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Seismologie : Wenn die Erde aufreißt

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Keine Erdspalte, aber erhebliche Verschiebungen an der Erdoberfläche: Taiwan nach dem Chichi-Erdbeben im September 1999 Bild: AFP

Erdspalten öffnen sich und verschlucken Menschen, Tiere und Häuser – ist das bloß ein Mythos aus Katastrophenfilmen, oder steckt dahinter eine wissenschaftliche Wahrheit?

          Es gehört zu den großen Mythen, dass sich bei schweren Erdbeben entlang geologischer Verwerfungen riesige Erdspalten auftun, die Menschen, Tiere, ja sogar ganze Häuser verschlucken können. So soll angeblich nach dem schweren Erdbeben von San Francisco im Jahre 1906 auf einem Bauernhof in Nordkalifornien eine Kuh in eine solche Erdspalte gefallen und dort verendet sein. Auch in phantasievollen Katastrophenfilmen, wie zuletzt vor zwei Jahren im Epos „San Andreas“, erzeugen Erdbeben immer wieder solche klaffenden, tiefreichenden Erdspalten. Seismologen, die nach schweren Erdbeben die Spuren der Verschiebungen analysieren, haben aber bisher nirgendwo derartige Erdspalten entdeckt. Doch das muss nicht zwangsläufig bedeuten, dass dieser Effekt nicht doch auftritt. Eine amerikanisch-französische Forschergruppe hat jetzt bei Erdbebensimulationen im Labor herausgefunden, dass gewisse Beben durchaus kurzzeitig solche Spalten erzeugen können.

          Schwere Erdbeben erzeugen in der Tat erhebliche Verschiebungen an der Erdoberfläche. So betrug der Versatz beim San-Francisco-Beben von 1906 mehr als sechs Meter, beim sogenannten Chi-Chi-Beben in Taiwan im Jahre 1999 wurden 15 Meter gemessen, und das Erdbeben der Magnitude 9,0, das im März 2011 den Norden Japans erschütterte, verschob den Meeresboden sogar um 50 Meter. Diese Bewegungen spielen sich aber jeweils entlang einer Bruchfläche ab. Auf dieser können sich die beiden Flanken einer Erdbebenverwerfung kräftig gegeneinander verschieben, sie bewegen sich aber nicht auseinander, was eine Erdspalte erzeugen würde. Eine solche Spreizung wird allein durch den auf die Verwerfung wirkenden Druck des umgebenden Gesteins verhindert.

          Laborversuche belegen eine bisher unbekannte Drehbewegung bei Erdbeben

          Die Forscher um Ares Rosakis vom California Institute of Technology in Pasadena haben nun jene Art von Beben in Laborversuchen simuliert, die besonders schwere Erdstöße erzeugen. Als Erdkruste diente den Wissenschaftlern ein unter mechanischen Druck gesetztes Plastikmaterial, das sie einem sogenannten Aufschiebungsbeben aussetzten. Bei einem solchen Ereignis rutscht eine der Flanken einer geologischen Verwerfung aufwärts in Richtung Erdoberfläche, während die andere nach unten gleitet. Diese in Bruchteilen von Sekunden ablaufende Bewegung filmten die Forscher mit Hochgeschwindigkeitskameras bei ihrem Labormodell.

          Bei der Auswertung der Aufnahmen stellte sich heraus, dass sich die aufwärts bewegende Flanke knapp unter der simulierten Erdoberfläche etwas verbog. Das wiederum ließ für kurze Zeit eine Öffnung entstehen, die einer Erdspalte ähnelte. Sobald der Erdbebenbruch aber die Erdoberfläche erreicht hatte, fiel diese Spalte wieder zu. Diese bisher bei Erdbeben unbekannte Drehbewegung konnten anschließend die französischen Forscher um Raul Madariaga von der École Normale Supérieure in Paris mit numerischen Simulationen auf Computern bestätigen.

          Wie die beiden Forschergruppen jetzt gemeinsam in der Zeitschrift „Nature“ berichten, zeigen die Simulationen, dass Aufschiebungserdbeben tatsächlich Erdspalten erzeugen können. Offenbar reicht bei solchen Beben der umgebende Gesteinsdruck nicht aus, um die beiden Flanken einer Erdbebenverwerfung zusammenzuhalten. Bei den Laborversuchen blieben die Spalten allerdings nur wenige Sekunden lang offen und schlossen sich dann wieder.

          Quelle: F.A.Z.

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