ist. In Kombination mit einer eigenständigen b-Wert-Kartierung, wurde der Spannungsabfall umfänglich interpretiert, um die Nukleation für Erdbeben in verschiedenen Regionen der Subduktionszone zu beleuchten. Die Analyse der räumlich-zeitlichen Spannungsabfallvariabilität und deren Kombination mit fernerkundlich abgeleiteten Karten des Kopplungsgrads (locking maps) konnte noch nicht realisiert werden, wäre aber eine wichtige Folgestudie. Als ein wichtiges Nebenprodukt der Suche nach geeigneten empirischen Green’schen Funktionen für die aus dem Spektralverhältnis abgeleiteten Spannungsabfälle wurden große Kreuzkorrelationsmatrizen berechnet. Diese wurden ausgiebig durchsucht, um sich wiederholende Erdbeben (repeating earthquakes) in der Zielregion zu identifizieren. Mit der Verbesserung der Methoden und der Interpretation der großen Anzahl von repeating earthquakes und ihrer variablen Eigenschaften wurde bereits begonnen und sie wird in einem Folgeprojekt fortgesetzt. Die daraus abgeleiteten Ergebnisse werden komplentär zu den Spannungsabfall-Daten interpretierbar sein, welche alleinstehend bereits ein großes Potenzial für weitere Untersuchungen bergen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Dataset Publication for ’A Comprehensive Stress Drop Map from Trench to Depth in the Northern Chilean Subduction Zone.’ [data set]
Folesky, J., Pennington, C. N., Kummerow, J. & Hofman, L. J.
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Stress Drop Variations in the Region of the 2014 MW8.1 Iquique Earthquake, Northern Chile. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 126(4).
Folesky, Jonas; Kummerow, Jörn & Shapiro, Serge A.
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On Repeating Earthquakes in the Northern Chilean Subduction Zone.
Folesky, Jonas; Hofman, Rens & Kummerow, Jörn
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A Comprehensive Stress Drop Catalog for the Northern Chilean Subduction Zone, DGG Jahrestagung, Bremen, 2023
Folesky, J., Pennington, C. N., Kummerow, J. & Hofman, L. J.
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Benchmarking Study of EQTransformer Autopicker for Seismic Phase Identification in Northern Chile. EGU general assembly conference abstracts, 2022
Kasravi, J. & Folesky, J.
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Repeating Earthquakes in Northern Chile true Repeaters and Deep Repeaters. IUGG general assembly conference abstracts, 2023
Folesky, J., Hofman, L.J., Kummerow, J. & Schmidt, S.
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Stress Drop Segmentation in the Northern Chilean Subduction Zone: from Interface to Deep Seismicity. EGU general assembly conference abstracts, 2023
Folesky, J., Hofman, L.J. & Kummerow, J.
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A Comprehensive Stress Drop Map From Trench to Depth in the Northern Chilean Subduction Zone. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 129(1).
Folesky, J.; Pennington, C. N.; Kummerow, J. & Hofman, L. J.
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Different earthquake nucleation conditions revealed by stress drop and b-value mapping in the northern Chilean subduction zone. Scientific Reports, 14(1).
Folesky, Jonas
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Stress Drop Variation After Large Earthquakes, DGG Jahrestagung, Jena, 2024
Folesky, J.
