Fehler Creep

Fault Creep ist der Name für den langsamen, konstanten Schlupf, der bei einigen aktiven Fehlern auftreten kann, ohne dass es zu einem Erdbeben kommt. Wenn die Menschen davon erfahren, fragen sie sich oft, ob das Kriechen von Fehlern zukünftige Erdbeben entschärfen oder verkleinern kann. Die Antwort lautet "wahrscheinlich nicht" und dieser Artikel erklärt, warum.

Begriffe von Creep

In der Geologie wird "Kriechen" verwendet, um jede Bewegung zu beschreiben, bei der sich die Form stetig und allmählich ändert. Bodenkriechen ist der Name für die sanfteste Form des Erdrutschens. Verformungskriechen findet innerhalb von Mineralkörnern statt, wenn sich Gesteine ​​verziehen und falten. Fehlerkriechen, auch aseismisches Kriechen genannt, tritt an der Erdoberfläche bei einem kleinen Bruchteil von Fehlern auf.

Das Kriechverhalten tritt bei allen Arten von Fehlern auf, aber es ist am offensichtlichsten und einfachsten, es bei Streiffehlern zu visualisieren, bei denen es sich um vertikale Risse handelt, deren gegenüberliegende Seiten sich in Bezug zueinander seitwärts bewegen. Vermutlich liegt es an den enormen subduktionsbedingten Fehlern, die zu den größten Erdbeben führen, aber wir können diese Unterwasserbewegungen noch nicht gut genug messen, um dies zu beurteilen. Die in Millimetern pro Jahr gemessene Kriechbewegung ist langsam und konstant und ergibt sich letztendlich aus der Plattentektonik. Tektonische Bewegungen üben eine Kraft aus (Stress) auf den Felsen, die mit einer Veränderung der Form reagieren (Belastung).

Belastung und Kraft auf Fehler

Das Kriechen von Fehlern ergibt sich aus den Unterschieden im Dehnungsverhalten in verschiedenen Tiefen eines Fehlers.

Tief in der Tiefe sind die Felsen einer Verwerfung so heiß und weich, dass sich die Verwerfungsflächen einfach wie Toffee aneinander vorbei strecken. Das heißt, die Gesteine ​​werden duktil belastet, wodurch der größte Teil der tektonischen Beanspruchung konstant abgebaut wird. Oberhalb der duktilen Zone wechseln die Gesteine ​​von duktil zu spröde. In der spröden Zone baut sich Spannung auf, wenn sich die Steine ​​elastisch verformen, als wären sie riesige Gummiblöcke. Währenddessen sind die Seiten des Fehlers miteinander verriegelt. Erdbeben ereignen sich, wenn spröde Gesteine ​​diese elastische Belastung lösen und in ihren entspannten, ungespannten Zustand zurückkehren. (Wenn Sie Erdbeben als "elastische Spannungsfreisetzung in spröden Gesteinen" verstehen, haben Sie den Verstand eines Geophysikers.)

Die nächste Zutat in diesem Bild ist die zweite Kraft, die den Fehler blockiert: Druck, der durch das Gewicht der Steine ​​erzeugt wird. Je größer das ist lithostatischer Druck, desto mehr Belastung kann sich der Fehler ansammeln.

Kriechen Sie in aller Kürze

Jetzt können wir das Kriechen von Fehlern nachvollziehen: Es geschieht in der Nähe der Oberfläche, wo der lithostatische Druck niedrig genug ist, um den Fehler nicht zu blockieren. Abhängig vom Gleichgewicht zwischen gesperrten und entsperrten Zonen kann die Kriechgeschwindigkeit variieren. Sorgfältige Untersuchungen des Fehlerkriechens können uns Hinweise darauf geben, wo sich die gesperrten Zonen darunter befinden. Daraus können wir Hinweise gewinnen, wie sich die tektonische Belastung entlang eines Fehlers aufbaut, und vielleicht sogar einen Einblick gewinnen, welche Art von Erdbeben kommen könnte.

Das Messen des Kriechens ist eine komplizierte Kunst, da es in der Nähe der Oberfläche auftritt. Zu den vielen Streikschlupffehlern Kaliforniens zählen mehrere, die sich schleichen. Dazu gehören die Verwerfung Hayward im Osten der Bucht von San Francisco, die Verwerfung Calaveras im Süden, das kriechende Segment der Verwerfung San Andreas in Zentralkalifornien und ein Teil der Verwerfung Garlock in Südkalifornien. (Kriechfehler sind jedoch in der Regel selten.) Die Messungen werden durch wiederholte Vermessungen entlang dauerhafter Markierungen durchgeführt. Diese können so einfach sein wie eine Reihe von Nägeln auf einem Straßenbelag oder so aufwändig wie in Tunneln eingebaute Kriechmesser. An den meisten Standorten treten Kriechströme auf, wenn in Kalifornien Feuchtigkeit von Stürmen in den Boden eindringt, was die Winterregenzeit bedeutet.

Kriecheffekt bei Erdbeben

Bei der Hayward-Verwerfung betragen die Kriechraten nicht mehr als einige Millimeter pro Jahr. Sogar das Maximum ist nur ein Bruchteil der gesamten tektonischen Bewegung, und die flachen Zonen, die kriechen, würden in erster Linie niemals viel Dehnungsenergie sammeln. Die Größe der Sperrzone überwiegt bei den dortigen Kriechzonen. Wenn also ein Erdbeben, das im Durchschnitt alle 200 Jahre zu erwarten ist, einige Jahre später eintritt, weil das Kriechen etwas weniger anstrengend ist, konnte niemand sagen.

Das kriechende Segment der Verwerfung von San Andreas ist ungewöhnlich. Es wurden noch nie große Erdbeben registriert. Es ist ein Teil der etwa 150 Kilometer langen Verwerfung, die sich mit etwa 28 Millimetern pro Jahr kriecht und anscheinend nur kleine Sperrzonen aufweist. Warum ist ein wissenschaftliches Rätsel. Die Forscher untersuchen andere Faktoren, die den Fehler möglicherweise schmieren. Ein Faktor kann das Vorhandensein von reichlich vorhandenem Ton oder Serpentinitgestein entlang der Verwerfungszone sein. Ein weiterer Faktor kann Grundwasser sein, das in Sedimentporen eingeschlossen ist. Und nur um die Dinge etwas komplexer zu machen, kann es sein, dass das Kriechen eine vorübergehende Sache ist, die zeitlich auf den frühen Teil des Erdbebenzyklus begrenzt ist. Obwohl Forscher lange geglaubt haben, dass der kriechende Abschnitt die Ausbreitung großer Brüche verhindern könnte, haben neuere Studien dies in Zweifel gezogen.

Das SAFOD-Bohrprojekt hat es geschafft, das Gestein direkt an der Verwerfung von San Andreas in seinem kriechenden Abschnitt in einer Tiefe von fast 3 Kilometern zu beproben. Als die Kerne zum ersten Mal enthüllt wurden, war das Vorhandensein von Serpentinit offensichtlich. Im Labor zeigten Hochdrucktests des Kernmaterials, dass es aufgrund des Vorhandenseins eines Tonminerals namens Saponit sehr schwach war. Saponit bildet sich dort, wo Serpentinit auf gewöhnliches Sedimentgestein trifft und mit diesem reagiert. Ton fängt sehr effektiv Porenwasser ein. Wie so oft in der Geowissenschaft scheint jeder recht zu haben.