M3 Seismischer Zyklus

Thema

Der seismische Zyklus beschreibt, wie sich elastische Energie in einer aktiven Verwerfungszone aufbaut und freisetzt. Während der intersezmischen Phase, die Jahrzehnte bis Jahrtausende dauern kann, bewegen sich die tektonischen Platten weiter, während die Verwerfung durch Reibung blockiert bleibt. Diese Reibung führt zu elastischer Deformation im Gestein um die Verwerfung herum. Diese Deformation lässt sich mithilfe von Satellitenpositionierung als Geschwindigkeitsgradient entlang der Verwerfung messen.

Wenn die Scherspannung, der die Verwerfung standhält, schließlich den Reibungswiderstand übersteigt, kommt es zum Erdbebenbruch. Dieser Bruch setzt die gesamte während der intersezmischen Phase angesammelte Energie innerhalb von Sekunden oder Minuten in Form von seismischen Wellen frei. Ein seit über einem Jahrhundert etabliertes Modell der elastischen Rückfederung bildet die konzeptionelle Grundlage dieses gesamten seismischen Zyklus: Die Lithosphäre wird während der intersezmischen Phase elastisch belastet und federt während des Erdbebens elastisch zurück, wodurch die angesammelte Deformation schlagartig freigesetzt wird. Die Magnitude eines Erdbebens wird durch sein seismisches Moment bestimmt, das sich aus der Steifigkeit des Gesteins, der Bruchfläche und dem durchschnittlichen Versatz durch diesen Bruch ergibt.

Nach dem Erdbeben kombiniert die postseismische Phase einen weiteren langsamen Versatz entlang der Verwerfung mit der viskoelastischen Relaxation des unteren Erdmantels, der die Verwerfung umgibt. Beide Prozesse sind noch Jahre oder sogar Jahrzehnte nach dem Hauptbeben mittels Satellitenortung nachweisbar. Die Erdbebenwiederkehr folgt einerseits der gleichen Magnitudenverteilung wie Erdbeben im Allgemeinen und andererseits Erneuerungsmodellen, die beschreiben, wann ein charakteristisches Erdbeben an einem bestimmten Verwerfungsabschnitt wahrscheinlich erneut auftritt. Einige dieser Modelle gehen davon aus, dass die Wiederkehr völlig zufällig und unabhängig von der seit dem letzten Erdbeben verstrichenen Zeit ist, während andere ein bevorzugtes Wiederkehrintervall annehmen, allerdings mit einer gewissen Variabilität um dieses Intervall.

Das zu erwartende Verhalten eines vollständigen seismischen Zyklus umfasst eine Beschleunigung des Gleitens kurz vor dem Hauptbruch, während der Nukleationsphase des Erdbebens, und eine lange Folge von Nachbeben, die im Laufe der Zeit gemäß der gleichen empirischen Beziehung abklingt, die für Erdbeben im Allgemeinen beschrieben wurde, und schließt damit den vollständigen Zyklus der Akkumulation und Freisetzung elastischer Energie, mit dem diese Beschreibung begann.

ID:4946