Wenn es in der Tiefe rumort

News: Wenn es in der Tiefe rumort

Starke Erdbeben und Tsunamis gehören zu den verheerendsten Naturkatastrophen. Sie entstehen besonders in Gebieten, in denen zwei Platten der Erdkruste aufeinander prallen, von denen eine die andere in die Tiefe drückt. Ausführliche Untersuchungen in mehreren dieser Regionen haben gezeigt, daß sich bestimmte Schlüsseleigenschaften der Störungszonen systematisch mit der Tiefe verändern. Der Erdbebentyp ist damit vor allem abhängig davon, in welcher Tiefe die absinkende Platte bricht.

Es ist schwer vorstellbar, daß wir auf riesigen Gesteinsplatten wohnen, die sich durch einen zähen Untergrund pflügen. Doch genau davon geht die Theorie der Plattentektonik aus. Die gesamte Erdoberfläche ist danach in mehrere Tafeln aufgeteilt, die sich gegeneinander bewegen. An den Rändern weichen sie entweder auseinander, wodurch dann Grabenbrüche wie der Oberrheingraben entstehen, oder sie gleiten aneinander vorbei. Die dritte Möglichkeit ist, daß die Platten aufeinander prallen und sich die eine unter die andere schiebt. Wenn die Gesteinsmassen in der Tiefe brechen, gehen von diesen sogenannten Subduktionszonen die stärksten Erdbeben unseres Planeten aus.

Auch Tsunamis, gewaltige Flutwellen, die sich kaum vorhersagen lassen und mit rasender Geschwindigkeit über das Land hereinbrechen, entstehen durch Beben im Meeresboden. Einige Wissenschaftler gehen davon aus, daß die verantwortlichen Seebeben in relativ geringer Tiefe auftreten, aber extrem lange dauern. Manchmal entstehen Tsunamis jedoch auch in Zonen, wo sich durch ein Erdbeben auf dem Meeresboden neue Erhebungen bilden, welche die Wassermassen verdrängen.

In einer groß angelegten Untersuchung verglichen Susan Bilek und Thorne Lay von der University of California in Santa Cruz hunderte von Erdbebendaten aus den Subduktionszonen vor Japan, Alaska, Mexiko, Mittelamerika, Peru und Chile (Nature vom 29. Juli 1999). Sie entdeckten, daß die Gesteine und Sedimente mit zunehmender Tiefe kontinuierlich immer steifer und unflexibler wurden. "Die Starrheit bestimmt die Anzahl und die Dauer der Stöße während eines Erdbebens", erklärt Bilek. Sie wirke sich auch auf die Geschwindigkeit der entstehenden seismischen Wellen aus.

Die übereinstimmenden Eigenschaften in allen sechs Untersuchungsgebieten verblüfften die Wissenschaftler. "Der Zusammenhang zwischen Steifigkeit und Tiefe entpuppte sich als gemeinsames Merkmal der Subduktionszonen in Regionen mit sonst sehr verschiedenen Charakteristika", sagt Lay. Er bemerkt weiterhin, daß Seismologen bei Berücksichtigung dieser Eigenschaften eventuell Erdbeben genauer vorhersagen könnten.

Warum die Starrheit der Gesteine mit der Tiefe so systematisch zunimmt, ist nicht geklärt. Eine mögliche Ursache könnte der zunehmende Druck auf die Sedimente sein, wenn die Platten nach unten abtauchen, sagt Bilek. Durch den stärkeren Druck und die höheren Temperaturen werden die Ablagerungen verdichtet, Wasser wird herausgequetscht und die Minerale verändern ihre Struktur. Alle diese Prozesse können die absinkenden Massen unflexibler machen. Auch die Art und Weise, wie der Druck während des Bruchvorgangs abgeleitet wird, könnte sich in Abhängigkeit von der Tiefe ändern. Lay hält auch noch einen Einfluß des Wassergehaltes für möglich.

Die Ergebnisse der beiden Wissenschaftler unterstützen auch die Ansicht, daß Tsunamis auf Seebeben in geringer Tiefe folgen. Da sich die Bedingungen in allen Störungszonen so sehr gleichen, können sich die gefährlichen Flutwellen an deutlich mehr Stellen bilden als bisher vermutet.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 23.3.1999
"Ein zweilagiger (Erd-)Mantel"
Spektrum Ticker vom 16.11.1998
"Computermodell zur Plattentektonik"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum der Wissenschaft 10/96, Seite 64
"Schwere Beben nach langer seismischer Stille"
(nur für Heft-Abonnenten online zugänglich)

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