Nach Ridgecrest-Beben: Bewegung an San Andreas Störung gemessen

Starke Erdbeben können auch auf größere Distanzen Auswirkungen haben. Zwar findet das eigentliche Erdbeben meist an einer räumlich eng begrenzten Störung statt, die sich mal mehr, mal weniger stark über mehr oder weniger Störungslänge bewegt. Doch gerade bei horizontalen Bewegungen von Störungen, wie in Kalifornien üblich, können auch weitreichende Folgen auftreten. So führte das Ridgecrest-Erdbeben am vergangenen Samstag (MESZ) nicht nur zu Bewegung an der eigentlich unbeteiligten, aber direkt angrenzenden Garlock-Störung. Auch das südliche Segment der San Andreas Störung reagierte auf die Energiefreisetzung: Innerhalb weniger Tage maßen Instrumente vor Ort Bodenbewegungen von mehreren Millimetern. Zudem konnten kleine Oberflächenrisse an der San Andreas Störung beobachtet werden.

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Das südlichste Segment der San Andreas Störung ist ein beliebtes Studienobjekt. Nicht nur, weil seit Jahrhunderten das statistisch eigentlich längst zu erwartende große Erdbeben ausbleibt. Durch die gut erhaltene Beschaffenheit der Oberfläche, die geringe Bevölkerungsdichte zwischen Salton See und Los Angeles und die vielen Erdbeben der Umgebung konnten in den vergangenen Jahrzehnten viele Erkenntnisse über das Verhalten der Störung gewonnen werden, an der sich die Nordamerikanische Platte und die Pazifische Platte aneinander vorbei bewegen.
So konnte durch paläoseismologische Studie die Erdbebenhistorie der San Andreas Störung in vorinstrumenteller Zeit erforscht werden. Umgebende Geothermie-Felder und Vulkangebiete, die zu regelmäßigen Schwarmbeben neigen, zeigen immer wieder, wie der große, gefährliche Nachbar auf „Stresssituationen“ reagiert. Auch die in jüngerer Vergangenheit aufgetretenen Landers, Hector Mine und Imperial Erdbeben lieferten viele neue Beobachtungen, zum Beispiel ob derart schwere Erdbeben auch die San Andreas Störung triggern könnten.

Nun reihte sich das Ridgecrest-Erdbeben (M7.1) in die Riege ein und beantwortete die Frage mit: Ja. Obwohl hunderte Kilometer vom Salton See Segment (auch Coachella Segment genannt) der San Andreas Störung entfernt, reichte die geringe getriggerte Spannung vor Ort aus, um Aktivität auszulösen. In Form von sogenanntem „aseismic creep“, also langsamer Störungsversatz, quasi dem Gegenteil des ruckartigen Versatzes eines Erdbebens, bewegte sich der oberflächennahe Teil der San Andreas Störung um bis zu 5 Millimeter, wie Messungen von Instrumenten, sogenannten „Creepmetern“, zeigen. Besonders stark war diese Bewegung im nördlichen Teil des Segments, der dem Ridgecrest-Epizentrum am nächsten gelegen ist. Diese paar Millimeter Versatz reichten zudem, um Oberflächenrisse, sogenannte „En Echelon Cracks“, zu formen.

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Ein Verhalten, das für die San Andreas Störung, bzw. das südliche (und auch das zentrale Parkfield-Segment) typisch ist: Schon die zuvor genannten großen Erdbeben führten zum „Kriechen“ (Creep) der obersten Erdkruste an der San Andreas Störung, teils um mehrere Zentimeter. Allerdings ohne dort irgendwelche Erdbeben auszulösen.
So wurden in den drei Jahren nach dem 1992 Landers Erdbeben insgesamt 35 Millimeter Versatz gemessen, mit der starken Vermutung eines größeren Versatzes in tieferen Gesteinsschichten (Lyons, 2003). Selbst nach den vergleichsweise kleinen North Palm Springs Erdbeben 1986 waren es sechs Millimeter Versatz (Williams, 1988).

