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Erdstöße: Deutschland ist Erdbebenland

Deutschland ist seismisch wenig aktiv, im Untergrund gibt es keine tektonischen Prozesse von kollidierenden Erdplatten. Experten betrachten das allerdings als trügerische Sicherheit. Einmal pro Generation sei mit Erdstößen zu rechnen, die Häuser beschädigen und Menschen verletzen können. Um Genaueres über die Lage in den drei Hotspots des Landes zu erfahren, studieren Fachleute vor allem historische Quellen.
Zerstörte StraßeLaden...

»Allein der 18te Hornung in dem gefolgten Jahre war desto schreckbarer«, weiß der Chronist aus Aachen zu berichten, »da nämlich einige hundert Schornsteine von den Häusern stürzten, wodurch zwo Weiber getötet, und einem Mann der rechte Arm zerschmettert ward.« Die geschilderten Ereignisse aus dem Jahr 1756 vom Morgen des 18. Februar (altdeutsch: Hornung) waren Folgen des wohl schwersten, folgenreichsten Erdbebens auf deutschem Boden, das die Geschichtsschreibung kennt. Die historischen Zeugnisse dazu hat unter anderem ein Team der Universität Weimar zusammengetragen. Die Erdstöße erschütterten nicht nur die Gegend zwischen Düren und Aachen, wo vermutlich das Epizentrum lag, sondern brachten noch im belgischen Lüttich Schornsteine zum Einsturz und waren in London zu spüren.

Die Stärke des Bebens ließ sich damals noch nicht messen. Heutige Wissenschaftler schließen aus den Schilderungen auf Intensität VIII und schätzen die so genannte Momenten-Magnitude auf ungefähr 5,8 – Ersteres beschreibt die von Zeugen bekundeten Folgen, Letzteres hängt mit der geophysikalischen Stärke und der in der Tiefe freigesetzten Energie zusammen. Zum Vergleich: Das italienische Beben in L'Aquila 2009 mit mehr als 300 Todesopfern hatte die gleiche Intensitätsstufe VIII und eine Magnitude von 6,3.

Das Flachland um Aachen, auch Niederrheinische Bucht genannt, ist einer der Hotspots der Erdbebentätigkeit im eigentlich seismisch wenig aktiven Deutschland. Es taucht mit Ortsnamen wie Waldfeucht, Erkelenz und Zülpich auch in der Aufstellung der inzwischen maschinell registrierten etwa 150 Erdstöße des vergangenen Jahres (von April 2018 bis April 2019) auf, die die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) in Hannover veröffentlicht. Keines von ihnen hat nennenswerte Schäden angerichtet.

Fliegende Dachziegel in Köln

Einige Klicks weiter auf der Website der Behörde findet sich die Kartendarstellung des so genannten Geoviewers. Sie enthält Dutzende bunter Punkte für den Raum Aachen. Darunter ist das früheste dort verzeichnete Ereignis aus dem Jahr 813. Es folgen unter anderem Köln 1223, Weisweiler 1349, Venlo 1531, Maastricht 1663.

Nach den Dürener Erdstößen von 1756 folgten schwere Ereignisse 1878 in Tollhausen und 1992 in Roermond gleich hinter der niederländischen Grenze. Damals stürzten unter anderem in Köln Dachziegel und Fassadensteine von Häusern, im Dom krachte ein Ornament ins Kirchenschiff. Weil das morgens um drei passierte, wurde niemand ernsthaft verletzt; die geschätzten Sachschäden beliefen sich damals auf 150 Millionen Mark auf dieser und 170 Millionen Gulden auf jener Seite der Grenze.

»Es ist ein trügerisches Gefühl der Sicherheit, denn im Prinzip kann in den deutschen Erdbebengebieten jederzeit ein Erdbeben der Magnitude fünf geschehen«(Thomas Spies)

»Dass es in Deutschland überhaupt eine Erdbebengefahr gibt, gerät schnell in Vergessenheit«, sagt Thomas Spies von der BGR. »Aber es ist ein trügerisches Gefühl der Sicherheit, denn im Prinzip kann in den deutschen Erdbebengebieten jederzeit ein Erdbeben der Magnitude fünf geschehen, das zumindest Schäden an Häusern auslöst und damit Menschen gefährdet.« Einmal pro Generation muss man statistisch damit rechnen; Ereignisse ab Stärke 5,5 kommen im Durchschnitt etwa alle 100 Jahre vor.

Deutschland liegt zwar mitten auf einer Erdplatte und hat darum – anders als Italien, die Türkei oder die Anrainer des Pazifiks – wenig von tektonischen Prozessen an deren Grenzen und Überlappungsbereichen zu befürchten. Dennoch gibt es Schwächezonen und Stress im Untergrund. Das Land besitzt, wenn man nach der Gewohnheit der Geoforscher jeweils einen schmalen Randstreifen seiner Nachbarstaaten mitrechnet, die größte seismische Aktivität nördlich der Alpen.

Die gefährdeten Gebiete liegen wie ein schräges U auf der Landkarte. Der linke Schenkel folgt dem Rhein stromaufwärts, von Aachen und Köln Richtung Basel, wo sich 1356 das stärkste bekannte Erdbeben im deutschsprachigen Raum (Intensität IX, Magnitude 6,6) ereignete – zwischen 300 und 2000 Menschen kamen damals womöglich ums Leben. Der Boden des U liegt parallel zu den Alpen, der rechte Schenkel überspringt den größten Teil der bayerischen Ostgrenze, beginnt im Vogtland und reicht dann nach Norden bis in den Raum Leipzig. Wegen der aufgegebenen Kohlebergwerke gibt es auch im Ruhrgebiet immer wieder Erschütterungen, und im Emsland bebt die Erde gelegentlich wegen der Gasförderung. Selbst hoch im Norden, östlich von Rostock und südlich von Hamburg, gab es 2001 und 2004 unerwartete und von vielen Anwohnern wahrgenommene Erdstöße.

Muster erkennen in der Vergangenheit

Wo das häufiger zu erwarten ist, zeigt der Blick in die Vergangenheit. Ein zentrales Instrument der Erdbebenforschung in Deutschland ist daher die Geschichtsschreibung; Angaben über historische Erdstöße werden in Erdbebenkatalogen gesammelt. Damit versuchen die Wissenschaftler, die so genannte Wiederholungsperiode von Erdstößen zu bestimmen: Wie häufig waren sie in den zurückliegenden Jahrhunderten, wie häufig ist also statistisch gesehen in den kommenden mit ihnen zu rechnen?

Auf dieser Basis regelt eine Norm, wo Architekten besondere Maßnahmen bei Neubauten ergreifen müssen. Ihre so genannte Gefährdungszonenkarte ordnet bisher drei Bereiche in Deutschland der höchsten Zone 3 zu: erstens ein Oval, das sich von Aachen gen Köln erstreckt, zweitens ein kleines rechtsrheinisches Dreieck nördlich von Basel und drittens eine eiförmige Zone südlich von Tübingen zwischen Neckar und Donau. Hier hat es in und um den Ort Albstadt ebenfalls Dutzende Erdbeben gegeben, darunter drei schwere mit Gebäudeschäden in den Jahren 1911, 1943 und 1978.

Die Zone 2 legt sich jeweils wie ein Puffer um die Hotspots und erstreckt sich in diesen drei Fällen bis Köln, fast bis Freiburg im Breisgau und hinunter zum Bodensee und Rhein: Zwischen Lindau und Schaffhausen gehört das ganze Nordufer dazu. Außerdem gibt es noch südöstlich von Gera einen kleinen Bereich, der zur Erdbebenzone 2 gehört. In jedem Fall müssen Wohnhäuser in einem bezeichneten Gebiet Erdstößen widerstehen können, die mit 90-prozentiger Wahrscheinlichkeit innerhalb von 50 Jahren nicht überschritten werden. Es geht dabei also um Beben mit einer Wiederholungsperiode von etwa 500 Jahren; in der Zone 0 sind Ereignisse mit der Intensität VI, in der Zone 3 mit der Intensität VII bis VIII zu erwarten. Für Risikobauten wie Brücken, Staumauern oder Industrieanlagen und insbesondere Kraftwerke gelten strengere Vorgaben mit längeren Wiederholungsperioden.

Falsche Beben verfälschen Statistik

Einen der Erdbebenkataloge pflegt Gottfried Grünthal vom Deutschen Geoforschungszentrum. Welche Schlussfolgerungen aus der Sammlung von Angaben über historische Erdbeben zu ziehen sind, vor allem im Hinblick auf Bauvorschriften und »ingenieurseismologischen Lastannahmen«, dazu hat der Potsdamer Forscher vor Kurzem eine neue Analyse vorgelegt. Schon vorher hatten sich beim detaillierten Vergleich mit früheren Arbeiten viele Ereignisse als »Fake-Beben« erwiesen: »Teilweise haben 60 Prozent der verzeichneten Schadbeben überhaupt nicht stattgefunden«, sagt Grünthal.

Ein Beispiel sind Erdstöße, die laut historischen Quellen 1591 Neuburg an der Donau erschüttert haben. »Jedem war damals das Ereignis in Wien 1590 bekannt. Dann gab es ein Jahr später in Neuburg eine Kirchenvisitation, und dabei fielen Schäden am Pfarrhaus auf, die von dem Ereignis in Wien stammten«, sagt Grünthal. »Irgendwie ist daraus im Lauf der Zeit der Bericht über ein lokales Erdbeben 1591 geworden.« Jochen Schwarz von der Bauhaus-Universität Weimar, mit dem Grünthal zusammengearbeitet hat, nennt ein anderes Beispiel: »Gegen 1410 soll es ein Erdbeben in der Nähe von Wittstock in der Prignitz mit Intensität VII gegeben haben, das Anfang der 1980er Jahre für die Auslegung des Kernkraftwerks Stendal in der DDR herangezogen wurde. Nach späteren Recherchen hat sich herausgestellt, dass es die Erdstöße in diesem Jahr und in dieser Stärke nicht gegeben hat.« Die Fertigstellung des Atommeilers, der bereits erdbebensicher gebaut war, wurde übrigens im Zug der Wende gestoppt und das Projekt abgewickelt.

Die historische Quellenarbeit der Forscher bereinigt die Erdbebenkarte ein wenig – und das hat demnächst nach momentaner Planung Auswirkungen für die Bauvorschriften wegen veränderter »seismischer Gefährdungsanalysen«. Die Norm dazu wird ohnehin gerade auf ein europäisch einheitliches Verfahren umgestellt. Besonders in manchen der bisher als Zone 1 bewerteten Gebieten könnten die Vorschriften dann etwas lockerer werden, zum Beispiel im nördlichen Oberrheingraben zwischen Speyer und Frankfurt, genau wie in einem Streifen zwischen Donau und Altmühl westlich von Ingolstadt sowie in der erweiterten Region Gera. »Generell haben wir in Deutschland sehr stabile Verhältnisse«, sagt Jochen Schwarz. »Es hat in den letzten Jahrzehnten keine Ereignisse gegeben, die zu einer grundsätzlichen Neubewertung führen müssten.«

Woher kommen die Erdbeben in Albstadt?

Allerdings bleiben noch Fragen: Die Erdbeben in und um Albstadt scheinen Anfang des 20. Jahrhunderts plötzlich begonnen zu haben. Bekannte Kataloge führen zwar das Erdbeben in Tübingen 1655 und einige andere auf, aber nichts, was die heftige Serie nach 1911 erahnen ließe. An mangelnder Geschichtsschreibung kann es eigentlich nicht liegen – die Gegend ist das Stammland des seit dem Hochmittelalter bekannten Adelsgeschlechts der Hohenzollern. Eher schon vermuteten die Mitarbeiter des Erdbebendienstes im Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau in Freiburg, dass die schriftlichen Quellen in vielerlei Archiven verteilt sind, weil das Gebiet des heutigen Baden-Württemberg hunderte Kleinstaaten und Verwaltungsgebiete enthielt.

Tatsächlich förderte ein Projekt der Freiburger Forscher 700 neue Quellen zu Tage, aber auch die verwiesen nicht auf Vorläufer für die Erdbeben von Albstadt. »Wir kennen eben die ganze Zeitreihe nicht, sondern sehen nur einen kleinen Ausschnitt von ungefähr 1000 Jahren«, erklärt Stefan Stange, der Leiter des Landeserdbebendienstes Baden-Württemberg. »Wenn Ereignisse oder Serien von Ereignissen eine längere Wiederholungszeit haben, wissen wir davon noch nichts.« Mit anderen Worten: Es bleibt ein Rätsel und eine Quelle der Unsicherheit.

Besondere Aufmerksamkeit widmen die Geoforscher auch den Schwarmerdbeben im Vogtland, die ihre Epizentren meist auf der tschechischen Seite haben. In der laufenden Erdbebenstatistik der BGR tragen zum Beispiel fast 90 der 150 Ereignisse die Ortsbezeichnung »Klingenthal, Kraslice/CR«. Zwei Drittel der Erdstöße mit Magnituden zwischen 2,0 und 3,9 datieren auf nur vier Tage im Mai 2018. Solche Serien gab es auch schon 2011, 2008, 2000 und 1985. Teilweise wurden 20 000 Erdbeben in kurzer Zeit registriert, die stärksten erreichten fast Stärke 5. »Abklingende Vulkanität« wird von Fachleuten für die Schwärme verantwortlich gemacht: Sie heizt in den Kurorten der Gegend, Karlsbad, Franzensbad und Marienbad, auch das Thermalwasser auf.

Menschengemachte Erdstöße

Eine Häufung kann auch dann auftreten, wenn letztlich Menschen die Ursache für die Erdstöße sind. In den drei Wochen von Ende Juli bis Mitte August 2018 gab es zum Beispiel allein zwölf Beben in einem kleinen Areal nördlich von Duisburg, wo die Erde von inzwischen aufgegebenen Bergwerken durchzogen ist. Die ganze Gegend hat viele Stöße erlebt: Im Geoviewer zieht sich eine Wolke von roten Punkten vom linksrheinischen Moers im Westen bis Hamm im Osten. Solche »induzierte Seismizität«, wie Fachleute sagen, kann auch von Minen für Erze, Salz oder Kali ausgelöst werden, von Ölbohrung und Gasfeldern sowie von Stauseen, die sich leeren oder füllen. Das wird dann jedoch nicht in Bauvorschriften berücksichtigt.

Nach einer Analyse, die Gottfried Grünthal vor einigen Jahren zusammengestellt hat, liegt die Stärke der induzierten Ereignisse in der Regel deutlich unter der der heftigsten natürlichen Erdbeben. Bergwerke lösen Erdstöße einer lokalen Magnitude bis zu ungefähr 4,0 aus. Allerdings hatte eine fehlerhafte Sprengung in einer Kalimine unter dem Rhönort Völkershausen 1989 einen so genannten Gebirgsschlag, ein Ereignis von Stärke 5,4, zur Folge: 80 Prozent der Häuser waren beschädigt, viele mussten abgerissen werden, die Schäden erreichten mehr als 40 Millionen DDR-Mark.

Große Beachtung finden heute Erdbeben, die im Zusammenhang mit der Nutzung von Erdwärme entstehen. Die registrierten Magnituden bleiben aber meist deutlich unter 3,0; die höchste in der Grünthal-Aufstellung lag bei 3,2 im ohnehin erdbebenbedrohten Basel. Solche Erdstöße haben gewöhnlich kaum sichtbare Folgen. Doch es ist schon vorgekommen, dass Tiefenwasser über die Bohrlöcher in unterirdische Gipsschichten gelangte, die dann aufquollen und die Oberfläche ohne spürbare Erschütterungen langsam, aber stetig anhoben. Das bekannteste Beispiel ist Staufen im Breisgau, wo im Jahr 2006 Häuser im Ortskern beschädigt wurden. Solche Fehler beim Bohren und die induzierten Erdbeben werden dann oft in einem Topf geworfen.

