Subduktionszonen, in denen ozeanische Lithosphären-Platten in den Erdmantel eintauchen, sind weltweit eine bedeutende Quelle seismischer Gefahren. Innerhalb dieser Platten auftretende Erdbeben stellen eine der größten Bedrohungen dar. In einer Tiefe von bis zu 800 km überrascht das Auftreten von Erdbeben, da die Druck- und Temperaturbedingungen Gesteinsversagen verhindern müssten. Forscher haben zwei primäre physikalische Mechanismen vorgeschlagen, die seismische Aktivität in einer Tiefe von 50 bis 300 km innerhalb der subduzierenden Platte verursachen könnten. Der erste Mechanismus besagt, dass Fluid-bezogene Prozesse das Gestein schwächen und hydratisierte Regionen im Vergleich zu trockenen Regionen seismisch aktiver machen. Der zweite Mechanismus deutet darauf hin, dass Spannungsänderungen aufgrund von Schwankungen des Neigungswinkels der subduzierenden Platte die Seismizität verursachen, ohne den Einfluss von Fluiden. Der südliche Teil der zentralen Anden in Chile ist ein geeigneter Ort, um die Antriebskräfte der seismischen Aktivität von Platten zu untersuchen, da sich der Subduktionswinkel von flach im Norden zu steil im Süden ändert. Hier traten bereits viele große Erdbeben auf, wie das Maule-Erdbeben 2010 mit einer Magnitude von 8,8 und das Illapel-Erdbeben 2015 mit einer Magnitude von 8,2.
Um die Mechanismen hinter diesen Ereignissen besser zu verstehen, hat Dr. Constanza Rodriguez Piceda - ehemals Doktorandin im internationalen Graduiertenkolleg StRATEGy (Deutsche Forschungsgemeinschaft) am Institut für Geowissenschaften - zusammen mit Kolleginnen und Kollegen vom GFZ Potsdam und der Universität Potsdam geologische, seismologische und geodätische Beobachtungen ausgewertet. Mit Hilfe seismischer Tomographie kartierte das Team hydratisierte Regionen innerhalb der ozeanischen Platte und des Mantels der überlagernden Platte und verglich die Verteilung der Fluide mit der räumlichen Verteilung der Seismizität. Sie fanden heraus, dass der Fluidanteil von Ort zu Ort stark variiert, was die räumliche Verteilung seismischer Ereignisse in der Tiefe verändert. In seismisch aktiven Regionen mit hohem Fluideintrag hängen demzufolge die Erdbeben mit Fluid-bezogenen Prozessen zusammen. Umgekehrt trägt in Gebieten mit geringem Fluideintrag vor allem die Form der subduzierenden Platte zur seismischen Lokalisierung bei, wobei die Erdbeben dort auftreten, wo sich der Neigungswinkel von flach zu steil ändert.
Link zum Artikel: Rodriguez Piceda, C., Gao, YJ., Cacace, M., Scheck-Wenderoth, M., Bott, J., Strecker, M. & Tilmann, F. The influence of mantle hydration and flexure on slab seismicity in the southern Central Andes. Commun Earth Environ 4, 79 (2023). https://doi.org/10.1038/s43247-023-00729-1