Abstract

Solange wir nicht verstehen, wie Verwerfungen kriechen, verstehen wir auch nicht, wie sie Erdbeben erzeugen. Der größte Teil der Physik und Geologie des Kriechens bei niedrigen Temperaturen ist jedoch nicht bekannt. Es gibt zwei Arten von Niedertemperaturkriechen: schwaches Kriechen von glatten Verwerfungen und starkes Kriechen von rauen Verwerfungen, mit einem Spektrum von Zwischenformen dazwischen. Die meisten konzeptionellen und numerischen Modelle befassen sich mit dem schwachen Kriechen, wobei von einer sehr glatten Verwerfung mit einer Furche ausgegangen wird, die typischerweise durch wasserhaltige Mineralien geschwächt ist (Harris, 2017). Weniger bekannt ist das starke Kriechen. In Subduktionszonen scheint starkes Kriechen üblich zu sein und wird oft mit der Subduktion großer geometrischer Unregelmäßigkeiten wie Seeberge und aseismische Rücken in Verbindung gebracht (Wang und Bilek, 2014). Diese Unregelmäßigkeiten erzeugen Bruchsysteme, da sie auf den Widerstand von sprödem Gestein stoßen. Das daraus resultierende heterogene Spannungs- und Strukturumfeld macht es sehr schwierig, die Verwerfung zu blockieren. Das geodätisch beobachtete Kriechen unter solchen Bedingungen wird durch die komplexe Verformung einer 3D-Schadenszone erreicht. Stark kriechende Verwerfungen leiten mehr Wärme ab als Verwerfungen, die große Erdbeben verursachen (Gao und Wang, 2014). Obwohl eine integrierte Reibungsfestigkeit der Verwerfung immer noch ein nützliches Konzept ist, unterscheidet sich der Kriechmechanismus stark vom Reibungsgleiten einer geschwindigkeitsverstärkenden glatten Verwerfung. Kataklase und Drucklösungskriechen in den Bruchsystemen müssen wichtige Prozesse beim starken Kriechen sein. Starkes Kriechen ist zwangsläufig instationär und erzeugt kleine und mittlere Erdbeben. Starkes Kriechen einer Megathrust kann auch das Auftreten einer ganz besonderen Art von schwachem Kriechen begünstigen – episodisches langsames Gleiten um die Mantelkeilecke, begleitet von Tremor (ETS). Ein Beispiel dafür ist Hikurangi, wo starkes Kriechen dazu führt, dass der Reibungs-/Viskositätsübergang entlang der Plattengrenzfläche viel flacher als die Mantelkeilecke ist, eine notwendige Bedingung für ETS (Gao und Wang, 2017). Gao und Wang (2014), Strength of stick-slip and creeping subduction megathrusts from heat flow observations, Science. Gao und Wang (2017), Rheological separation of the megathrust seismogenic zone and Episodic Tremor and Slip, Nature. Harris (2017), Large earthquakes and creeping faults, Rev. Geophys. Wang und Bilek (2014), Fault creep caused by subduction of rough seafloor relief, Tectonophysics.