Pacific Northwest Geodetic Array
Central Washington University

Zukünftiger Megastoß-Bruch Skizziert durch das Episodische Beben und Gleiten

Seattle Times Pressemitteilung

Die Außenoberfläche der Erde ist in der ständiger Bewegung auf Grund der Plattentektonik. In der Umgebung des Staates Washingtons, geschieht die relative Plattenbewegung zwischen der Juan DeFuca und der Nordamerika Platten innerhalb eines Übergangsgebiets des Cascadia Subduktionszone während eines Episodischen Beben- und Gleitereignisses (Episodic Tremor and Slip, ETS) vor. Dieser Übergang beschreibt ein Gebiet zwischen der oberen gefestigten und tieferen frei-gleitenden Grenzschicht der schwereren ozeanischen subduktierenden Lithosphäre unter der leichteren Kontinentalkruste Nordamerikas. Wie jedes gewöhnliche Erdbeben hat ein ETS ein Maß der Energie das während des Ereignisses freigegeben wurde. Diese wird als Momentaussmass (Mw) berechnet. Cascadia ETS Ereignisse betragen durchschnittleich 6.7Mw (fast entsprechent dem 2001 6.8Mw Nisqually Erdbeben). Das würde etwa 2-3cm des Gleitens der Platten in der Tiefe darstellen. Klicken Sie hier bezüglich einer Diskussion über ETS.

Juan De Fuca/Nordamerika Subduktionszone

*Graphikzuvorkommenheit von Steve Malone

Der Übergang beginnt offshore bei ca. 10 km Tiefe, wobei er von 100 % "stationär"-gebunden bis zu 25 km Tiefe langsam bis halb-gebunden fällt. Ungleich von vorhergehenden Modellen, wird jedoch die untere Grenze der Übergangszone hier durch wiederholte ETS Ereignisse nahe 25 km Tiefe angepeilt. Um die zwischenseismischen GPS Daten anzupassen während die Moment-Ausgabe durch ETS vergleicht wird, muss die Plattenkopplung plötzlich von 50% aufwärts (up-dip) bei 25 km Tiefe zu weniger als 15% innerhalb der ETS-Zone fallen, bevor es gleichmässig zu 0% (d. h., "frei gleitend") bis 70 km Tiefe weiterfällt.

Die neue Einschränkung die durch ETS zur Verfügung gestellt ist, verlangt so eine schnellere Rate der Momentanhäufung in der oberen gefestigten Zone als das das in vorherigen Modellen abgeleitet wurde. Deformierungsmodelle können die ~2 Dutzend GPS Datenvektoren, die die gesamte Bewegung Nordamerikas zwischen Erdbeben überall im Puget Sound skizzieren, ohne diesen schnellen Fall in seismogenischer Kopplung bei 25 km Tiefe nicht anpassen.

Innerhalb der 11-jährigen Beobachtungsperiode bleibt, nur ein kleiner Bruchteil der konvergenzbedingten Stressakkumulation, geschätzt auf 15 %, unter 25 km Tiefe übrig um zukünftige koseismische Brüche (Plattenbewegung während eines Erdbebens) zu treiben. Up-dip von 25 km, im Kontrast, akkumuliert sich zukünftiges koseismisches Gleiten mit einer Rate von etwa 1.8 cm/Jahr an, welches für die Hälfte von der Juan de Fuca-Nordamerikanischen Konvergenzrate verantwortlich ist. Links gezeigt sind 9 Jahre von GPS Daten von der Cascadia Subductionszone entlang dem konvergenten Rand vom nördlichen Kalifornien bis zum südwestlichen Britis Columbia, Kanada. Gut registrierte ETS-Ereignisse sind mit blauen Linien abgezeichnet. Die meisten Ereignisse dauern 3 bis 4 Wochen mit Amplituden zwischen 2 und 7 mm auf der Oberfläche (Szeliga et al. 2008). Bemerken Sie den langsamen zusammenhängenden Drift der täglichen Positionen zwischen den blauen Linien. Diese gemessene Bewegung widerspiegelt zwischenseismische Akkumulation von Krustenbelastung zwischen Erdbeben, wie oben beschrieben. Verschiedene Modelleinschränkungen der gefestigt-zu-gleitenden (locking-to-sliding) Gebieten der subduktierenden Platten können gemacht werden, wenn diese zwischenseismische Belastung mit den Versetzungen die während ETS gemessen sind verbunden werden (beschattete blaue Linien).










Ein Gefolge von 15 dargestellten episodischen Beben- und Gleitereignissen zwischen 1997 und 2008 entlang der nördlichen Cascadia Subduktionszone schlägt vor, dass sich ein zukünftiger koseismischer Bruch bis zu 25 km Tiefe, oder ~60 km landeinwärts der pazifischen Küste ausstrecken wird, anstatt vor der Küste an 15 km Tiefe anzuhalten. Das ETS-abgeleitete gekoppelte Profil sagt genaue GPS-gemessene zwischenseismische Deformierung der überliegenden nordamerikanischen Platte vorher, die durch ~50 kontinuierliche GPS Stationen über den westlichen Staat Washingtons gemessen werden.

