Innovatives neues Modell deckt bisher unerkannte Komplexität ozeanischer Erdbebenzonen auf

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Forscher der Universität Tsukuba haben ein hochmodernes Modell entwickelt, das selbst bei einfachen ozeanischen Verwerfungen eine große Komplexität der Bruchvorgänge aufgedeckt hat.
Forscher der Universität Tsukuba verwendeten seismische Daten aus der ganzen Welt, um ein Modell des Karibik-Erdbebens 2020 zu erstellen. Ozeanische Transformverwerfungen werden im Allgemeinen als linear und einfach angesehen und wurden häufig in Studien zur Erdbebendynamik verwendet. Das Forschungsteam fand jedoch heraus, dass selbst in einem vermeintlich einfachen linearen Verwerfungssystem eine hohe Komplexität in Bezug auf Bruchgeschwindigkeit und -richtung auftreten kann.
Am 28. Januar 2020 ereignete sich an der Oriente-Transform-Verwerfung im Karibischen Meer, zwischen Jamaika und Kuba, ein großes ozeanisches Erdbeben mit der Magnitude 7,7.

Es verursachte einen kleinen Tsunami von 0,11 m Höhe und war bis nach Florida zu spüren.

Ein Forscherteam an der Universität Tsukuba hat eine neue Finite-Fehler-Inversionsmethode entwickelt, um Modelle auf der Grundlage von teleseismischen Wellenformdaten aus Erdbebenüberwachungsstationen zu erstellen.

Dieser neue Ansatz zur Nutzung der Daten verfolgt einen flexibleren Ansatz zur Auflösung der Verwerfungsgeometrie. Anstatt sich auf vorherige Annahmen zu verlassen, werden die Verwerfungskomponenten separat in einem breiteren Modell in Zeit und Raum ausgewertet, so dass alle möglichen Bruchentwicklungen berücksichtigt werden können.

Das Team wollte das Karibikbeben nutzen, um die Verwerfungsprozesse zu verstehen, die bei diesen flachen ozeanischen Beben auftreten.
“Einige Fälle von komplexer Bruchdynamik wurden in letzter Zeit in früheren Erdbebenstudien berichtet, was die Frage aufwirft, ob wir diese auch in vermeintlich einfachen Verwerfungssystemen richtig modellieren”, sagt Studienautor Professor Yuji Yagi. “Die anfängliche Überwachung dieses Ereignisses im Januar 2020 zeigte Variationen in der Wellenform zwischen zwei Stationen in ähnlicher Entfernung vom Epizentrum, was darauf hindeutet, dass es an dieser Verwerfung noch Komplexität zu erforschen gibt.”
Dies war eine ausgezeichnete Gelegenheit, die neue Methode zu testen, die das Team entwickelt hat, das Daten von 52 seismischen Stationen verwendet hat, um ein detailliertes Modell der geophysikalischen Prozesse innerhalb der Verwerfung zu erstellen, die das Erdbeben ausgelöst haben.
“Die Ergebnisse zeigten einen komplexen Bruch während des Erdbebens, der durch eine Biegung der Verwerfung verursacht wurde, die zu den in den Überwachungsdaten festgestellten Änderungen der Bruchgeschwindigkeit und -richtung führte”, erklärt Autor Professor Ryo Okuwaki. “Diese Veränderungen lösten mehrere aufeinanderfolgende Bruchepisoden aus, die entlang der 300 km langen Verwerfung auftraten.” Der Modellierungsansatz lässt auch Rückschlüsse auf das mögliche Auftreten von Senkungen und die Form des umgebenden Meeresbodens nach dem Erdbebenereignis zu.
Diese Ergebnisse zeigen, dass ozeanische Transformverwerfungen, die als einfach und linear angesehen werden, viel komplizierter sein können als bisher angenommen und daher einen umfassenderen Ansatz zur Erdbebenmodellierung erfordern.

Diese Arbeit wird Licht auf eine mögliche Wechselwirkung zwischen der Erdbeben-Verwerfungsbewegung und der Entwicklung des Ozeanbodens um die Transformgrenze werfen.
Referenz: “Rupture Process of the 2020 Caribbean Earthquake along the Oriente Transform Fault, Involving Supershear Rupture and Geometric Complexity of Fault” von Tira Tadapansawut, Ryo Okuwaki, Yuji Yagi und Shinji Yamashita, 6 December 2020, Geophysical Research Letters.DOI: 10.1029/2020GL090899

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