Laut einer neuen Studie unter der Leitung der McGill University können tektonische Platten unter der Erdoberfläche unterschiedliche Rauhigkeitsgrade aufweisen und könnten dazu beitragen, zu erklären, warum bestimmte Erdbeben stärker sind als andere.
Erdbeben entstehen, wenn die Gesteine unter der Erdoberfläche entlang geologischer Verwerfungslinien brechen und aneinander vorbeigleiten. Die Eigenschaften dieser Verwerfungen – wie z.B. die Rauhigkeit ihrer Oberfläche – können einen Einfluss auf die Größe seismischer Ereignisse haben. Ihre Untersuchung war jedoch eine Herausforderung, da sie tief unter der Erdoberfläche verborgen sind.
Um die Eigenschaften dieser Verwerfungen besser zu verstehen, verwendeten Forscher der McGill University, der University of California Santa Cruz und der Ruhr-Universität Bochum in Deutschland hochauflösende seismische Reflexionsdaten, um die Rauhigkeit einer 350 km2 großen Plattengrenzverwerfung vor der Pazifikküste Costa Ricas zu kartieren und zu messen.
“Wir wussten bereits, dass die Rauheit einer Verwerfung ein wichtiger Faktor ist, aber wir wussten weder, wie rau Verwerfungen im Untergrund wirklich sind, noch wie variabel die Rauheit für eine einzelne Verwerfung ist”, sagt James Kirkpatrick, Professor am McGill’s Department of Earth and Planetary Sciences.
Rauere Oberflächen von Verwerfungen können die Erdbebenstärke erklären
In einer kürzlich in Nature Geoscience veröffentlichten Studie konnten Kirkpatrick und seine Kollegen zeigen, dass einige Teile der untersuchten Verwerfung eine rauere Oberfläche aufweisen als andere.
Historisch gesehen waren die Erdbeben, die sich in diesem Teil der Welt ereignet haben, mittelgroß (M7). Kirkpatrick, der auch der Erstautor der Studie ist, glaubt, dass die rauen Zonen, die sie gefunden haben, der Grund dafür sein könnten.
“Diese rauen Stellen sind stärker und widerstandsfähiger gegen Rutschungen durch Erdbeben”, sagt er. “Die historische Aufzeichnung von Erdbeben ist relativ kurz, so dass wir nicht mit Sicherheit sagen können, dass größere Erdbeben nicht vorgekommen sind. Zukünftige seismische Ereignisse in dem Gebiet, die mit modernen Geräten aufgezeichnet werden, sollten dabei helfen festzustellen, ob sie die gleiche begrenzte Stärke aufweisen.
Kirkpatrick und seine Kollegen hoffen, ihre Methoden auch auf andere Subduktionszonen übertragen zu können, in denen ähnliche geophysikalische Daten zur Verfügung stehen, um zu beurteilen, ob ihre Schlussfolgerungen allgemein anwendbar sind.
“Dieser Zusammenhang zwischen der Verwerfungsrauhigkeit und der Erdbebenstärke könnte uns eines Tages helfen, die Größe und Art von Erdbeben zu verstehen, die am wahrscheinlichsten in einer bestimmten Verwerfung auftreten.
Veröffentlichung: James D. Kirkpatrick et al, Subduction megathrust heterogeneity characterized from 3D seismic data, Nature Geoscience (2020). DOI: 10.1038/s41561-020-0562-9
Quelle: off. Pm der McGill University
Titelbildunterschrift: 3D-Darstellung einer Störungszone. (Grafik: McGill Univ.)
Pia Gaupels
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