(Science Objectives translation prepared by the German members of the PICTURES cruise)

Ziele der Fahrt

Der westliche Teil des südamerikanischen Kontinentes ist eine aktive Subduktionszone, an der sich die Nazca Platte mit einer Geschwindigkeit von etwa 7 cm im Jahr unter die südamerikanische Platte schiebt. Dieser Vorgang führt zu häufigen Erdbeben. Aufzeichnungen dieser Beben über lange Zeiträume ergab unter anderem, dass die Beben entlang der Subduktionszone nicht überall gleichmässig verteilt sind, sondern das sogenannte seismische Lücken („seimic gaps“) vorhanden sind. In diesen Lücken sind starke Erdbeben lange überfällig. Eine dieser Lücke im Grenzgebiet zwischen Chile und Peru wird mit dem „Integrated Plate boundary Observatory – Chile“ (kurz: IPOC) seit 2007 kontinuierlich überwacht. Mithilfe des Observatoriums wurden viele Daten über Erdbeben und den Spannungszustand der tektonischen Platten aufgezeichent. Damit konnten auch wichtige Erkenntinsse aus dem Stark-Beben in der Nähe von Iquique vom 1. April 2014 (Magnitude von 8,1) gewonnen werden: Trotz der starken Erschütterung wurde nämlich dabei nur der nördliche Teil der seismischen Lücke geschlossen, was eine im Süden weiterhin unter starker Spannung stehende Plattengrenze hinterlässt. Zwei Besonderheiten richteten die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler auf dieses Beben-Gebiet: (1) Eine ausgedehnte Zeitspanne mit Beben in den Monaten und Wochen vor dem Hauptbeben und (2) eine starke Korrelation zwischen diesen Vorbeben mit Veränderungen des lokalen Schwere- oder Gravitationsfeldes. Schwankungen im Schwerefeld deuten auf geologische Veränderungen in der Zusammensetzung der Erdkruste hin. Die Ziele des Projektes PICTURES sind deswegen darauf ausgerichtet, diese Veränderungen entlang der Region der seismischen Lücke zu finden und zu charakterisieren. Dazu werden geophysikalische Messtechniken eingesetzt, die der nicht-invasiven Abbildung des menschlichen Körpers ähneln, wie z.B. Ultra-sound oder tomographische Verfahren wie CAT-scans. Eine Kernfragestellung für die Wissrenschaflter ist dabei wie die ungewöhnlichen Änderungen im Schwerefeld hervorgerufen werden, und ob sie sich auf die Entstehung und Ausbreitung von Erdbeben auswirken.

Diese Abbildung zeigt auf der linken Seite die historische Abfolge von Erdbeben in Nord-Chile und Süd-Peru seit 1868. Die vertikalen Linien zeigen die vermutete Ausdehnung der Zone entlang der Plattengrenze, mit den stärksten Beben in rot eingefärbt. Auf der rechten Seite ist eine topographische Karte der Region um Iquique zu sehen. Die schwarze Linie mit Dreiecken zeigt die Plattengrenze und Bewegungsrichtung an (nach Osten). Die gefärbten Konturlinien vor der Küste von Iquique und Pisagua beschreiben die Laterlverschiebungen innerhalb des Erbebengebietes in Intervallen von je 1m. Die weiß-gestrichelte Linie zeigt das Segment, in dem die seismische Lücke geschlossen wurde und die weiße Linie im Anschluss die Bereiche, wo sie weiterhin besteht. Wäre die gesamte seismische Lücke während eines großen Erdbebens geschlossen worden, so wäre wahrscheinlich ein Beben mit einer Stärke über Magnitude 9 möglich gewesen.

-contributed by Michael Riedel, Jan Handel and Florian Petersen