Seismotektonische Untersuchungen im Gebiet des Lake Magadi, Kenia
- Zusammenfassung der Diplomarbeit -

Physische Übersicht von Ostafrika.

Die Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Seismotektonik des Lake Magadi-Gebietes im südlichen Gregory Rift, Kenia (schwarz umrandet in obiger Abbildung). In einer achtmonatigen Meßkampagne wurde ein Netz aus seismologischen Meßstationen installiert. Im Zeitraum November 1997 bis Juni 1998 wurden über 5500 Beben aufgezeichnet, von denen 1174 im Arbeitsgebiet lokalisierbar sind. Neben einer gleichmäßigen Verteilung der Epizentren über das Gebiet konnte vor allem ab Mai 1998 eine starke Schwarmaktivität nördlich des Lake Magadi festgestellt werden. Die Schwärme bilden ein Bebencluster mit linearer NNE-SSW-Erstreckung in direkter Verlängerung des Sees (siehe unten). Die Hypozentren des Clusters konnten mit Tiefenlagen zwischen 0 km und 9 km bestimmt werden. Im Profil bilden sie eine steil nach WNW einfallende Ebene. Die Hypozentren der übrigen Beben im Gebiet liegen in Tiefen zwischen 7 km und 27 km. Die gemessenen Magnituden decken den Bereich bis M_L=4.1 ab. Magnituden größer als 3.5 kommen ausschließlich im Cluster vor. Hier führte ein stärkeres Beben im Mai 1998 zur Ausbildung eines Bruchs an der Oberfläche, der das gleiche Streichen wie das Cluster aufweist und an dessen östlicher Seite liegt. Für das Cluster konnte eine Epizentrenwanderung von Süden nach Norden während der Monate Mai und Juni 1998 nachgewiesen werden.

Stationsnetz im Magadi-Gebiet und ausgewählte Epizentren aus dem Zeitraum Nov.`97 - Jun.´98.

Mit einem reduzierten Datensatz von gut lokalisierten Beben wurden unter Zuhilfenahme von A_P/A_S-Amplitudenverhältnissen und s-Polarisationswinkeln Herdflächenlösungen durchgeführt. Für das gesamte Arbeitsgebiet wurden 96 Einzellösungen, für das Cluster 2 kumulative Lösungen erstellt. In die kumulativen Herdflächenlösungen flossen die Daten von insgesamt 230 lokalisierten Beben ein. Die meisten Streichrichtungen der Herdflächen liegen zwischen 0° und 30°, mit einem Maximum bei 10-20° (siehe unten). Untergeordnet treten die durch präkambrische Lineamente vorgegebene NNW-Richtung (160-170°), sowie die senkrecht zur Riftachse streichende E-W-Richtung (um 90°) auf. Die Extensionsrichtung wurde durch die Lage der T-Achsen mit ca. 100-105° (WNW-ESE) bestimmt und ist damit senkrecht zum Streichen der meisten Störungen ausgerichtet. Die Herdmechanismen zeigen überwiegend Abschiebungen und Vertikalverwerfungen. Die P-Achsen tauchen daher meist steil ab, während die T-Achsen annähernd horizontal liegen. Die kumulative Herdflächenlösung des Clusters (siehe unten) zeigt eine NNE streichende, mit 65° nach WNW einfallende Fläche mit Abschiebungscharakter. Die Verschiebung auf der Fläche erfolgt nach Westen (270°).

Verteilung der Herdflächenlösungen im Magadi-Gebiet in Form von sog. “Beachballs”.
Schwarz bedeutet Kompression, weiß Dilatation im Erstausschlag der p-Welle.

Kumulative Herdflächenlösung für das Bebencluster nördliche des Lake Magadi.
Schwarze Punkte stehen für Kompression, rote Kreise für Dilatation.
Die P- und T-Achsen sind im Diagramm grün dargestellt.

(A) Verteilung der Spannungsachsen (Wulf-Netz) im Magadi-Gebiet, ermittelt aus Herdflächenlösungen.
(B) Resultierende Extensionsrichtung (mittlere Lage der T-Achsen). (C) Vorherrschende Streichrichtungen der Herdflächen. (D) Verteilung der Dislokationsvektoren (Wulf-Netz).

Aufgrund der tiefen Hypozentrenlagen im Süden des Arbeitsgebietes wird auf eine nach Süden abtauchende Übergangszone zwischen spröder und duktiler Kruste geschlossen. Die cut-off depth liegt danach im Norden des Magadi-Gebietes bei 15-17 km, im Süden bei 20-22 km. Zum Vergleich wird ihre Lage am Lake Bogoria bei etwa 14 km vermutet.

Die Kruste unterhalb des Bebenclusters (> 9 km) scheint frei von Beben zu sein. Die cut-off depth steigt dadurch unter dem Lake Magadi stark an und bildet eine lokale Aufwölbung. Die Ergebnisse einer parallel angefertigten 3D-Tomographie zeigen eine Zone erhöhter v_P-Geschwindigkeit unterhalb des Lake Magadi, in einer Tiefe zwischen 3 km und 10 km. Diese Ergebnisse deuten auf die Platznahme eines Materials höherer Dichte hin, das seinen Ursprung im oberen Erdmantel haben könnte. Unterhalb 10 km könnte dieses Material noch duktile Eigenschaften besitzen, was die Abwesenheit von Beben erklärt. Oberhalb 10 km muß es bereits erstarrt sein und bewirkt die positive Geschwindigkeitsanomalie. Die Anomalie hat vermutlich die Ausmaße eines Dykes, der sich an den tektonischen Strukturen des Magadi-Gebietes orientiert und unter dem Lake Magadi liegt. Durch aktiven Druck von unten wurden vermutlich die Bebenschwärme ausgelöst. Im Nordteil des Lake Magadi zirkulieren Fluide, die im Flachbereich (0-3 km) die v_P- und insbesondere die v_S-Geschwindigkeit herabsetzen und den Spannungsaufbau verhindern. Hiermit kann das scharfe südliche Abschneiden des Bebenclusters am Nordrand des Lake Magadi erklärt werden. Der Focus des Spannungsaufbaus wird am Nordrand des Lake Magadi vermutet.