Studie zeigt, dass Spreizungsfehler in der Subduktionszone das Risiko großer Erdbeben erhöhen

Die Forschung hat neue Informationen über die Verschiebungen tektonischer Platten geliefert, die einige der größten Erdbeben und Tsunamis der Erde verursachen.

„Dies ist die erste Studie, die Küstengeologie nutzt, um die Bruchgeschichte des Splay-Verwerfungssystems zu rekonstruieren“, sagte Jessica DePaolis, Postdoktorandin am Department of Geosciences der Virginia Tech. „Diese Spreizungsverwerfungen liegen näher an der Küste, daher werden diese Tsunamis die Küste schneller treffen als ein Tsunami, der ausschließlich durch ein Erdbeben in der Subduktionszone verursacht wird.“

Überall auf der Welt verursachen Subduktionszonen, Gebiete, in denen sich eine tektonische Platte unter eine andere bewegt, die größten Erdbeben – solche mit einer Stärke von mehr als 8,0 –, die Tsunamis auslösen und in deren Folge Ökosysteme verändern.

DePaolis fand zusammen mit Tina Dura, Assistenzprofessorin für Naturgefahren, und Kollegen vom United States Geological Survey Hinweise darauf, dass sich Splay-Verwerfungen, Krustenverwerfungen im Zusammenhang mit Subduktionszonen, bei Erdbeben in der Region bewegen und zur Zerstörung lokaler Küsten und zur Umwelt beitragen können regelmäßiger ändern als bisher angenommen.

Eine solche Verschiebung der Verwerfung unter Wasser kann einen Tsunami auslösen, der die nächstgelegenen Küsten in 30 Minuten oder weniger erreichen könnte, sagte DePaolis.

Veröffentlicht im Geophysikalisches Forschungsjournal: Feste Erde, wird die Studie voraussichtlich das Bewusstsein für die Gefahren in Subduktionszonen auf der ganzen Welt beeinflussen. In Subduktionszonen an der Grenze zu Ecuador, Kaskadien, Chile und Japan gibt es Spreizungsverwerfungen, was darauf hindeutet, dass sie auch an diesen Orten zum Tsunamirisiko beitragen könnten.

Wenn sich tektonische Platten in einer Subduktionszone bewegen, geschieht dies kilometerweit unter der Meeresoberfläche. Da Splay-Störungen mit diesen Gebieten verbunden sind, ist es aufgrund ihrer Lage schwierig, sie zu finden.

Glücklicherweise wurden die sekundären oder oberflächennahen Auswirkungen dieser Veränderungen geologisch auf Montague Island im Prince William Sound in Alaska aufgezeichnet, was sie zur einzigen aktuellen Landmasse auf einer Verwerfung macht, die sich ausweitet und solche Auswirkungen in ihrem Boden zeigt.

Typischerweise kann die Hebung durch Erdbeben in der Subduktionszone 1 bis 3 Meter erreichen. Dies gilt für die meisten Landstandorte, die vom Erdbeben von 1964 betroffen waren, das eine Stärke von 9,2 auf der Richterskala erreichte. Auf der Insel Montague führten Spreizungsverwerfungen jedoch zu einer Anhebung um 11 Meter und leiteten die Entwässerung einer Küstenlagune ein, wodurch sich das Ökosystem von einer Meereslagune in ein Süßwassermoor verwandelte.

„Die Insel steckt gewissermaßen in der Mitte dieser Spreizungsverwerfungen fest, sodass jedes Mal, wenn diese Spreizungsverwerfungen brechen, tatsächlich die Hebung aufgezeichnet wird“, sagte DePaolis. „Es gibt diese übertriebene Hebung, die bei Erdbeben, die nur Subduktionszonen sind, einfach nicht üblich ist.“

DePaolis und sein Team untersuchten die Auswirkungen von Spreizungsbrüchen auf Montague Island. Durch die Analyse von 42 Sedimentkernen fanden sie stratigraphische Hinweise auf das Erdbeben von 1964 und die durch die Splay-Verwerfung verursachte sekundäre Verschiebung. Sie stellten fest, dass es eine offensichtliche Sedimentveränderung zwischen dem Lagunenschlamm vor dem Erdbeben und dem Wurzelboden nach dem Erdbeben gab.

„Es gibt sicherlich Inseln, die durch Erdbeben in der Subduktionszone angehoben werden, aber sie werden nicht unbedingt von Verwerfungen durchzogen, die diese übertriebene Anhebung verursachen, daher ist es ein wirklich einzigartiger Ort“, sagte Dura, angeschlossenes Fakultätsmitglied des Global Change Center und des Fralin Institute der Lebenswissenschaften.

Die Forscher glaubten, dass eine sekundäre Verschiebung der Spreizungsstörungen möglich sei. Bisher war diese Idee jedoch nur theoretisch, da es sich um die erste bekannte Landmasse handelt, die stratigraphische Beweise aufweist.

Die Teammitglieder verwendeten auch Kieselalgen, eine Art silikatischer Mikroalgen, die in Sedimenten konserviert sind und empfindlich auf Änderungen des Salzgehalts reagieren, um die Veränderungen der Paläoumwelt nach dem Erdbeben von 1964 zu rekonstruieren. Sie fanden eine deutliche Veränderung von einer sehr salzhaltigen Meereslagunenumgebung, die außerhalb der Reichweite liegt der Gezeiten, was auf eine Küstenhebung hindeutet.

Durch den Vergleich der Kernergebnisse des Erdbebens von 1964 mit Proben tiefer in der Küstenstratigraphie entdeckte das Forschungsteam Sediment- und Kieselalgennachweise für drei weitere Fälle von Spreizungsbrüchen. Diese Beweise korrelierten mit vier der letzten acht in der Region dokumentierten Erdbeben in der Subduktionszone.

„Auf diesen Verwerfungen kommt es zu enormen Verschiebungen, die zu sehr schnellen lokalen und großen Tsunamis führen können“, sagte DePaolis. „Es gibt also diesen lokalen Tsunami, der sehr schnell kommt, und direkt dahinter wird der Tsunami sein, der durch die Subduktionszone selbst verursacht wurde. Plötzlich kommen diese massiven, zerstörerischen Tsunamis, schnell nacheinander.“ .