Wie die Türkiye-Erdbeben im Februar 2023 zu heftigen Erschütterungen führten

Drei Studien jetzt veröffentlicht in Der seismische Rekord (TSR) bieten einen ersten Blick auf die Erdbeben vom 6. Februar 2023 in Süd-Zentral-Türkiye und Nordwestsyrien, einschließlich der Frage, wie, wo und wie schnell die Erdbeben ausbrachen und wie sie sich zu einem „verheerenden Wams“ zusammenfügten und schädliche Bodenerschütterungen verursachten.

Die beiden Erdbeben mit einer Stärke von 7,8, gefolgt von einer Stärke von 7,6 etwa neun Stunden später, ereigneten sich an der tektonisch aktiven und komplexen Verbindungsstelle zwischen der anatolischen, arabischen und afrikanischen Platte entlang der Ostanatolischen Verwerfung (EAF). Die jüngsten großen Erdbeben ereigneten sich an der Nordanatolischen Verwerfung in Türkiye, während es in den letzten 50 Jahren nur drei mittelgroße Erdbeben – das größte mit einer Stärke von 6,8 – auf der EAF gab.

Erste Analysen von Bruch und Nachbeben

Das Epizentrum des ersten Hauptbebens der Stärke 7,8 liegt etwa 15 Kilometer östlich des EAF. Das Epizentrum des zweiten Erdbebens der Stärke 7,6 liegt in der Sürgü-Misis-Verwerfungszone (SMFZ), etwa 90 Kilometer nördlich des ersten Erdbebens.

Das erste Erdbeben riss die EAF beidseitig (in zwei verschiedenen Richtungen vom Epizentrum weg) über eine Verwerfungslänge von etwa 350 Kilometern (einschließlich Nachbeben) in 80 Sekunden auf und verursachte laut einer Analyse von P. einen Oberflächenverwerfungsversatz von mehr als sechs Metern . Martin Mai von der King Abdullah University of Science and Technology und Kollegen. Sie stellen fest, dass das zweite Erdbeben innerhalb von 35 Sekunden auch beidseitig über etwa 170 Kilometer (einschließlich Nachbeben) brach, mit einem Versatz von mehr als sieben Metern an der Oberfläche.

Eine von Gesa M. Petersen vom Helmholtz-Zentrum Potsdam (GFZ) durchgeführte Analyse legt nahe, dass das erste Hauptbeben innerhalb von 117 Sekunden in mehreren Phasen bis zu 560 Kilometer weit ausbrach, während das zweite Erdbeben innerhalb von 32 Sekunden etwa 115 Kilometer weit ausbrach Nachbeben verteilten sich über etwa 160 Kilometer der SMFZ.

In dieser Studie verfolgten die Forscher die Bruchrichtung jedes Erdbebens und zeigten, dass das erste mehrere Richtungsphasen und einen segmentierten Bruch umfasste. Ihre Analyse von Hauptbeben und Nachbeben lieferte neue Details darüber, wie EAF und SMFZ einen bisher nicht kartierten Verwerfungsabschnitt in der Nähe der türkischen Stadt Malatya aufbrachen und beleuchteten.

In ihrem TSR Dara E. Goldberg vom US Geological Survey und ihre Kollegen stützten sich in ihrem Artikel auf optische und Radarbilder, die in den ersten Tagen nach Beginn der Sequenz verfügbar waren, um die Bruchspur zu klären. Als neue Bilder verfügbar wurden, aktualisierte das National Earthquake Information Center (NEIC) des US Geological Survey die Quellencharakterisierung und Auswirkungsanalysen, um neue Erkenntnisse über das Ausmaß des Bruchs widerzuspiegeln. Insgesamt kartierte die Gruppe mehr als 340 Kilometer Bruch im Zusammenhang mit dem Hauptbeben und etwa 175 Kilometer Bruch im Zusammenhang mit dem darauffolgenden Ereignis.

Mai und Kollegen sagten, dass das Auftreten von zwei großen Erdbeben, die zeitlich so kurz aufeinandertreffen wie ein „Dublet“, ungewöhnlich sei, dass der erste Hauptbeben jedoch möglicherweise zu Spannungsveränderungen im Bereich des Epizentrums des zweiten Erdbebens geführt habe, die zum Ausfall des SMFZ geführt hätten.

