Glatte Plattengrenzen - schlimme Erdbeben?

Erdbeben lassen sich messen, aber noch nicht vorhersagen. (Foto: Petrovich9/iStock)

Verwüstungen, ein gewaltiger Tsunami und schließlich hat das berühmt-berüchtigte Erdbeben von 2011 auch noch eine Reaktor-Katastrophe in Japan verursacht. Es gehörte zur Erdbeben-Kategorie mit einer Magnitude jenseits der Marke 8,5. Eine Studie legt nun nahe, dass solche starken Beben besonders im Bereich von vergleichsweise glatten Verläufen der Plattengrenzen auftreten. Wo die Reibungsflächen hingegen eher bucklig strukturiert sind, erreichen die Beben nicht diese gigantischen Ausmaße.

Unsere Erde ist keine starre Kugel: Dynamische Prozesse im Erdinneren treiben die sogenannte Plattentektonik an - die Bewegung von festen Erdplatten auf dem zähflüssigen Erdmantel. An vielen Grenzen dieser Platten drückt sich das Krustenmaterial aneinander vorbei. Das läuft natürlich nicht gerade wie geschmiert: Es bauen sich Spannungen auf, da sich die Platten bei der Bewegung verhaken. Wird dann die Grenze der Druckbelastung des Gesteins überschritten, entladen sich die aufgestauten Spannungen durch ruckartige Bewegungen der Erdkruste - es entsteht ein Erdbeben.

Wo Plattengrenzen "platt" sind...

"Es wird gemeinhin angenommen, dass manche Bereiche von Plattengrenzen besonders widerstandsfähig gegenüber Brüchen sind, so dass, wenn es dann doch losgeht, ein besonders großes Beben entsteht", sagt Quentin Bletery von der University of Oregon in Eugene. "Ich dachte, Variationen in den Strukturen der Bruchzonen könnten eine Rolle dabei spielen, also suchte ich nach solchen Besonderheiten", berichtet der Geologe. Er konzentrierte sich bei seinen Nachforschungen auf die Untersuchung von bekannten Strukturen im Rahmen der größten Subduktionszonen der Erde – wo sich eine Platte unter die andere schiebt.

"Ich berechnete die Wölbungsstrukturen entlang der wichtigsten Bruchgrenzen und verglich sie mit der Verteilung sehr großer Erdbeben, die sich in der Vergangenheit ereignet haben", erklärt Bletery. "Was ich festgestellt habe, war das Gegenteil von dem, was ich erwartet habe: Die besonders starken Beben treten bei Bruchzonen auf, wo die Wölbungsstrukturen eher regelmäßig und flach sind", so der Forscher. "Die Korrelation zu den Mega-Beben ist stark", bestätigt auch seine Co-Autorin Amanda Thomas. Ein klares Beispiel für flache Grenzstrukturen ist den Forschern zufolge die sogenannte Cascadia-Subduktionszone, die zwischen dem Nordende von Vancouver Island und dem nördlichen Kalifornien verläuft. Hier ereignete sich im Jahr 1700 ein Beben der Stärke 8,7 bis 9,2, das noch im entfernten Japan einen Tsunami verursachte.

Es kommt mehr ins Rutschen

Die Ergebnisse legen nahe, dass für die Entstehung eines starken Erdbebens das intensive "ins Rutschen kommen" verantwortlich ist. Entlang von buckligen Bruchgrenzen sind die Schwellwerte für einen Bruch unterschiedlich. Weil einige Abschnitte der kurvigen Bereiche Wiederstand leisten, wird das Ausmaß des gesamten Rucks begrenzt, erklären die Forscher. Bei den vergleichsweise ebenen Grenzbereichen ist die Bruchschwelle hingegen in den Teilbereichen ähnlich, wodurch größere Abschnitte gemeinsam ins Rutschen kommen können.

Die Ergebnisse bedeuten nun möglicherweise: "Wenn man sich an einem Ort befindet, der keine Geschichte großer Erdbeben hat und im Bereich einer buckligen Plattengrenze ist, dann wird es dort vielleicht auch nie ein Mega-Beben geben", sagt Co-Autor Alan Rempel. "Nicht bei allen Subduktionszonen kommt es zu wirklich großen Erdbeben, ist die Implikation dieser Studie." Amanda Thomas betont in diesem Zusammenhang allerdings: "Klar ist natürlich, dass auch schon ein Beben der Stärke 7,5 verheerend sein kann". Die Forscher wollen nun detaillierter der Frage nachgehen, warum flache Plattengrenzen anfälliger für starke Beben sind. Die Ergebnisse könnten dann schließlich in Gefahrenkarten für Erdbeben-anfällige Gebiete auf der ganzen Welt einfließen.

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