Ablagerungen verhindern langsamen Spannungsabbau an Subduktionszonen Sedimentablagerung erhöht Erdbebengefahr - scinexx | Das Wissensmagazin
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Ablagerungen verhindern langsamen Spannungsabbau an Subduktionszonen

Sedimentablagerung erhöht Erdbebengefahr

Starke Erdbeben, wie das Beben vor Sumatra im Dezember 2004, könnten durch eine Anhäufung von Sediment über einer Subduktionszone ausgelöst worden sein. Das berichten jetzt amerikanische Wissenschaftler in der Zeitschrift „Geology“. Möglicherweise führt diese Erkenntnis auch zu neuen Ansätzen in der Vorhersage schwerer Beben.

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An den Subduktionszonen kollidieren zwei tektonische Erdplatten miteinander – eine Platte schiebt sich dabei über eine andere. Die schwersten Erdbeben in der jüngeren Geschichte – wie beispielsweise 2004 in Indonesien, 1964 in Alaska, 1960 in China – ereigneten sich an einem solchen Verwerfungstyp. Normalerweise bewegen sich die Erdplatten in diesen Gebieten um rund fünf Zentimeter gegeneinander, doch dort, wo die Krustenplatten sich verhaken und dann bei einem Erdbeben plötzlich brechen, können die Platten innerhalb von weniger als zehn Minuten bis zu 20 Meter verrücken.

„Seismologen wissen seit langem, dass die Bewegung der Platten an den Subduktionszonen in einigen Gebieten sanft und stetig sein kann, in anderen aber holperig und haftend“, erklärt Mark Brandon, Professor für Geologie und Geophysik an der Yale Universität. Gemeinsam mit Christopher W. Fuller und Sean D. Willett von der Universität von Washington hat Brandon jetzt untersucht, warum einige Erdbeben weitaus verheerender ablaufen als andere. Sie glauben, einen Schlüssel entdeckt zu haben, mit dem sich die Areale innerhalb einer Subduktionszone identifizieren lassen, die bei einem Bruch den größten Schaden anrichten.

Schlüsselrolle für Außenbecken

Das Forscherteam nutzten Computersimulationen, um die Deformation der bei der Subduktion oben liegenden Platte zu bestimmen. „Die Vorderkante der überschiebenden Platte verformt sich kontinuierlich, ähnlich wie Schnee, der vor einem Schneepflug hergeschoben wird“, so Brandon. „Während eine Platte sich unter die andere schiebt, und sich die obere Platte deformiert, unterbricht sie die Haftung an der Verwerfung und reduziert damit die Gefahr schwerer Erdbeben.“

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Vorherige Forschungen haben gezeigt, dass Spannung sich dort aufbaut, wo die beiden Platten sich treffen und verhaken. Hier bildet die obere Platte einen Keil und eine schüsselförmige Einsenkung, das so genannte Außenbecken. Im Meer kann sich dieses im Laufe der Zeit mit Sediment füllen. Und genau hier, so zeigen die Studien, ereigneten sich bisher die schwersten Erdbeben.

Sediment verstärkt Haftung

Die aktuellen Simulationen zeigen, dass das auf der oben liegenden Platte deponierte Sediment das Aneinandervorbeigleiten der Platten stört, indem es die Vorderkante der oberen Platte verstärkt und ein spannungsabbauendes Deformieren verhindert. Nach Ansicht der Forscher könnte dies die Bewegungen an dieser Plattengrenze für längere Zeit unterbrechen und die Subduktion dadurch anfälliger für plötzliche Entladungen der Spannung machen – für Erdbeben.

„Über Millionen von Jahren sammelt sich das Sediment typischerweise in dicken Schichten an, von 800 Metern bis hin zu fast fünf Kilometern“, erklärt Fuller. „Der erhöhte Gewicht des Sediments aber verhindert die Deformation.“ „Dieses Phänomen ähnelt dem Verhalten eines Mayonnaiseglases: Wenn man es jeden Tag öffnet, geht es ganz leicht. Aber wenn es nur ab und zu geöffnet wird, wird dies durch das „Ankleben“ schwerer“, ergänzt Brandon. „Ein leichter Schlag auf den Rand unterbindet die Adhäsion und der Deckel öffnet sich. In der Erde unterbricht das Erdbeben die Adhäsion in der Subduktionszone.“

Das neue Modell könnte Bedeutung haben auch für die Vorhersage von besonders gefährdeten Gebieten innerhalb der Subduktionszonen. Allerdings sind die neuen Erkenntnisse nicht auf jede Subduktionszone zu übertragen: „man muss die Natur der Becken und ihr Verhalten verstehen, bevor man sie als Interpretationshilfe nutzen kann“, schränkt Fuller ein.

(Yale University, 31.01.2006 – NPO)

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