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Ausschlagbewegungen eines Seismografen

Wie Superbeben entstehen können

Wo eine Erdplatte unter eine andere abtaucht, kann es zu gewaltigen Superbeben kommen. Forscher vermuten, dass das Tohoku-Beben von 2011 - das 15.000 Menschen tötete und das Atomkraftwerk Fukushima zerstörte - ein solches war. Schweizer Forscher lieferten nun eine Erklärung für ihre Entstehung.

Geologie 05.05.2015

Ein Superbeben markiert das Ende eines sogenannten Superzyklus. Dabei brechen bei den ersten - kleineren - Erdbeben zunächst nur Teile eines Abschnitts zweier sich untereinander schiebenden Kontinentalplatten. Solche sogenannten Subduktionszonen gibt es etwa vor der Küste Südamerikas, im Nordwesten der USA, vor Sumatra und in Japan.

Die Studie:

"Earthquake supercycle in subduction zones controlled by the width of the seismogenic zone" von Robert Herrendörfer und Kollegen ist am 4. 5. 2015 in "Nature Geoscience" erschienen (sobald online).

Beim finalen "Superbeben" bricht dann der ganze Abschnitt - mit verheerenden Folgen. Bisherige Erklärungen gingen davon aus, dass diese schrittweisen Brüche wegen unterschiedlicher Reibungseigenschaften des Untergrunds an der Überschiebung entstehen, wie die ETH Zürich in einer Mitteilung schrieb.

Eine Modellstudie von einer Forschergruppe um Robert Herrendörfer von der ETH Zürich zeigte nun aber auf, dass Superzyklen auch ohne diese Reibungsunterschiede erklärt werden können - allein durch die Breite der Erdbeben erzeugenden Zone.

Eine Frage der Breite

Wenn sich zwei Platten übereinanderschieben, gibt es Zonen, wo sie sich ineinander verkeilen und sich eine Spannung aufbaut. Wenn diese zu groß wird, bricht der Untergrund in dieser Zone - ein Erdbeben entsteht. Die Modelle zeigen nun, dass bei den ersten Erdbeben in einem Superzyklus nur die äußersten Teile der Erdbebenzone brechen.

Dann stoppt der Bruch wieder, bis sich wieder mehr Spannung aufgebaut hat. In schmalen Erdbeben-Zonen kann bereits ein einzelnes Erdbeben die gesamte Zone durchbrechen. In breiteren Zonen ab etwa 120 Kilometern jedoch entlädt sich die Spannung in mehreren Erdbeben und erst zuletzt im Supererdbeben.

Tatsächlich seien Superzyklen bisher nur in Subduktionszonen beobachtet worden, deren seismogene Zone breiter ist als rund 110 Kilometer, erklärte Erstautor Robert Herrendörfer.

Keine Vorhersagemöglichkeit

Die Forscher konnten noch weitere Regionen definieren, die von Superzyklen betroffen sein könnten: die Subduktionszonen vor Kamtschatka, den Antillen, Alaska und Java. Ihre Methode könne auch für kontinentale Kollisionszonen angewendet werden, erklärten die Forscher - zum Beispiel für die Himalaya-Region, in der am vorletzten Samstag das Nepal-Erdbeben geschah.

Die Forscher wollen mit ihrer Arbeit das theoretische Verständnis über Erdbebenzyklen vergrößern. Dies könnte künftig bei der Abschätzung der langfristigen Erdbebengefahr helfen. Die theoretischen Modelle ließen den Vergleich mit der Natur aber nur eingeschränkt zu und seien nicht für die Erdbebenvorhersage geeignet, schränkte Herrendörfer ein.

science.ORF.at/APA/sda

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