Goldberg und Kollegen argumentieren, dass die Wahrscheinlichkeit, dass ein Erdbeben ein Dublett auslöst, statistisch bei etwa 7 % liegt, was darauf hindeutet, dass dieses Verhalten nicht ungewöhnlich ist.

Nachbeben der beiden Erdbeben zeigten eine Vielzahl von Mechanismen, darunter Streik-Schlupf-, Normal- und Überschiebungsfehler, sagten Petersen und Kollegen. Auf den nordöstlichen EAF-Segmenten und entlang des größten Teils der SMFZ werden Strike-Slip-Mechanismen beobachtet, die den beiden Hauptbeben ähneln, während das Team normale Verwerfungsnachbeben in den südwestlichen EAFZ-Segmenten sowie gehäuft am westlichen Ende der SMFZ beobachtete.

In Kombination mit der Art und Weise, wie der Bruchprozess zwischen verschiedenen Verwerfungssegmenten zu springen schien, schlagen Petersen und Kollegen vor, dass die Entwicklung der Bruchprozesse beim Türkiye-Erdbeben im Grad der Komplexität den Erdbeben in Denali (Alaska) von 2022 oder den Erdbeben in Kaikoura (Neuseeland) von 2016 ähnelt.

Schnelle Antwort

Das USGS NEIC charakterisiert schnell Erdbeben auf der ganzen Welt und seine Produkte wie ShakeMap und PAGER (Prompt Assessment of Global Earthquakes for Response) werden von Forschern oft unmittelbar nach einem großen Erdbeben gesucht, sagten Goldberg und Kollegen. Im Fall der Türkiye-Erdbeben verzeichnete der Datenverkehr auf den öffentlichen Erdbebenereignis-Webseiten des USGS in den 24 Stunden nach Beginn der Sequenz 1.035.364 Besuche.

Im Einklang mit ihrer Rolle als Indikator erster Ordnung dafür, wie Regierungsbehörden nach einem Erdbeben reagieren könnten, veröffentlichte NEIC seine erste ShakeMap für das Ereignis der Stärke 7,8 15,7 Minuten nach Beginn der Sequenz und seine PAGER-Bewertung 21,2 Minuten nach dem Erdbeben Laut Goldberg und Kollegen wurde die Ursprungszeit mit einem ähnlichen Zeitpunkt für das nachfolgende Ereignis festgelegt.

Details zur Bodenbewegung

Mai und Kollegen schreiben, dass starke Bewegungsaufzeichnungen, die während des ersten Hauptbebens gemacht wurden, ergaben, dass die maximale Bodenbeschleunigung (die maximale Bodenbeschleunigung, die während Erdbeben an einem bestimmten Ort auftritt) lokal bis zu 2 g erreichte. Dieses Maß entspricht einem extrem wahrgenommenen Zittern und einem sehr starken Schaden.

Der Bruch beider Erdbeben hörte abrupt auf, was zur Ausstrahlung starker seismischer Erschütterungen beigetragen haben könnte, stellen diese Forscher fest. Die Bodenbewegungen des zweiten Hauptbebens hätten dann Gebäude getroffen, die durch den ersten Hauptbeben geschwächt worden waren, und dadurch möglicherweise den Schaden und die Zerstörung erhöht.

PAGER, das Schadensschätzungsprodukt des US Geological Survey, hat wahrscheinlich die Auswirkungen der Sequenz als Ganzes unterschätzt, da es wiederholte Erschütterungen aufgrund von Nachbeben nicht berücksichtigt, schreiben Goldberg und Kollegen. Sie kommen zu dem Schluss, dass eine zusammengesetzte ShakeMap, die die maximale Erschütterungsintensität an jedem Ort für die gesamte Erdbebensequenz enthält, möglicherweise besser geeignet ist, um Verluste für diese schädliche Erdbebensequenz abzuschätzen.

Wenn eine zusammengesetzte ShakeMap als Eingabe für PAGER verwendet worden wäre, hätte PAGERs endgültige Bewertung der Sequenz insgesamt 30.000 Todesfälle und wirtschaftliche Verluste in Höhe von 51 Milliarden US-Dollar umfasst, sagten Goldberg und Kollegen.