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Paläoseismologie Abwägung seismischer Risiken

Gliederung • Einführung • Überblick über die Untersuchung der Oberflächenrisse • Modellierung des coseismischen Spannungsfeldes • Invertierung der Rissdaten für den paläoseismischen Slip • geophysikalische Zusammenhänge • Zusammenfassung • Quellen

Valdivia 1960

Überblick über die Untersuchung der Oberflächenrisse

• Untersuchungsgebiet: Andenforearc Bereich zwischen 17,5°S und 23,5°S • nutzen Satellitenbilder von Google Earth

• hyperaride Region, deren Oberfläche zu 85 % mit Gips überzogen ist 

langfristige Bewahrung geologischer Indikatoren

• unbekannte Akkumulationsrate des Gipses gibt keine eindeutigen Altersinformationen über die Risse • basierend auf cosmogenischen Daten von der geomorphologischen Oberfläche und der morphologisch ähnlichen neotektonischen Strukturen werden die Risse auf einige 100.000 Jahre datiert

• Entstehung der Risse beeinflußt durch: - Lokale strukturelle, topographische und/oder geomorphologische Effekte - Spannungen verbunden mit Erdbeben innerhalb der subduzierten Platte • Risse streichen auch parallel zu Störungen und dem Entwässerungsnetz

• Hauptverursacher der Rissbildung sind Interplattenbeben • Risstyp: - Mangel an lateralen Versatz - Öffnen in s3 - Richtung - Streichen in s1 – Richtung • Ausrichtung der Rissgruppierung wechselt um das Erdbebenbruchgebiet

• Ausnahmen stellen die bimodalen Streichverteilungen dar  die zwei Streichrichtungen basieren auf zwei unterschiedlichen Ereignissen

Modellierung des coseismischen Spannungsfeldes

• Berechnung der coseismischen Scherspannung, die mit den großen Erdbeben auf den 4 Segmenten verbunden ist

• Übereinstimmung zwischen dem Streichverhalten der Hauptrisse mit dem modellierten Spannungsfeld

• Spannungsfeld zum Iquique – Ereignis (graue Linien) • parallel dazu streichende Risse (rote Linien)

• Risse bei der Stadt Ilo streichen beinah senkrecht zur ơ1 – Achse  nur minimal durch Beben von 1868 betroffen statt dessen durch Beben von 2001 entstanden

Invertierung der Rissdaten für den paläoseismischen Slip

• Invertierung der Daten  Annahme: Risse öffnen sich durch coseismische Spannungsbeben mit einem zusätzlichen Beitrag des regionalen Stresses • Berechnung: mittlere Abweichung = 8,2° • Distanz zwischen bekannten Verwerfungen deutet entweder auf eigenständige Erdbeben oder weit auseinander liegende raue Unebenheiten, die durch einzelnes Ereignis zerbrachen

• Temporale Informationslücken führen dazu, dass das Spannungsfeld nicht zwischen einzelnen Erdbeben mit verschiedenen Verwerfungsverteilungen und mehreren kleineren Ereignissen unterscheiden kann

Geophysikalische Zusammenhänge

• Wechselwirkung zwischen negativen Forearc Schwereanomalie entlang des Grabens und Zone der großen Verwerfungen • Region mit den meisten Verwerfungen stimmt mit Gebiet der stärksten neg. Schwereanomalie überein • weniger Verwerfungen bei positiverer Schwereanomalie

Zusammenfassung

• Rissbildung durch stationären Stress verbunden mit dynamischer Spannung • Übereinstimmung der berechneten Spannungsachsen mit der Ausrichtung der dynamischen Hauptspannung • Kartierung setzt Ausmaß und Verteilung von Verwerfungen Einschränkungen, ungeachtet ob statischer oder dynamischer Stress Hauptverursacher ist • Berechnungsmethoden für dynam. Spannungen beachtet keinen Wechsel in Materialeigenschaften

• Behauptung, dass große Beben sich in dem Gebiet auf immer ähnliche Weise wiederholen - Beweis liegt in der geringen Bandbreite der Streichformen - Risse zeigen lediglich 1 oder 2 bevorzugte Ausrichtungen • entwickelte Modelle zeigen, dass das Spannungsfeld eher das Ausmaß als die Verteilungsdetails der Verwerfung widerspiegelt

• angehäufte Spannung deutet an, dass die Dimension und die Grenzen von charakteristischen Erdbeben relativ konstant bleiben • kennt man die Dimension und die Grenzstellen der Erdbebensegmente kann man die seismischen Risiken abwägen

• schlussendlich: die Oberflächenrisse sollen zum bestimmen der Langlebigkeit der seismischen Abschnitte dienen

• Quellen: - Paper: „Surface cracks record long-term seismic segmentation of the Andeean margin“ von John P. Loveless, Richard W. Allmendinger, et al - http://opus.kobv.de/ubp/volltexte/2005/243/pdf/ SOBIES.PDF - http://earthquake.usgs.gov/learning/today/his_0 7_30.php