Plattentektonik Verwüstungen, in Sand gemeißelt

Das schwere Erdbeben vor der japanischen Hauptinsel Honshu war ein Jahrtausendereignis in der an Erdbeben eben nicht armen fernöstlichen Region. Es war gut achttausendmal stärker als das Beben kurz davor in Neuseeland. Die Erdkruste ist dabei auf einer Länge von mindestens sechshundert Kilometern und einer Breite von nahezu hundertfünfzig Kilometern gebrochen. Das ergaben erste Berechnungen von Gavin Hayes vom Informationszentrum für Erdbeben des Geologischen Dienstes der Vereinigten Staaten in Golden (Colorado). Für seine Analyse stützte sich der Forscher auf die Aufzeichnungen von mehr als sechzig weltweit verteilten Seismometern.

Der Bruch ereignete sich dabei genau auf jener Fläche in der Erdkruste, welche die Grenze zwischen der pazifischen Platte und einer nach dem Ochotskischen Meer benannten Kleinplatte darstellt. Auf diesem Fragment der großen eurasischen Platte liegen sowohl die Kurilen-Inseln als auch Hokkaido und der nördliche Teil der Insel Honshu. Entlang dieser Fläche taucht die pazifische Platte in Richtung Festland unter ihr kontinentales Pendant. Der Tauchwinkel ist in diesem Gebiet mit etwa 25 Grad gegenüber der Erdoberfläche recht flach.

Ein Ruck von vier Minuten

Unmittelbar im 130 Kilometer vor der Küste Nordosthonshus gelegenen Herd verschoben sich die Gesteinsmassen bei dem Beben ruckartig um mehr als 15 Meter. Selbst unter den östlichen Ausläufern von Honshu, also der Gegend um die Großstadt Sendai und das Kernkraftwerk Fukushima Daiichi betrugen die Verschiebungen immerhin noch sieben Meter. Weil sich die Bruchfläche wegen des flachen Tauchwinkels dort nur knapp 50 Kilometer unter der Erdoberfläche befindet, waren die vom Beben verursachten Erschütterungen in dieser Gegend besonders stark.

Insgesamt dauerte es mehr als vier Minuten bis sich alle Gesteinsmassen entlang der Bruchfläche verschoben hatten. Der größte Teil der seismischen Energie, so berechnete Hayes, wurde aber in den ersten zwei Minuten nach Beginn des Bebens abgestrahlt. Zu einem ähnlichen Zeitablauf kommt auch Doug Dreger vom Seismologischen Laboratorium der Universität von Kalifornien in Berkeley. Er verglich dazu die Seismogramme des starken Vorbebens vom vergangenen Mittwoch mit den Aufzeichnungen des Hauptbebens. Das Vorbeben hatte eine Magnitude von 7,2.

In den vergangenen hundert Jahren ereigneten sich entlang der Bruchfläche Dutzende von Erdbeben mit Magnituden zwischen 7 und 7,5. Keines von ihnen führte aber, wie im Falle des Bebens vom vergangenen Mittwoch, zu einem Megabeben wie am Freitag. Wie diese Erdbeben zusammenhängen, ist derzeit noch völlig unbekannt.

Der Pazifik im Vormarsch

Zusammen waren die vielen Beben im letzten Jahrhundert außerdem auch nicht stark genug, jene mechanische Spannung abzubauen, die sich aufgrund der stetigen Drift der pazifischen Platte im Gestein unter Honshu ansammelt. Der Pazifik rückt dabei im Durchschnitt mit einer Geschwindigkeit von etwa sieben Zentimetern pro Jahr nach Westen. Das letzte in seiner Stärke mit den jüngsten Erdstößen vergleichbare Beben ereignete sich vor mehr als tausend Jahren entlang der gleichen Bruchfläche. Dieses Erdbeben im Jahre 869, so schlossen japanische Seismologen aus der Beschreibung der Schäden in historischen Dokumenten, hatte eine Magnitude von mindestens 8,5.

Besonders dramatisch war aber auch der von dem Beben damals ausgelöste Tsunami. Er überspülte weite Küstenregionen in den Präfekturen Miyagi und Fukushima, darunter auch die vom jüngsten Tsunami jetzt besonders schwer betroffene Bucht von Sendai. Geologische Untersuchungen ergaben, dass der Tsunami damals an der Küste mächtige Ablagerung von Sand hinterließ. Unterhalb der Erdoberfläche fanden sich zahlreiche weitere ähnliche Sandschichten, die ebenfalls von Tsunamis stammten. Geologen konnten deren Alter jeweils anhand von Holzkohleresten bestimmen. Etwa alle tausend Jahre, so die Schlussfolgerung, kommt es demnach entlang der Nordostküste Honshus zu schweren Erdbeben mit besonders kräftigen Tsunamis. Das Beben und der Tsunami vom vergangenen Freitag passen genau in das grobe statistische Muster. Dass auch die nun havarierten Reaktoren im Kernkraftwerk Fukushima Daiichi im Einzugsbereich dieser Monsterwellen lagen, war zumindest den Geologen bekannt. Sie entdeckten die verschiedenen Sandschichten nämlich nur wenige Kilometer von den Atommeilern entfernt.