wissenschaftliche Highlights

Archiv Highlights:  2016   2015    2014   2013


Scaling and spatial complementarity of tectonic earthquake swarms.

Passarelli, L., Rivalta, E., Jónsson, S., Hensch, M., Metzger, S., Jakobsdóttir, S. S., Maccaferri, F., Corbi, F., Dahm, T. (2018)

20 Jahre Seismizität entlang der Húsavík–Flatey Fault (HFF) und des Eyjafjarðaráll Rift (ER), einer Transformstörung in Nord-Island wurden untersucht. Tektonische Erdbebenschwärme (TES) treten abwechselnd entlang der Verwerfung auf, wobei Segmente gemieden werden, in denen es früher bereits Schwarmaktivität gegeben hat. Dies, in Kombination mit niedrigem stress drop, deutet auf einen effizienten Spannungsabbau und aseismische Bewegungen auf der Verwerfung. Die Analyse der Vor- und Nachbeben weist auf eine aseismische Auslösung der TES. Niedrige effektive Normalspannungen könnten mit Fluiden zusammenhängen und so Spannungsabbau an der Transformstörung favorisieren.

| Earth and Planetary Science Letters | DOI: doi.org/10.1016/j.epsl.2017.10.052 |


 A nonplanar slow rupture episode during the 2000 Miyakejima dike intrusion

Cattania, C., Rivalta, E., Hainzl, S., Passarelli, L., Aoki, Y.   (2017)

Magmatische Intrusionen setzen bei Verfügbarkeit von Magma Dehnungsspannungen in der Erdkruste frei. Intrusionen werden typischerweise von Erdbebenschwärmen und durch Verschiebung an Verwerfungen begleitet. Die Miyakejima Intrusion in 2000 löste den bisher größten beobachteten vulkanischen Erdbebenschwarm mit fünf Ml>6 Erdbeben aus. Wir analysieren die induzierte Seismizität und Deformation mit dem Ziel, die Zeitskala und die Mechanismen der langsamen Spannungsfreisetzung während der Episode zu untersuchen. In sechs “Unterschwärmen”, die wenige Stunden dauerten und eine Migration von ca. 1 km pro Stunde zeigten, finden wir Kandidaten für langsame Erdbeben (slow slip). Wir analysieren die Migration von der Seismizität, ihre Herdlösungen und die im selben Zeitraum stattfindende Deformation. Die Deformation wird am besten durch aseismischen Verschiebung (zusätzlich zu dem seismischen Ausbruch) erklärt und mit einem Moment, das 1,3 bis 2,3 mal größer ist als das seismische Moment des Erdbebens. Wir vermuten, dass die Seismizität wahrscheinlich durch langsames Gleiten verursacht wurde und die meisten Eigenschaften von tektonischen langsamen Erdbeben teilt, aber auf einer Reihe von nicht ausgerichteten Verwerfungen auftrat.

|Journal of Geophysical Research | DOI: http://doi.org/10.1002/2016JB013722 |


Complex rupture process of the Mw 7.8, 2016, Kaikoura earthquake, New Zealand, and its aftershock sequence

Cesca, S., Zhang, Y., Mouslopoulou, V., Wang, R., Saul, J., Savage, M., Heimann, S., Kufner, S., Oncken, O., Dahm, T.  (2017)

Das 2016 M7,8 Kaikoura-Erdbeben, eines der größten jemals in Neuseeland registrierten Erdbeben, erzeugte Landanhebungen von bis zu 8m, große horizontale Verschiebungen entlang mehrerer aktiver Störungen sowie diffus verteilte Nachbeben. Seismische Wellenformen wiesen auf einen komplexen Bruchprozess. Eine Schlüsselfrage globalen Interesses ist die Klärung des Mechanismus, mit dem ein solcher komplexer Bruch stattgefunden konnte, und ob die darunterliegende Platten in den Bruch involviert war. Die seismische Gefährdung durch flache Verwerfungen wird abgeschätzt. Um den Bruchprozess des Hauptbebens zu bestimmen, wurden regionale und teleseismische Seismogramme, GPS und InSAR gemeinsam invertiert. Momenttensoren von 118 Nachbeben wurden bestimmt Dies deutet auf die sequentielle Aktivierung von mindestens drei Verwerfungssegmenten. Der Bruch startete mit einer schwachen strike-slip Komponente entlang der Humps-Fault, breitete sich dann nordwärts auf einer flachen Überschiebungsverwefung aus, und endete schließlich in einer Seitenverschiebung am nördlichen Bruchende. In unserem Modell befindet sich die Überschiebung über der subduzierten Platte und verbindet die beiden strike-slip-Segment kinematisch.