Langzeituntersuchungen von Sieh und Williams (1990) zeigten sogar, dass derartige Creep-Ereignisse zum normalen Verhalten des Salton See Segments gehören: Über die vergangenen 300 Jahre sollen jährlich im Durchschnitt zwei bis vier Millimeter aseismic creep aufgetreten sein – Was allerdings deutlich unter der Strainrate der Region liegt: Infolge der Plattenbewegung müssten jährlich mindestens 40 Millimeter Bewegung stattfinden, damit sich keine Spannung aufbauen kann, die sich einem großen Erdbeben entlädt.
In der gesamten Salton See Region, wo neben der San Andreas noch zahlreiche weitere Störungen verlaufen, scheinen derartige Creep-Ereignisse die Regel zu sein, wie andere Studien (u.a. Lohman und McGuire, 2007) zeigen. Häufig auftretende Erdbebenschwärme gehen demnach meist mit einem Versatz von Störungen einher, der deutlich größer ist, als durch rein seismischen Versatz zu erwarten. Entsprechend lautet die Schlussfolgerung, dass der Großteil der Bewegung aseismisch verläuft, der aseismische Versatz sogar an den kleineren Störungen die Erdbebenschwärme auslöst.

An der San Andreas Störung finden die gemessenen Bewegungen lediglich in den obersten Kilometern der Kruste statt, in der sogenannten aseismischen Zone, wo aufgrund der mechanischen Eigenschaften des Gesteins die Entstehung von Erdbeben nicht möglich ist. In der darunter liegenden, seismisch aktiven Zone, fanden keine Bewegungen statt. Dort staut sich die gesamte Bewegung weiter auf – bis zum nächsten großen Erdbeben. Durch die aseismischen Bewegungen an der Oberfläche wird dieser Ladevorgang sogar noch beschleunigt. Aufgrund des regelmäßigen Auftretens dieser Creep-Ereignisse kann jedoch keine Aussage darüber getroffen werden, dass das große Erdbeben nun, nach den getriggerten Creep-Bewegungen durch das Ridgecrest-Beben, wahrscheinlicher geworden ist. Zum genauen Triggerungsmechanismus sowie den möglichen Auswirkungen der Creep-Ereignisse sind jedoch noch viele Fragen unbeantwortet, die weitere Studien erfordern. Es ist auf jeden Fall anzunehmen, basierend auf Beobachtungen nach früheren Erdbeben, dass die Bewegungen am Salton See Segment noch Wochen, eventuell Monate andauern.

Literatur:

Lohman, R. B., & McGuire, J. J. (2007). Earthquake swarms driven by aseismic creep in the Salton Trough, California. Journal of Geophysical Research: Solid Earth112(B4).

Lyons, S., & Sandwell, D. (2003). Fault creep along the southern San Andreas from interferometric synthetic aperture radar, permanent scatterers, and stacking. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 108(B1).

Sieh, K. E., & Williams, P. L. (1990). Behavior of the southernmost San Andreas fault during the past 300 years. Journal of Geophysical Research: Solid Earth95(B5), 6629-6645.

Williams, P. L., McGill, S. F., Sieh, K. E., Allen, C. R., & Louie, J. N. (1988). Triggered slip along the San Andreas fault after the 8 July 1986 North Palm Springs earthquake. Bulletin of the Seismological Society of America78(3), 1112-1122.


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Jens Skapski

Data Analyst bei Risklayer
Jens ist 25 Jahre alt und studierte von 2013 bis 2019 an der Ruhr-Universität Bochum, zunächst Geowissenschaften (B.Sc. Abschluss) und später mit Spezialisierung auf Erdbebenphysik und -gefährdung. Seit Sommer 2019 arbeitet er als Data Analyst in Karlsruhe.

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