Professor Foster leitet ein Gemeinschaftsprojekt mit der University of Hawaii und dem Scripps Institute of Oceanography, bei dem ein geodätisches Netzwerk am Meeresboden an der unterseeischen Flanke des Vulkans Kilauea auf Hawaii eingerichtet werden soll. Im Rahmen des 2 Millionen US-Dollar teuren Projekts, das von der US National Science Foundation finanziert wird, werden vier GNSS-A-Standorte eingerichtet, um die horizontalen Verschiebungsraten entlang eines Profils über der Dekollinierung von Kīlauea zu messen. Jeder Standort wird über ein Absolutdruckmessgerät verfügen, das jede vorübergehende vertikale Komponente misst.
Südflanke des Kīlauea und Einsatzplan. Oben: Horizontale GPS-Geschwindigkeiten (schwarze Pfeile); vertikale Geschwindigkeitskonturen (violett); interpretierte Bereiche langsamer Rutschbewegungen (rot und gelb gefüllte Konturbereiche); Kampagnen-Druck-Benchmarks (rote Quadrate); Standorte der GPS-Akustiksensoren von 2000–2004 (weiße Quadrate). Seismizität wird als graue Punkte dargestellt, Ereignisse > M5,5 als Wasserballons. Die Standorte unserer neuen GNSS-A-Standorte sind als rote Kreise mit schwarzen Zentren dargestellt. Transparente Kästchen zeigen ungefähre Lösungen der Verwerfungsebene für aseismisches Kriechen (grau) und den Erdbeben der Stärke 7,2 von 2018 (weiß) an. Wichtige Beobachtungen am Kīlauea: 1) Ozeanwärts gerichtete horizontale geodätische Geschwindigkeiten für GNSS-Flankenstandorte; 2) Hebung der subaerischen Flanke; 3) Verhältnis der horizontalen zur vertikalen Geschwindigkeit beträgt ~3-4; 4) Horizontale Geschwindigkeiten fallen landwärts der Riftzonen schnell auf null ab; 5) Geodäsie des Meeresbodens beobachtete zwischen 2000 und 2004 eine Hebung von ca. 9 cm/Jahr; 6) Persistentes Band von Mikroseismizität seewärts der Riftzonen; 7) M5+-Epizentren östlich von langsamen Rutschereignissen und größten säkularen Geschwindigkeiten. Unten: Querschnitt mit vertikalen Raten von GNSS- und Kampagnen-Druckmessungen (graue Pfeile) und mittleren vertikalen SSE-Bewegungen (rote Pfeile). Modell 1 stellt die Bedingungen dar, die in den meisten veröffentlichten Modellen des geodätisch beobachteten aseismischen Kriechens von Verwerfungen impliziert sind (schwarze Linie), und stimmt mit den Daten der Meeresbodendruckkampagne überein. Modell 2 ist ein alternatives konzeptionelles Modell, das besser mit den Erdbebendaten und unserem sich entwickelnden Verständnis des Verhaltens von Ablösungsverwerfungen übereinstimmt. / James Foster
Darüber hinaus werden wir eine Kampagne zur Messung des Umgebungsdrucks des Meerwassers durchführen, bei der zuvor im Jahr 2004 gemessene Referenzwerte erneut gemessen werden, um die kumulative vertikale Hebung der letzten 20 Jahre in derselben Region und im selben Zeitfenster zu erfassen, die regelmäßige langsame, ein schweres Erdbeben der Stärke MW 7,2, anhaltendes aseismisches Kriechen an der Verwerfung und eine Druckänderung innerhalb des magmatischen Systems des Kīlauea nach der dramatischen Eruption und dem Gipfeleinsturz im Jahr 2018. Eine wiederholte Druckmessung während der Erholungsfahrt wird die Hebungsraten über die Dauer dieses Projekts liefern, während der wir nur aseismisches Kriechen als aktiven Verwerfungsprozess erwarten. Dieses Projekt wird eine zeitliche Ansicht des dreidimensionalen Deformationsfeldes unter Wasser erfassen und die folgenden wissenschaftlichen und Gefahrenbewertungsziele ansprechen:
- 1) Wie ist die Geometrie des Verwerfungssystems vor der Küste?
- 2) Wo tritt Gleiten im Zusammenhang mit Erdbeben, interseismischem Kriechen und Slow-Slip-Ereignissen (SSE) auf?
- 3) Welche Prozesse steuern die Spannungsübertragung innerhalb des Offshore-Verwerfungssystems?
- 4) Wie reagieren diese tektonischen Prozesse auf vulkanische Ereignisse oder wirken sich auf diese aus?
James Foster
Prof. Dr.Lehrstuhl Geodätische Raumverfahren