Active tectonics of the Zagros front

Fathian Baneh, Aram; Reicherter, Klaus (Thesis advisor); Back, Stefan (Thesis advisor); Salvi, Stefano (Thesis advisor); Nazari, Hamid (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2022, 2023)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2022

Kurzfassung

Die nordwärts gerichtete Bewegung der arabischen Platte hat zur Bildung des Zagros-Orogens, einem der tektonisch aktivsten intrakontinentalen Falten-und Überschiebungsgürtel der Erde, geführt. Die anhaltende hohe Konvergenzrate führt zu einer bemerkenswerten seismischen und aseismischen Krustendeformation im gesamten Zagros. Diese Arbeit befasst sich mit der Krustendeformation und der aktiven Tektonik innerhalb der Zagros-Front mit einem multidisziplinären Ansatz, der sowohl Remote Sensing Methoden, wie Interferometrisches Synthetisches Aperture Radar (InSAR), als auch Seismologie und die Interpretation seismischer Daten, Erdbebengeologie und tektonische Geomorphologie und quartäre Geochronologie umfasst. Um eine genaue, quantitative Messung der tektonisch aktiven Zagros-Front zu erhalten, wurden in dieser Arbeit Stapel von SAR-Bildern verarbeitet, um die Mechanismen der Spannungsakkumulation entlang der aktiven Verwerfungen zu modellieren. Die Standard-Zweipass-Differential-SAR-Interferometrie (DInSAR) und die Small Baseline Subset (SBAS) InSAR-Methode (Berardino et al., 2002) wurde verwendet, um eine große Anzahl von SAR-Bildern zu verarbeiten, um die koseismische und postseismische Deformation zu messen, die auf die bezeichneten Erdbeben zurückzuführen sind, (Azgeleh-, Tazehabad- und Sarpol-e Zahab-Erdbeben in Kapitel 3 und Kapitel 6 sowie das Shonbeh- Erdbeben in Kapitel 5 und das Fin-Erdbeben in Kapitel 7).Kapitel 3 und Kapitel 6 befassen sich mit dem größten Erdbeben im Zagros—dem Azgeleh Ereignis—und der anschließenden seismischen Sequenz mit mehr als 630 Todesopfern und enormen zerstörerischen Auswirkungen auf ein großes Gebiet an der iranisch-irakischen Grenze. Mit einem starken Fokus auf die Anwendung von SAR-Daten werden drei signifikante Erdbeben und die entsprechende postseismische Phase unter Verwendung der Daten unseres exklusiven, temporären lokalen seismischen Stationsnetzwerks analysiert. Eine komplexe Verwerfung die an der seismischen Sequenz beteiligt ist, wird erstmals beschrieben und studiert. Darüber hinaus wird die Existenz eines bislang unerkannten NE-SW-Trends für dextrale und eines E-W-Trends für sinistrale Verwerfungen im nordwestlichen Zagros vorgestellt. Neben den Merkmalen der seismischen Quellen, die für die Bewertung der seismischen Gefährdung von großer Bedeutung sind, werden auch die Coulomb-Spannungsänderungen in der Region erörtert und auf einige potenzielle Gebiete ausgewiesen, in denen die Wahrscheinlichkeit künftiger Erdbeben besteht. Das Bushehr-Gebiet (Kapitel 4) ist ein einzigartiges Lehrbuchbeispiel für einen Falten-und Überschiebungsgürtel, in dem gleichzeitig Hebung, Faltung, Verwerfungen und synkinematische Offshore-Sedimentation auftritt. Detaillierte morphotektonische und quartäre Karten des Bushehr-Gebiets zeigen diese junge tektonische Aktivität mit geomorphologischen Markern, die mit neu identifizierten aktiven Verwerfungen und jungen quartären Faltungen in diesem Gebiet in Verbindung stehen, wie z. B. die jüngste und frontale aktive Strukturen im Zagros-Falten-und Überschiebungsgürtel. Mithilfe von RTK-GNSS/GPS-Vermessungen und Geochronologie werden die Versatzraten der Verwerfungen und die Hebungsrate auf der Bushehr-Halbinsel bestimmt. Die seismischen Offshore-2D-Reflexionsdaten zeigen deutlich die subtile und junge Faltung im Persischen Golf. Durch die Integration der Onshore- und Offshore-Daten wird die quartäre und kinematische Entwicklung der abgeschnittenen und angehobenen Strukturen im Bushehr-Gebiet, das sich im Tiefland des Zagros-Vorfeldes befindet, analysiert und quantifiziert. Einige der reaktivierten panafrikanischen Verwerfungen innerhalb der Zagros-Front betreffen auch das Basement. Die Khanaqin-Verwerfung (Kapitel 3) und das Kazerun-Qatar-Lineament (Kapitel 4) kontrollieren die westlichen Grenzen des Lurestan-Bogens bzw. des Fars-Bogens. Diese Studie gibt einen regionalen Überblick über die Verbindung der identifizierten aktiven Strukturen mit den N-S-orientierten Querverwerfungen, die die Indenter-Tektonik im Zagros umreißen. Die Darang-Verwerfung (Kapitel 5), die in der seismischen Sequenz von Shonbeh identifiziert wurde, ist eine weitere N-S-orientierte Strike-Slip-Verwerfung, die sich östlich des Kazerun-Qatar-Lineaments erstreckt. Die Studie über das Shonbeh-Erdbeben vom 9. April 2013 und die entsprechende seismische Sequenz bildet Kapitel 5. Die koseismischen und postseismischen Deformationsfelder werden quantifiziert und die seismische Quellen, die durch die Verlagerung und die Herdflächenlösungen der Nachbeben bestätigt werden, lokalisiert. Sie wurden von einem lokalen seismischen Stationsnetz aufgezeichnet, das auf eine komplexe Verwerfung in der seismischen Sequenz hindeutet. Das Fin-Doublet-Erdbeben (Kapitel 7) in der östlichsten Ecke des Zagros Simply Folded Belt (SFB) wird mithilfe von InSAR- und Rückprojektionsanalysen untersucht und die Merkmale der Haupt- und Unterbeben im östlichen Ende des Zagros-Falten-und Überschiebungsgebirges charakterisiert. Zusammenfassend werden in dieser Studie die Daten und Ergebnisse auf regionaler Ebene synthetisiert und die Indenter- und "escape"-Tektonik im Zagros mit modernen Methoden beschrieben. Die These zeigt eine erfolgreiche Anwendung und Integration von InSAR, Seismologie und Neotektonik, um die kartierten und nicht kartierten aktiven tektonischen Strukturen (z.B. Verwerfungen) zu charakterisieren und Hypothesen über die Interaktion der identifizierten Quellen mit der heutigen Morphologie innerhalb der Deformationsfront des Zagros-Orogens aufzustellen.

Einrichtungen

• Fachgruppe für Geowissenschaften und Geographie [530000]
• Lehr- und Forschungsgebiet Neotektonik und Georisiken [531320]