Bewegungsmuster einer Subduktionszone, abgeleitet aus einer detaillierten Analyse wiederkehrender Erdbeben. 15 Jahre Beobachtungen aus Nordchile

• Antragsteller: Dr. Jonas Folesky
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 536179230

Ich schlage ein Forschungsprojekt zur systematischen und quantitativen Untersuchung der Aktivität von sich wiederholenden Erdbeben (RE) in der nordchilenischen Subduktionszone vor. RE-Sequenzen sind Gruppen von Ereignissen mit überlappendem Bruchgebiet; sie werden in der Regel durch ihre nahezu identischen Wellenformen identifiziert, die auf einen übereinstimmenden Ursprungsmechanismus und -ort hinweisen. REs werden in erster Linie wegen ihres besonderen Potenzials untersucht, die Bewegung in der Tiefe abzuschätzen. Das erste wissenschaftliche Ziel dieser Arbeit sind REs entlang der Plattengrenze, die analysiert werden sollen, um die aktuelle Verteilung der Plattenbewegung in der Tiefe zu beleuchten und wertvolle Informationen zu deren Variabilität im Zusammenhang mit dem Megathrust-Erdbebenzyklus zu liefern. Das zweite Ziel sind die Mechanismen von REs, die sich tiefer in der subduzierenden Platte befinden. Ihr Auftreten ist bis heute noch rätselhaft. Ich plane, die zeitlichen und räumlichen Muster zu untersuchen und petrophysikalische Einschränkungen zu integrieren, um verschiedene hypothetische Mechanismen zu testen (Rolle von miteinander verbundenen Porennetzwerken, Dehydrationsreaktionen, Schererhitzung) und damit zu einem besseren Verständnis der Seismizität in mittlerer Tiefe im Allgemeinen beizutragen. Für beide Ziele ist die Zusammenstellung eines langfristigen, vollständigen und genauen RE-Katalogs von grundlegender Bedeutung. Zu diesem Zweck werde ich den bestehenden hochauflösenden Ereigniskatalog für den Norden Chiles als Ausgangspunkt nehmen und auf Template Matching und maschinelles Lernen zurückgreifen. Zur Minimierung von Fehlern bei der Zuordnung von Erdbeben, die wiederholt am gleichen Ort aktiv werden, werde ich die Methodik der RE-Identifizierung verfeinern. Die Idee ist, Wellenformähnlichkeit, hochpräzise relative Ereignisorte aus differentiellen Laufzeitmessungen und ereignisweise Schätzungen der Quellendimensionen aus seismischen Momenten und Spannungsabfällen zu kombinieren. In einem weiteren Schritt ist geplant, den bereits existierenden seismischen Katalog mit modernsten und ML-basierten Picking-, Denoising-, Assoziations- und Ortungsverfahren zu verbessern. Die vorgeschlagene Untersuchungsregion im Norden Chiles ist von besonderem Interesse, da sie als seismische Lücke gilt, die das Potenzial für ein schweres Megaschubbeben birgt. Im Jahr 2014 ereignete sich in der Region das Iquique-Beben MW8.1, das nur einen Teil des gespeicherten Bruchpotenzials freisetzte. Das Gebiet wird seit 2006 durch das IPOC-Netzwerk vermessen und es exitiert ein hochauflösenden Seismizitätskatalog mit über 182.000 Erdbeben. In meinem aktuellen Projekt wurde eine Studie über die Variabilität des Spannungsabfalls in der nordchilenischen Subduktionszone durchgeführt und die erste kontinuierliche, umfassende Karte dessen für eine gesamte Subduktionszone erstellt. Diese Karte dient nun als wichtiger Input für das vorgeschlagene Projekt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen