Förderprojekte

Förderbeginn 01.01.2011

Zeitliche Rekonstruktion von Erdbeben unter Verwendung von Lumineszenz Datierungsverfahren

Dr. Markus Fuchs
Universität Bayreuth
Lehrstuhl für Geomorphologie

Prof. Thomas K. Rockwell
San Diego State University
Department of Geological Sciences

Erdbeben stellen eine bedeutende Naturgefahr weltweit dar. In diesem Zusammenhang ist auf dem Gebiet der Gefahrenabschätzung das Wissen über das zeitliche Auftreten von Erdbeben von fundamentaler Bedeutung. Im Allgemeinen wird die Abschätzung von Wiederkehrintervallen von Erdbeben an bestimmten Störungen durchgeführt, wobei die mit historischen Erdbeben in Zusammenhang stehenden Sedimente untersucht werden. Die optisch stimulierte Lumineszenz (OSL) bietet dabei die Möglichkeit, das Auftreten ehemaliger Erdbeben zeitlich zu bestimmen. Es ist allerdings fraglich, in wieweit das Lumineszenzsignal der Sedimente durch den durch Erdbeben verursachte Druck zurückgestellt wird. Um das Potential der OSL Datierung für die Rekonstruktion von Paläoerdbeben zu testen, werden Proben von verschiedenen Störungszonen in Kalifornien analysiert. Dies beinhaltet auch Analysen am Bayerischen Geoinstitut, das eine weltweit einzigartige Druckpresse in Betrieb hat.

Abschlussbericht
Die Untersuchungen konzentrierten sich auf zwei Standorte in Kalifornien, das Imperial Störungssystem (IFS) östlich von San Diego in Südkalifornien, und das Camarillo Störungssystem unweit von Santa Barbara, ebenfalls in Südkalifornien. An dem IFS wurden insgesamt sieben (7) Sedimentproben für die Datierung mittels optisch stimulierter Lumineszenz (OSL) genommen, an dem CFB wurden 14 Proben genommen, die mittels OSL und IRSL (infrarot stimulierter Lumineszenz) datiert wurden. Die Proben stellen kolluviale und alluviale Sedimente dar und können im Zusammenhang mit der jungquartären Störungsaktivität der nahegelegenen Störungen gebracht werden. Alle Proben wurden in dem Lumineszenzlabor der Universität Bayreuth aufbereitet und analysiert.

Erste Ergebnisse lassen das große Potential der Lumineszenzdatierung erkennen, um vergangene Störungsaktivitäten und damit historischen Erdbeben zu rekonstruieren. Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass die erfolgreiche Datierung von Sedimenten abhängig ist von der Identifikation von alluvialen und kolluvialen Sedimenten, die im Zusammenhang mit Störungsaktivitäten stehen. Dieser geomorphologische Prozess des Transportes und der Sedimentation erlaubt die Rückstellung des Lumineszenzsignals und somit die Datierung der Störungsaktivität. Sedimente die nicht transportiert und damit gebleicht wurden, weisen höhere Lumineszenzalter als die zu erwartenden auf. Druck, der durch die Störungsaktivität versursacht wurde, scheint nicht auszureichen, um das Luminszenzsignal zurück zu stellen. Diese Untersuchungen sind allerdings noch im Gange und abschließende Aussagen zu dem Einfluss von Druck auf die Rückstellung des Lumineszenzsignals können aktuell noch nicht gemacht werden.

In Zukunft werden die US amerikanischen und deutschen Labore ihre erfolgreiche Kooperation auf dem Gebiet der Lumineszenzdatierung von Sedimenten zur Rekonstruktion von tektonischen Störungsereignissen und den damit verbundenen Erdbeben fortsetzen. Der Erfolg der Kooperation ist bereits durch die Publikation von zwei Fachartikeln in peer-reviewed Zeitschriften (Lithosphere 2012) dokumentiert.