Active deformation in the southern Andes from GPS and FEM models
Räumliche und zeitliche Variationen der Oberflächendeformation entlang von Subduktionszonen geben wichtige Informationen zum Verständnis des Ablaufs von schweren Erdbeben. In dieser Arbeit werden Beobachtungen der gegenwärtigen Deformation der Erdkruste und numerische Modellierungen präsentiert, um den Zusammenhang zwischen dem Erdbebenzyklus und der Deformation der Verwerfungszone der oberen Platte im südlichen Andinen Forearc (36-46°S) zu untersuchen. Die Untersuchung basiert einerseits auf Oberflächendeformationen, die in einer dichten Anordnung von GPS Stationen ermittelt wurden, sowie auf numerischer Simulation der Deformationsprozesse im Forearc mittels 3D viskoelastische FEM. Die mittels GPS abgeleiteten Geschwindigkeiten zeigen eine heterogene Oberflächendeformation, welche jener seismotektonischen Segmentierung sehr ähnelt, die durch die Ausbrüche der beiden zurückliegenden Megathrust Erdbeben in Concepción 1835 (M~8.5) und Valdivia 1960 (Mw=9.5) verursacht wurde. Das Beben von 1960 spielt eine Hauptrolle in der aktiven Oberflächendeformation, da es eine anhaltende postseismisch viskoelastische Deformation induziert hat und den Grad der Kopplung beeinflusst hat. Die postseismische viskoelastische Deformation verursacht seewärts Verschiebungen von bis zu ∼20 mm/Jahr und eine Rotation gegen den Uhrzeigersinn quer über den nördlichen Rand der Bruchzone. Entlang des Valdivia Segments scheint die Grenzfläche stark im zentralen Bereich des Bruchs gekoppelt zu sein, was aber später nicht mehr der Fall sein muss, auch wenn in der Zukunft der ganze Druck in diesem Segment völlig gekoppelt sein wird. Im Gegensatz dazu scheint das Concepción Segment stark entlang des ganzen Segments gekoppelt zu sein, was auf eine fortgeschrittene interseismische Phase hindeutet. Dieses Segment ist in keinem M>8 Erdbeben seit 1835 aktiv gewesen und kann daher als potentieller Kandidat für ein Megathrust Erdbeben in naher Zukunft angesehen werden. Ein Deformationssignal zweiter Ordnung ist verknüpft mit der Bewegung des Forearc-Sliver, welcher räumlich mit dem Valdivia Segment zusammenfallt. Diese Bewegung absorbiert ~25% der plattenrandparallelen Konvergenz und verringert sich nordwärts. Dies löst eine räumliche und zeitliche Umverteilung des Spannungsfeldes der existierenden krustenskaligen Verwerfungen aus, die eine blockartige Forearc-Deformation erkennen lässt. Ein Stützeffekt widersteht der Translationsbewegung bezüglich der großen lithologischen Diskontinuität, welche quer über die Vorderkante des Forearc-Sliver verläuft, und erzeugt so eine transpressionale Deformation. Dabei verringert sich der Grad der Dehnungsverteilung entlang des Concepción Segments beträchtlich. Krustenverwerfungen können hier die interseismische Deformation zwar nur lokal, jedoch maßgeblich, beeinflussen. Die Translationsbewegung des Forearc-Sliver, die Verteilung des Gradienten und die randparallele Verkürzung sind Merkmale, die erst auf lange Sicht hin erkennbar werden. Demzufolge können laterale Variationen in der oberen Platte die Eigenschaften der Plattengrenzschicht bestimmt haben, welche ursächlich für die Variation des langfristigen seismischen Slips entlang der Subduktionszone sind. Wichtige geologische Merkmale des Forearcs bestimmen höchstwahrscheinlich das erneute Auftreten von Megathrust Erdbeben im Gebiet der südlichen Anden.
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