Neue Karten von mehr als 1.000 tiefsitzenden Erdrutschen in den Puget Lowlands im US-Bundesstaat Washington liefern Hinweise auf das letzte große Erdbeben entlang der Seattle-Verwerfung vor etwa 1.100 Jahren – und enthalten möglicherweise auch Spuren älterer Erdbeben entlang der Verwerfung.
Häufungen von Erdrutschen bieten eine mögliche Aufzeichnung von Erdbeben, wenn Forscher bestimmen können, wann die Erdrutsche aufgetreten sind. Der neue Studie veröffentlicht in der Bulletin der Seismological Society of America kombiniert Informationen über den Standort dieser Erdrutsche im Puget Lowland mit neuen Daten, die aus der Messung der Oberflächenrauheit der Erdrutsche gewonnen wurden.
Die Kombination der Daten half Erich Herzig von der University of Washington und seinen Kollegen, starke Beweise für das letzte bekannte große Erdbeben der Seattle-Verwerfung zu finden, bei dem es sich vermutlich um ein Ereignis der Stärke 7 bis 7,5 handelte. (Eine aktuelle Studie deutete darauf hin, dass es zu diesem Zeitpunkt in der Region möglicherweise sogar ein Doppelbeben gegeben hat.)
Die Forscher verglichen ihre neue Erdrutschkarte mit Bodenbewegungen, die durch verschiedene Erdbebenszenarien der Seattle-Verwerfung erzeugt wurden. Sie fanden heraus, dass das Szenario, das am besten zu den Erdrutschhaufen passt, die stärksten Erschütterungen in einem West-Ost-Band von West-Seattle bis Mercer Island und den Klippen am Rande des Puget Sound erzeugt.
„Während andere Studien unser Verständnis der Gesamtstärke oder des Zeitpunkts des 1.100 Jahre alten Seattle-Verwerfungsbebens verfeinert haben, ist dies unseres Wissens nach die erste Studie, die versucht hat, die Orte starker Erschütterungen zu charakterisieren“, sagte Herzig.
Herzig und Kollegen entdeckten auch andere Erdrutschhaufen vor 4.600 bis 4.200 Jahren, vor 4.000 bis 3.800 Jahren, vor 2.800 bis 2.600 Jahren und vor 2.200 bis 2.000 Jahren, die Anzeichen älterer Seattle-Verwerfungserdbeben sein könnten.
Sie begannen mit der Kartierung von mehr als 1.000 tiefsitzenden Erdrutschen im gesamten Puget-Tiefland – tiefsitzend bezieht sich auf Erdrutsche, bei denen die Rutschebene unter den Wurzeln der Bäume liegt – und verwendeten dabei eine Technik namens Airborne Lidar.
„Airborne Lidar ist eine Technologie, bei der ein mit Lasern montiertes Flugzeug verwendet wird, um die Form der Landoberfläche im Detail zu messen, sogar durch die Vegetation hindurch“, erklärte Herzig. „In den letzten Jahren konnten mit dieser Technologie Karten mit einer Auflösung von einem Meter oder besser erstellt werden, was für die Messung der Rauheit, wie wir sie in der Arbeit tun, unerlässlich ist.“
Die Messung der Rauheit einer Erdrutschoberfläche sei eine relativ neue Technik, mit der Wissenschaftler das Alter eines Erdrutschs abschätzen, bemerkte er. Die allgemeine Idee ist, dass Bodenoberflächen nach der Massenbewegung von Gestein und Boden aufrauen, so dass Erdrutschablagerungen unmittelbar nach dem Erdrutsch am rauesten sind und mit der Zeit glatter werden. Durch die Modellierung dieser Beziehung zwischen Alter und Rauheit mit Informationen aus Erdrutschen, die mit anderen Mitteln wie der Kohlenstoffdatierung datiert wurden, können Forscher abschätzen, wann ein bestimmter Erdrutsch stattgefunden hat.
Für die Erdrutsche in der BSSA In ihrer Studie berechneten Herzig und Kollegen die Rauheit, indem sie Variationen der Landoberfläche in einem 15 Meter breiten Kreis maßen. Die Kohlenstoffdatierung von Holz einiger Erdrutsche lieferte Daten zur Kalibrierung des Erdrutschalters.
Die Forscher entdeckten räumliche Muster in den Erdrutschen, die mit den Bodenbewegungen korrelieren, die von Modellen der Erdbeben der Seattle-Verwerfung vorhergesagt wurden. Sie stellten außerdem fest, dass der Zeitpunkt der Erdrutsche im Puget-Tiefland besser zu einem Modell eines Erdrutschimpulses zum Zeitpunkt des letzten großen Erdbebens an der Seattle-Verwerfung passt, als zu einem Modell von Erdrutschen, die im Laufe der Zeit stetig auftreten.
Die Forscher sagten, ihre Methode biete eine leistungsstarke neue Möglichkeit, Informationen über vergangene Erdbeben aus Erdrutschdaten zu extrahieren.
„Diese Methode eignet sich am besten zum Verständnis von Landschaften mit Hügeln, die steil genug sind, um Erdrutsche zu erleiden, und in denen es selten, aber starke Erdbeben gibt“, sagte Herzig. „In den USA könnten das andere Standorte im Puget Lowlands-Gebiet oder Orte in der seismischen Zone von New Madrid bedeuten. Andere Standorte auf der ganzen Welt könnten ebenfalls interessant für die Untersuchung sein, wie zum Beispiel die Hinagu-Verwerfungszone in Japan oder der Hellenic Arc.“ in Griechenland.“
Mehr Informationen:
Erich Herzig et al., Evidence of Seattle Fault Earthquakes from Patterns in Deep-Seated Landslides, Bulletin der Seismological Society of America (2023). DOI: 10.1785/0120230079