Überwachung raum-zeitlicher Veränderungen in der Erdkruste mit seismischer Coda und Bodenunruhe

Projektanfang: 01.11.2010

Projektende: 31.10.2013

Projektstand: 18.05.2015

Auf Grund der tektonischen Plattenbewegungen baut sich an großen Störungssystemen langsam Spannung auf, die in einem Erdbeben plötzlich freigegeben wird. Diese zeitlichen Änderungen im Spannungszustand verursachen zeitliche Änderungen in der seismischen Geschwindigkeit. Während großer Erdbeben treten starke Bodenerschütterungen und Rissbildungen auf, was ebenfalls zeitliche Änderungen der seismischen Geschwindigkeit hervorrufen kann. Solche nichtlinearen Effekte müssen bei der Modellierung starker Bodenbewegungen und in der seismischen Gefährdungsanalyse berücksichtigt werden. Kürzlich wurden neue seismologische Methoden zur Beobachtung zeitlicher Variationen der elastischen Wellengeschwindigkeit entwickelt, die seismische Bodenunruhe und seismische Coda-Wellen verwenden.

Dieser Fortschritt hat das Auflösungsvermögen und die zeitliche Abtastung der Beobachtungen signifikant erhöht. Unter Verwendung dieser neuen Techniken untersuchten wir Geschwindigkeitsvariationen in der Erdkruste im Zusammenhang mit sechs flachen Erdbeben, die eine Momentenmagnitude über 6.5 hatten und zwischen 2000 und 2009 auf dem japanischen Festland auftraten. Zusätzlich analysierten wir auch krustale Geschwindigkeitsänderungen im Gebiet um Tokio. Die gemessenen Daten wurden mit den Vorhersagen unterschiedlicher Modelle verglichen, um die Ursache der beobachteten zeitlichen Geschwindigkeitsvariationen zu klären.

Das deutsch-japanische Gemeinschaftprojekt setzte sich aus Wissenschaftlern der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), der Tohoku Universität in Sendai, dem National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention (NIED) in Tsukuba sowie der Yokohama City University zusammen.

Das Projekt wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und der Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) gefördert.

Japankarte mit den Orten und Herdmechanismen der untersuchten Erdbeben Quelle: BGR

Beispiele für beobachtete Geschwindigkeitsänderungen in den Regionen Iwate-Miyagi (erste Zeile), Niigata (zweite Zeile), Noto Halbinsel (dritte Zeile) und Fukuoka (letzte Zeile). Die Zeiten der Erdbeben in den jeweiligen Regionen sind durch senkrechte graue Linien markiert