News: Stark, aber schwach
Es scheint paradox, aber während eines schweren Erdbebens sind die Zerstörungen mitunter dort am geringsten, wo die Erdbebenstärke am höchsten und die Bewegungen im Untergrund am schnellsten sind. Jetzt gibt es für dieses Phänomen eine Erklärung.
© (Ausschnitt)
Am 21. September 1999, nachts um 1:47 Uhr wird Taiwan von einem heftigen Erdbeben erschüttert. Bis in die 150 Kilometer vom Epizentrum entfernte Hauptstadt Taipeh tun sich Spalten auf und stürzen Häuser und Brücken ein. Über 2000 Menschen finden in den kommenden Stunden den Tod, mehr als 8000 werden verletzt, unzählige verlieren ihr Dach über dem Kopf.
Mit einer Stärke von 7,6 auf der Richter-Skala gehörte das Chi-chi-Beben von Taiwan zu den besonders heftigen Erschütterungen der Erdkruste. An manchen Stellen hoben sich innerhalb von Sekunden bis zu zwölf Meter hohe Kliffs aus dem Boden; derart schnelle Bewegungen des Untergrundes hatte man bis dato nirgendwo sonst gemessen.
Eines allerdings erschien den Geophysikern seinerzeit besonders merkwürdig. Während gerade im Norden der aktiven Störungszone diese Geländesprünge besonders eindrucksvoll waren, zeigten die Seismographen ausgerechnet hier die schwächsten Bodenerschütterungen. Trotz der enormen Bewegungen im Gelände bebte die Erde hier weniger und waren die Schäden geringer als weiter südlich.
"Man dachte zunächst, dass irgendwelche geologischen Eigenarten dieses Phänomen begründen würden", meint Emily Brodsky von der University of California in Los Angeles. "Doch dann passierte bei einem Erdbeben der Stärke 7,9 in Alaska genau das Gleiche: Obschon es zu mächtigen Verschiebungen im Untergrund kam, bebte die Erde dort nur wenig."
Zusammen mit Kollegen hat die Forscherin nun erstmals eine Erklärung für diesen Umstand veröffentlicht. Demnach entstehen die hochfrequenten und deshalb regional gefährlichen Erschütterungen vor allem dann, wenn sich entlang einer Störung die rauen Oberflächen der Gesteinspakete aneinander reiben. Wenn diese Bewegungen jedoch sehr rasch erfolgen, könnte, so die Idee der Wissenschaftler, der Druck in der Störung derart ansteigen, dass das Wasser im Untergrund nicht mehr entweichen kann und zusammen mit tonigen Sedimenten zu einem effektiven Schmiermittel wird.
Auf der Basis des Chi-chi-Bebens berechneten die Forscher, dass die Gesteinskörper beiderseits der Störung infolge des Wasserdrucks wohl um fünf bis acht Millimeter auseinander gepresst wurden. Die Schmierung erlaubte sodann zum einen die schnelle Bewegung und verhinderte zum anderen den direkten Kontakt der rauen Oberflächen. Die hochfrequenten Erschütterungen waren also deutlich reduziert und die Schäden auf das unmittelbare Umfeld der Störung beschränkt.
Sind Erdbeben ganz oben auf der Richter-Skala also weniger gefährlich als die weiter unten? Brodsky und ihre Kollegen gehen davon aus, dass der Schmiereffekt vermutlich bei allen Erdbeben oberhalb der Richter-Magnitude 7,0 wirksam werden kann. Wirklich aufgefallen ist dies bisher aber niemandem - und zwar aus einfachem Grund: Die meisten Häuser stürzen nämlich schon bei weit schwächeren Erdbeben ein.
Mit einer Stärke von 7,6 auf der Richter-Skala gehörte das Chi-chi-Beben von Taiwan zu den besonders heftigen Erschütterungen der Erdkruste. An manchen Stellen hoben sich innerhalb von Sekunden bis zu zwölf Meter hohe Kliffs aus dem Boden; derart schnelle Bewegungen des Untergrundes hatte man bis dato nirgendwo sonst gemessen.
Eines allerdings erschien den Geophysikern seinerzeit besonders merkwürdig. Während gerade im Norden der aktiven Störungszone diese Geländesprünge besonders eindrucksvoll waren, zeigten die Seismographen ausgerechnet hier die schwächsten Bodenerschütterungen. Trotz der enormen Bewegungen im Gelände bebte die Erde hier weniger und waren die Schäden geringer als weiter südlich.
"Man dachte zunächst, dass irgendwelche geologischen Eigenarten dieses Phänomen begründen würden", meint Emily Brodsky von der University of California in Los Angeles. "Doch dann passierte bei einem Erdbeben der Stärke 7,9 in Alaska genau das Gleiche: Obschon es zu mächtigen Verschiebungen im Untergrund kam, bebte die Erde dort nur wenig."
Zusammen mit Kollegen hat die Forscherin nun erstmals eine Erklärung für diesen Umstand veröffentlicht. Demnach entstehen die hochfrequenten und deshalb regional gefährlichen Erschütterungen vor allem dann, wenn sich entlang einer Störung die rauen Oberflächen der Gesteinspakete aneinander reiben. Wenn diese Bewegungen jedoch sehr rasch erfolgen, könnte, so die Idee der Wissenschaftler, der Druck in der Störung derart ansteigen, dass das Wasser im Untergrund nicht mehr entweichen kann und zusammen mit tonigen Sedimenten zu einem effektiven Schmiermittel wird.
Auf der Basis des Chi-chi-Bebens berechneten die Forscher, dass die Gesteinskörper beiderseits der Störung infolge des Wasserdrucks wohl um fünf bis acht Millimeter auseinander gepresst wurden. Die Schmierung erlaubte sodann zum einen die schnelle Bewegung und verhinderte zum anderen den direkten Kontakt der rauen Oberflächen. Die hochfrequenten Erschütterungen waren also deutlich reduziert und die Schäden auf das unmittelbare Umfeld der Störung beschränkt.
Sind Erdbeben ganz oben auf der Richter-Skala also weniger gefährlich als die weiter unten? Brodsky und ihre Kollegen gehen davon aus, dass der Schmiereffekt vermutlich bei allen Erdbeben oberhalb der Richter-Magnitude 7,0 wirksam werden kann. Wirklich aufgefallen ist dies bisher aber niemandem - und zwar aus einfachem Grund: Die meisten Häuser stürzen nämlich schon bei weit schwächeren Erdbeben ein.
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