| Earth and Planetary Science Letters, 478, pp. 110-120. |DOI: http://doi.org/10.1016/j.epsl.2017.08.024 |


Testing stress shadowing effects at the South American subduction zone

F. Roth, T. Dahm, S. Hainzl (2017)

Katalog der in dem Test verwendeten, historischen Erdeben vor Chile mit Magnituden M>7.

Die Hypothese der seismischen Lücke geht davon aus, dass die Wahrscheinlichkeit eines Starkbebens nach dem Brechen eines Plattenrandsegments an diesem Ort für lange Zeit reduziert ist, da sich elastische Spannungen erstmal abgebaut haben. Um diese grundlegende Annahme des “Recurrence Modells” zu testen haben wir einen der besten, verfügbaren seismischen Kataloge weltweit mit 174 Erdbeben mit Magnituden M>7 zwischen 1520 und 2015 entlang eines 3000 km langen, linearen Segments vor der Küste Südamerikas verwendet, und zusätzlich einschränkende Annahmen früherer Tests gelockert.

Wir finden jedoch, dass das Modell der seismischen Lücke nicht verifiziert werden kann, und die Erdbeben am besten als Zufallsprozess beschrieben werden, bis auf kleine Tendenzen eines quasi-periodisches Auftretens für die aller stärksten Beben mit Magnituden M>8.

Um das Versagen des Recurrence Modells besser zu verstehen haben wir eine erweiterte, physikalische Simulation der Erdbebeninteraktion durchgeführt. Diese zeigt, dass einfache Modelle der seismischen Lücke, welche den Spannungstransfer von einem zum benachbarten Plattenrandsegment und die Heterogenität des Spannungsabbau vernachlässigen, sich nicht für die Vorhersage von Erdbeben vor Chile mit Magnituden M>7 eignen.

|Geophys. J. Int. 211, 1294-1305, 2017| DOI: doi.org/10.1093/gji/ggx362|


Magma sucht sich nach Flankenkollaps neue Wege

Maccaferri, F., Richter, N., Walter, T. R.   (2017)

Bei Vulkanausbrüchen kommt es immer wieder zu gigantischen Hangrutschungen an den Vulkanflanken mit katastrophalen Folgen, von Vulkanexplosionen bis zu Tsunami. Eine Studie von Potsdamer Forscherinnen und Forschern zeigt nun, dass solche lateralen Kollapse nicht nur die Chemie der Magma beeinflussen, sondern auch die Aufstiegspfade des glutflüssigen Gesteins. Thomas Walter und sein Team vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ belegen, dass sich neue Vulkan-Zentren an anderen Orten bilden, nachdem so eine massive Hangrutschung das Spannungsfeld im Untergrund verändert hat.

Die Gruppe nutzte für ihre Arbeit ein mathematisches Modell, mit dem sie die Magmenausbreitung unter einer Vulkankuppe simulierten. Dabei zeigte sich, dass die mechanischen Effekte einer Hangrutschung auf die Erdkruste die Magmaflüsse ablenken und zur Formung eines neuen Vulkanzentrums führen können. Das Team verglich die Modellergebnisse mit Beobachtungen vom Vulkan Fogo auf den Kapverden und fand eine große Übereinstimmung.

„Betrachtet man weitere Regionen, so zeigt sich, dass so eine Vulkanverlagerung nach einem Flankenkollaps nicht ungewöhnlich ist“, sagt Gruppenleiter Thomas Walter. Das sei sowohl auf den kanarischen Inseln als auch auf Hawai, Stromboli und an anderen Vulkanen zu beobachten. Die Studie dürfte insbesondere zum besseren Verständnis von so genannten Intraplatten-Vulkanen beitragen und die Prozesse erhellen, die beim Wachstum und Kollaps von Vulkanen miteinander wechselwirken.

Originalstudie: The effect of giant lateral collapses on magma pathways and the location of volcanism
|Nature Communications|  | DOI: doi.org/10.1038/s41467-017-01256-2|