Gefüge und Mechanik der Vorbogen-Deformation am erosiv-konvergenten Kontinentalrand Costa Ricas und deren Auswirkungen auf das seismische Verhalten von Störungszonen - Folgeprojekt der IODP-Expedition 334 (CRISP)

Acronym

FAME

Kurzbeschreibung

Subduktionszonen an aktiven Kontinentalrändern, an denen 90% der weltweiten Erdbeben auftreten, sind entweder akkretionär (anwachsend) oder erosiv. An akkretionären Rändern wird Material von der abtauchenden ozeanischen Platte, zumeist marine Sedimente, während der Subduktion tektonisch abgetrennt und an die obere kontinentale Platte angelagert. An erosiven Rändern wird Material von der überfahrenden kontinentalen Platte, zumeist kontinentales Grundgebirge und Hangsedimente, tektonisch erodiert und an die untere Platte angefügt. Obwohl diese zwei unterschiedlichen Typen der Subduktion weltweit ungefähr gleich häufig vorkommen, sind Megaüberschiebungsbeben mit einer Magnitude > 8,5 bisher fast ausschließlich an akkretionären Rändern aufgezeichnet worden (z.B. 8,8 Maule, Chile, 2010; 9,0 Sumatra, Indonesien, 2004; 9,5 Valdivia, Chile, 1960). Um die damit verbunden Erdbebenmechanismen besser zu verstehen, soll in zwei Großprojekten des IODP erstmalig in 5000-6000 m Tiefe unter dem Meeresboden in die seismogene Zone eines akkretionären (Nankai-Graben, Japan; NanTroSEIZE) und eines erosiven Randes (Costa Rica; CRISP) gebohrt werden. Der Subduktionskanal zwischen der oberen kontinentalen und der unteren ozeanischen Platte, in dem sich die plattentektonische Deformation konzentriert, ist am erosiven Rand hauptsächlich mit Material von der Oberplatte und am akkretionären Rand mit Material von der Unterplatte gefüllt. Die Eigenschaften dieses Füllmaterials sind einer der wichtigsten Faktoren für das Deformationsverhalten. Wenn sich die Verformung verteilt, ist sie zumeist kontinuierlich, wenn sie sich lokalisiert, kann sie diskontinuierlich sein. An großen Überschiebungen mit lokalisierter Deformation können hohe Reibung und Unebenheiten eine Störungsfläche sperren, was kontinuierliches Abgleiten und den Abbau der Verformungsenergie verhindert. Sobald ein kritischer Spannungszustand erreicht ist, werden Reibung und Unebenheiten überwunden und es entstehen Erdbeben. Allerdings nimmt man an, dass sich sehr große Erdbeben nur entwickeln können, wenn die Störungsgesteine zu Geschwindigkeitsschwächung neigen, d.h. wenn sie mit schnellerer Gleitrate mechanisch schwächer werden. Das Material im erosiven Subduktionskanal ist lithologisch eher vielfältig und durch eine lange Verformungsgeschichte im kontinentalen Vorbogenkeil gekennzeichnet, wohingegen das Material im akkretionären Subduktionskanal hauptsächlich aus homogeneren pelagischen und Graben- Ablagerungen besteht, welche kontinuierlich hinunter in die seismogene Zone transportiert werden. In unserer Studie werden wir den Materialeintrag vom Vorbogenkeil vor Costa Rica und vom Nankai-Graben und der ankommenden Platte vor Japan mit mikrostrukturellen Analysen und gesteinsmechanischen Tests untersuchen. Mit diesem Ansatz möchten wir herausfinden, ob die Unterschiede im Materialeintrag ausschlaggebend sein können für die Unterschiede in der Deformation und in der Erdbebenentwicklung und -ausbreitung

Start

November 2012

Ende

Oktober 2014

Bewilligungssumme (gesamt)

Bewilligungssumme (GEOMAR)

131000

Zuwendungsgeber / Programm

DFG / Priority Programme (ODP)

Koordination

null

Kontakt

Michael Stipp