Wenn über den durchschnittlich 550-jährigen Zwischenraum des Wiederauftretens von Cascadia Megastoß-Ereignissen extrapoliert, repliziert das gekoppelte Modell auch das Muster und die Amplitude der koseismischen Küstensenkung, die hier aus vorherigen Megastoß-Erdbeben abgeleitet sind. Für das Segment des Cascadia Randes vom Staate Washingtons allein, übersetzt sich das in ein Mw=8.9 Erdbeben mit der bedeutenden Momentausgabe in der Nähe von Metropolitangebieten.


A. Nördlich Cascadia zwischenseismische Langzeitgeschwindigkeitsvektoren in Bezug auf das stabile Nordamerika. Gestrichelte Linien zeigen Isodepth-Konturen des Juans de Fuca - Nordamerikanischen Plattengrenzflächenbruches, beschriftet in km. Die rote Ellipse zeigt das größere Puget Sound Metropolitangebiet (Seattle, Tacoma, Olympia) an.
B. Kumulatives Stoßbruchgleiten registriert während 15 verschieden episodischen Kriechereignissen (Mw=6.3-6.7) entlang der tieferen Cascadia Plattengrenztstelle im Laufe der 11-jährigen Periode zwischen April 1997 und Juni 2008. Gleiten und Beben dissipieren 80-100 % der konvergenzbedingten Stressakumulation down-dip von 25 km, wohingegen wenig Momentausgabe up-dip der 25 km Tiefe gefunden ist, welche so interpretiert wird als die niedrigere seismogenische Kopplung (rote Linie). Die südliche und nördliche Abnahme im abgeleiteten Gleiten ist wegen der mangelhaften GPS Instrumentierung vor 2005.
C. Plattengrensflächenkopplungsprofil das von der beobachteten 25 km up-dip Grenze des kumulativen episodischen langsamen Gleitens abgeleitet ist. Vollständige Kopplung vermindert sich von der Küste allmählich ostwärts (down-dip) mehr als 100 km zum 25 km-Tiefenkontur und dem Anfall episodischen Kriechens, wo es schnell zu nahe Null fällt (rote Linie in A und B). Zwischenseismische Deformierung beruhend auf dieses Kopplungsmodell (blaue Vektoren) können kontinuierliche GPS Messungen (weiße Vektoren) ohne den Bruch in seismogenischer Kopplung nahe 25 km Tiefe nicht replizieren. Einen 550-jährigen Zwischenraum des Wiederauftretens annehmend, werden neun Meter des Gleitens entlang dem 25 km Tiefenprofil erwartet, und ostwärts down-dip verringernd.
D-F: Transiente Oberflächendeformierungsvektoren und abgeleiteter Stoßbruch von drei neuen Cascadia langsame Gleitereignissen, September 2005 - Juni 2008. Magnituden betragen Mw=6.6 im Durchschnitt, erzeugen ~5 mm der statischen Deformierung, und dauern zwischen der Totaldauer von 2 und 4 Wochen über das network an. Für die Verbreitung des Gleitens von individuellen Ereignissen und ihrer Anhäufung wird wenig Gleiten up-dip der 25 km iso-tiefen Kontur oder down-dip der 40 km Kontur dargestellt. Bemerken Sie, dass sich die Vektor-Skala zwischen Figs 1a und 1c unterscheidet.


Der wichtigste Aspekt für das nördliche Cascadia ist, dass die stärkere Kopplung zwischen 15 und 25 km größeres koseismisches Gleiten nahe Hauptbevölkerungszentren andeuten, und eine Schätzung des zukünftigen koseismischen Gleitens entlang diesem Gebiet zur Verfügung stellt. Eine Kopplung von 50 % schlägt vor dass 9 Meter des Gleitens direkt down-dip von 25 km erwartet werden sollte. Das liegt gut landeinwärts der Küste, direkt westlich des größeren Seattles-Tacoma Metropolitanbeckens. Für das 300 km lange Segment von Cascadia vom Staat Washingtons dass durch diese Studie beschränkt ist, stellt das ein Mw=8.9 Erdbeben dar.

Episodisches Kriechen und nichtvulkanisches Beben werden immer mehr in vielen Subduktion und Transformation Situationen weltweit beobachtet, und umfassen zusammen einen allgemeinen Mechanismus, durch den angrenzende gefestigte und frei-gleitende Gebiete in Brüchen sich anpassen. Als hypocentrale Positionen zusammen mit Schätzungen der Momentausgabengeschwindigkeit des seismischen Bebens sich verbessern, setzt ETS ein potenziell wertvolles neues Werkzeug ein, um die zukünftige Bruchtiefe, Endstärke, und begleitende seismische Gefahren von zukünftigen Erdbeben auf vielen bekannten Brüchen kartographisch darzustellen.

*From-Hausierer, J., T. Melbourne, Geophysikalische Forschungsbriefe, vol.36, L22301, doi:101029/2009GL040465, 2009