Erdbeben Herdmechanismen und Direktivitätseffekte im Abhängikeit von strukturellen Eigenschaften seismisch aktiver Störungen und ihre Bedeutung für die seismische Gefährdung

• Antragstellerin: Dr. Patricia Martinez-Garzon
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 457735407

Das Ziel dieses Projektes ist die Erforschung von Herdparametern und Direktivitätseffekten von kleinen bis moderaten Erdbeben (M<4,5) in der östlichen Marmara-Region. Die Ergebnisse sollen mit analogen Studien in Süd-Kalifornien vergliechen werden, wo ein weitaus dichteres Messnetz zur Verfügung steht. Berechnete Herdparameter kleinerer Erdbeben sollen wie folgt benutzt werden:(1) Anpassung und Verfeinerung mechanischer Modelle der dynamischen Bruchausbreitung entlang von Transform- Verwerfungszonen mit Geschwindigkeitskontrast für ausgewählte Regionen,(2) Bestimmung von bei zukünftigen Starkbeben zu erwartenden Bodenbewegungen als fundamentale Größe zur Abschätzung von seismischer Gefährdung und seismischem Risiko in nahegelegenen Ballungszentren (Istanbul, Los Angeles),(3) Untersuchung ob Direktivitätseffekte bei kleinen bis moderaten Erdbeben konsistent sind mit großen Erdbeben in der selben Region.Die Entschlüsselung von Direktivitätseffekten bei der Bruchausbreitung von Starkbeben, also der richtungsabhängigen Variation von Bodenerschütterungen, ist von zentraler Relevanz für ein quantitatives Verständnis der Dynamik von Erdbebenprozessen. Diese umfasst den gesamten Bruchprozess vom Bruchbeginn bis hin zur Terminierung der Bruchausbreitung. Gleichzeitig sind diese Informationen von fundamentaler Notwendigkeit zur identifizierung von Regionen intensiver Bodenbewegungen zukünftiger starker Erdbeben und damit der quantitativen Bestimmung von seismischer Gefährdung und seismischem Risiko in nahegelegenen Ballungszentren. Frühere Studien haben gezeigt, dass –wie durch theoretische Modelle für die Bruchausbreitung entlang von Materialdiskontuitäten vorausgesagt- auch kleinere Erdbeben Direktivitätseffekte aufweisen. Im Rahmen des hier vorgeschlagenen Projektes wählen wir daher den Ansatz, Erdbeben moderater (M<4,5) Stärke auf Direktivitätseffekte hin zu untersuchen, um dann Schlussfolgerungen abzuleiten, die eine verbesserte Abschätzung der seismischen Gefährdung in Ballungszentren erlauben. Wir fokussieren unsere Arbeiten auf die Istanbul-Marmara-Region entlang der Nordanatolischen Plattenrandstörung in der Türkei, wo hochauflösende seismische Registrierungen durch entsprechend dichte und qualitative hochwertige seismische Messnetze zur Verfügung stehen. Im weiteren sollen bereits existierende Studien zu Herdparametern in ausgewählten Teilen Süd-Kaliforniens, z.B. San Jacinto Fault und Salton Trough, zusammengetragen werden. In beiden Regionen, Istanbul-Marmara und Süd-Kalifornien, wird mit hoher Wahrscheinlichkeit in naher Zukunft ein Starkbeben auftreten und ein nahegelegenen Ballungsraum unmittelbar betreffen. Darüber hinaus ist es auch geplant, die erzielten Ergebnisse im Zusammenhang mit aus Tomographie-Studien abgeleiteten krustalen Geschwindigkeitsmodellen der betreffenden Verwerfungszone sowie der lokalen Variation von Bodenbewegungen (ground motion amplification) zu diskutieren.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm (ICDP)
• Internationaler Bezug: USA
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Marco Bohnhoff; Professor Dr. Fabrice Cotton; Professor Dr. Georg Dresen; Professorin Rebecca Harrington, Ph.D.; Grzegorz Kwiatek, Ph.D.
• Kooperationspartner: Professor Dr. Yehuda Ben Zion