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Lexikon der Geowissenschaften: Tiefherdbeben

Tiefherdbeben, Erdbeben, deren Herde tiefer als 300 km liegen. Mitteltiefe Erdbeben haben Herdtiefen zwischen 70 und 300 km. Die größten, zuverlässig bestimmten Herdtiefen liegen bei 670-680 km. Das bisher stärkste, registrierte Tiefherdbeben (Mw=8,3) trat im Juni 1994 in 650 km Tiefe in Bolivien auf. Die Existenz von Tiefherdbeben wurde 1922 vom britischen Seismologen Turner postuliert und 1928 vom japanischen Seismologen Wadati aus Beobachtungsdaten eindeutig nachgewiesen. Sie treten vorwiegend im Bereich des zirkum-pazifischen Gürtels auf. Die Herde von mitteltiefen und tiefen Erdbeben liegen in flächenhaften Zonen (Wadati-Benioff-Zone), die an konvergenten Plattengrenzen unter einem Winkel von 30-90º in den oberen Mantel abtauchen. Diese seismisch aktiven Zonen markieren kalte, in den Erdmantel abtauchende, ozeanische Lithosphärenplatten. Herdflächenlösungen von Tiefherdbeben zeigen die für Scherbrüche typische Abstrahlcharkteristik. Dabei weisen die P-Achsen der Herdflächenlösungen überwiegend in Richtung der abtauchenden Platte, während bei mitteltiefen Erdbeben häufig die T-Achsen in diese Richtung weisen. Dies deutet darauf hin, daß abtauchende Platten im mittleren Tiefenbereich unter Zugspannung stehen, d.h. sie werden durch ihr eigenes Gewicht nach unten gezogen (engl. slab pull). In größerer Tiefe dagegen wird dem weiteren Abtauchen der Platte ein Widerstand entgegengesetzt. Als Ursache kommt ein Sprödbruchmechanismus, wie er bei Flachbeben auftritt, wegen des hohen Umgebungsdrucks und der hohen Temperaturen für Tiefherdbeben nicht in Frage. Hypothesen zum Mechanismus von Tiefherdbeben umfassen plastische Instabilitäten, Schmelzprozesse, Entwässerungsreaktionen und plötzlich einsetzende Phasenübergänge. Das abrupte Ende der seismischen Aktivität in 680 km Tiefe könnte mehrere Ursachen haben. Zunächst einmal ist es nicht klar, ob seismische Aktivität ganz aufhört oder ob die Stärke der Tiefherdbeben mit weiter zunehmender Tiefe so stark abnimmt, daß sie vom globalen Netz oder regionalen Netzen nicht mehr erfaßt werden können. Andererseits könnte eine Barriere existieren (z.B. die seismische Diskontinuität in der mittleren Tiefe von 660 km), die das weitere Abtauchen der abtauchenden Platte und damit das Auftreten von Erdbeben verhindert. Ein Problem dieser Vorstellung ist, daß abtauchende Platten nach Ergebnissen der seismischen Tomographie diese Barriere auch überwinden können. Eine andere Möglichkeit ist, daß sich das rheologische Verhalten von Mantelgestein unterhalb der 660-km-Diskontinuität derartig verändert, daß Erdbeben in größeren Tiefen nicht mehr auftreten können. [GüBo]

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