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Projekt
Geomechanische Untersuchungen zur Reibungsstabilität der DFDP Gesteinproben aus der Alpinen Verwerfung, Neuseeland
Antragsteller
Dr. Matt Ikari, Ph.D.
Fachliche Zuordnung
Paläontologie
Förderung
Förderung von 2015 bis 2017
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 270882886
Die Alpine Verwerfung ist eine auf der Südinsel Neuseelands gelegene dextrale Blattverschiebung mit einer Aufschiebungskomponente. Als Folge der anhaltenden Aktivität der Störung kam es in jüngster Vergangenheit wiederholt zu Erdbeben. Das Deep Fault Drilling Project (DFDP) im Rahmen des ICDP Bohrprograms ist in seiner Art einzigartig, da mit der Alpinen Verwerfung eine Störungsfläche beprobt werden soll, an der Erdbeben in naher Zukunft zu erwarten sind. Bisherige Studien haben gezeigt, dass die Störung vermutlich bis zur Erdoberfläche hin instabil reibungsgleitend und der geothermische Gradient sehr hoch ist, was womöglich ein höheres Gefahrenpotential zukünftiger Erdbeben bedeuten könnte. In Phase 1 des DFDP wurden bereits zwei flache Bohrungen abgeteuft von denen uns insgesamt ~40 Proben, bestehend aus Bohrklein und intakten Bohrkernabschnitten, vorliegen. Das Probenmaterial umfasst die wichtigsten Lithologien des Nebengesteins als auch der Hauptverwerfungszone. Im Rahmen der bevorstehenden Phase 2 des DFDP im Herbst dieses Jahres, planen wir das bestehende Probeninventar zu vervollständigen bzw. zu erweitern. Im Zusammenspiel mit den bereits vorhandenen Proben soll durch Laborexperimente ein möglichst umfassendes Bild zur Gesteinsfestigkeit und Reibungsstabilität in Abhängigkeit zu Druck, Temperatur und Reibungsgeschwindigkeit gewonnen werden. Folgende Fragen sollen dadurch im Rahmen des beantragten Projektes beantwortet werden: (1) Ist die Alpine Verwerfung über die ganze Teufe von einigen Kilometern bis zur Erdoberfläche instabil reibungsgleitend? (2) Welchen Einfluss hat der hohe geothermische Gradient im Bereich der Alpinen Verwerfung auf Gesteinscharakteristika und mechanische Eigenschaften? (3) Wie verhält sich das Reibungsverhalten der Alpinen Verwerfung im Vergleich zu anderen wichtigen Störungszonen? Das mechanische Verhalten Gesteinsproben soll daher in umfangreichen Direktschertests untersucht werden. Dazu werden im Labor die Bedingungen hergestellt, die nahe der Erdoberfläche herrschen bis hinunter in den Bereich der Seismogenese in einigen Kilometern Teufe. Die Tests werden Temperaturbedingungen bis zu 240°C beinhalten und ein großes Spektrum an Reibungsgeschwindigkeiten bis hin zu koseismischem Versatz (m/s). Zudem werden Versuche an pulverisiertem Bohrklein als auch an intakten Bohrkernproben durchgeführt. Mit unserem Forschungsprojekt werden wir daher einen wichtigen Teil dazu beitragen, die übergeordnete Fragestellung des DFDP zu beantworten: Wie sind die in-situ Bedingungen und Gesteinseigenschafften, vor der Genese und Ausbreitung eines zukünftigen Starkbebens entlang einer kontinentalen Plattengrenze?
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