Zahl der Beben verzehnfacht durch Fracking

In den USA und anderen Ländern wird auch rund um Gasfelder, wo Fracking eingesetzt wird, eine Zunahme der Erdbeben registriert. Bei der Methode drücken die Arbeiter eine Bohrflüssigkeit mit hohem Druck in den Untergrund, die verschlossene Kammern aufsprengen soll. Später wird das mit dem Gas geförderte verschmutzte Abwasser der Prozedur in der Erde verpresst – offenbar löst vor allem dieser Vorgang seismische Aktivität aus. Laut einer Analyse des amerikanischen geologischen Dienstes hat sich die Zahl der Beben in den zentralen und östlichen Bundesstaaten so mehr als verzehnfacht und sieben Millionen Menschen in Gefahr gebracht; vereinzelt haben die Erdstöße eine Stärke von 5,8 erreicht. Ähnliches berichten Geoforscher aus China.

Auch in den Niederlanden, die indes auf den Einsatz der Fracking-Technik verzichtet haben, gibt es im Norden des Staatsgebiets, in den Gebieten mit Gasförderung, viele Erdstöße; die stärksten erreichen ungefähr eine Magnitude von 3,5. Das Land hat deswegen im Jahr 2018 beschlossen, in den kommenden Jahren nach und nach auf die weitere Ausbeutung der Gasreserven zu verzichten.

Den Süden des Nachbarlands und damit die Gegend von Aachen wird das kaum beruhigen. Dort gibt es offenbar eine Reihe paralleler Verwerfungen im Untergrund, die von Nordwest nach Südost verlaufen. Hier muss die Erde schon jahrtausendelang immer wieder gebebt haben, wie Forscher der Technischen Hochschule Aachen inzwischen wissen. Ihnen gelang ein Glücksfund: Als 2010 die Autobahn A4 verlegt werden sollte, rückten die Bagger an, aber Archäologen und Geoforscher durften die Baustelle zuerst untersuchen. Das Team von Christoph Grützner fand nahe der Oberfläche Spuren eines Bruchs im Erdreich: Einzelne Schichten waren um 20 bis 50 Zentimeter gegeneinander versetzt worden.

Schwere historische Erdbeben zufällig entdeckt

Bisher kannten die Wissenschaftler kein Erdbeben in der Gegend, bei dem die Oberfläche aufgerissen und eine Seite der Verwerfung verschoben worden war. Aber so war es hier geschehen, bevor die Spalte wieder abgedeckt wurde. Den Fund konnte das Team am besten mit gleich zwei schweren Erdbeben erklären. Das ältere dieser Ereignisse geschah vor dem Ende der letzten Eiszeit, aber höchstens vor 130 000 Jahren. Das jüngere muss irgendwann vor 2500 bis 9000 Jahren stattgefunden haben. Beide hatten deutlich größere Stärke als das Ereignis von Düren 1756. Das Team kam auf eine Schätzung von 6,4 bis 7,0 in der Momenten-Magnitude.

Diese Methode, Paläoseismologie genannt, sucht im Erdreich nach Spuren früherer Beben, um das größte denkbare Ausmaß der Bedrohung zu erkennen. Der Fund auf der Autobahnbaustelle war also für die Forschung eine gute Nachricht, aber nicht unbedingt für die Bewohner der Gegend: Die Kataloge historischer Erdbeben zeigen die schwersten und seltensten Ereignisse womöglich überhaupt nicht.

»Zwischen zwei solch starken Beben an derselben Verwerfung vergehen in der Regel mehrere zehntausend Jahre«, sagte Grützner in einem Interview mit »Spiegel Online«. »Allerdings gibt es ja auch viele andere Störungen in der Niederrheinischen Bucht, so dass sich das Intervall verkürzt, wenn man die gesamte Region betrachtet.«

23/2019

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 23/2019

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