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Rätselhafter Tremor : Wenn die Erde in Zeitlupe bebt

  • -Aktualisiert am

Der Tsunami vor der Ostküste Japans am 11. März 2011 entwickelte eine ungeheure Zerstörungskraft. Bild: dapd

Extrem langsame Bewegungen entlang von Verwerfungen können Vorboten für schwere Erdbeben sein. Rund um Japan registriert deshalb ein dichtes submarines Messnetz diese nicht spürbaren Aktivitäten tief im Erdinneren.

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          Erdbeben sind bei weitem nicht die einzigen Zeichen dafür, dass die Erdkruste unter unseren Füßen in ständiger Bewegung ist. So können die beiden Flanken tektonischer Verwerfungen an der Erdoberfläche im geologischen Schneckentempo von wenigen Zentimetern pro Jahr aneinander vorbeigleiten, ohne dass die Erdoberfläche erzittert. Dieses „aseismische Kriechen“, das man beispielsweise entlang einiger Abschnitte der Hayward-Verwerfung in Nordkalifornien deutlich sehen kann, führt zwar nicht unbedingt zu Erdstößen und schwankenden seismischen Wellen. Es kommt aber dennoch zu Rissen in Asphalt und Beton oder zu Verschiebungen von Bordsteinkanten, was im Laufe von Jahren die Fundamente von Häusern zerreißen kann. Japan ist eine weitere Region, wo Erdplatten langsam aneinander vorbeigleiten, andererseits aber auch regelmäßig starke Erdbeben auftreten. Japanische Forscher haben nun untersucht, ob es einen Zusammenhang zwischen beiden tektonischen Vorgängen gibt.

          In den vergangenen Jahren hat man an Verwerfungen tief in der Erdkruste neben den bekannten seismischen Aktivitäten eine ganze Reihe neuer Bewegungsmuster entdeckt. Dazu gehören unter anderem der sogenannte „episodische Tremor“, extrem langsame Verschiebungen und Beben mit sehr niedrigen Frequenzen. Gemeinsam ist diesen Bewegungen, dass sie gemächlich ablaufen und über Tage oder Wochen anhalten können. Dabei kommen Verschiebungen von einigen Dutzend Metern zustande, Strecken, für die starke Erdbeben normalerweise nur wenige Sekunden benötigen. Weil diese Bewegungen derart langsam ablaufen, werden sie von Menschen nicht verspürt, sondern können nur von modernen, empfindlichen Messgeräten erfasst werden.

          Die seismischen Sonden des S-Net werden ausgebracht.

          Aber auch das ist oft schwierig. Denn die meisten dieser äußerst langsamen Vorgänge laufen in den häufig unter dem Meer gelegenen Subduktionszonen ab, in denen eine tektonische Platte unter eine andere taucht. An Land aufgestellte Sensoren sind oft zu weit entfernt, um sie zuverlässig messen zu können.

          Messnetze verraten seismische Bewegungsmuster

          Um alle verschiedenen Muster tektonischer Bewegungen rund um Japan genauer registrieren zu können, hat das asiatische Land in den vergangenen zwei Jahrzehnten zum Preis von mehreren hundert Millionen Euro das dichteste seismische und geodätische Messnetz auf der Welt aufgestellt. Dazu gehören mehrere tausend landgestützte Sensoren und einige hundert Messgeräte, die auf dem Meeresboden entlang der Ostküste Japans installiert sind. Mit zwei per Glasfaserkabel mit dem Land verbundenen submarinen Messnetzen, genannt „S-Net“ und „Donet“, werden dort alle Arten der mit der Subduktion der pazifischen und der philippinischen Platte unter Eurasien zusammenhängenden tektonischen Bewegungen eingehend untersucht.

          Die Forscher um Tomoaki Nishikawa von der Kyoto-Universität haben nun versucht, aus den von diesen Netzen aufgezeichneten Messungen zu entschlüsseln, wie die verschiedenen Bewegungsmuster in der Erdkruste miteinander zusammenhängen. Als Beispiel diente ihnen dabei das katastrophale Tohoku-Erdbeben vom März 2011, das mit einer Magnitude von neun den verheerenden Tsunami auslöste, dem 15.000 Menschen zum Opfer fielen und der das Atomkraftwerk in Fukushima schwer beschädigte. Bei diesen Beben verschoben sich die pazifische und die eurasische Erdkrustenplatte unterhalb des Japan–Grabens vor dem Nordteil der Insel Honshu innerhalb von knapp zwei Minuten um mehrere Dutzend Meter.

          Per Glasfaserkabel sind die submarinen Sonden des S-Net mit dem Land verbunden.

          Die Forscher um Nishikawa haben herausgefunden, dass sich nördlich und südlich der mehrere hundert Kilometer langen Bruchzone dieses Bebens zahlreiche langsame Verschiebungen ereigneten, aber keine schweren seismischen Erschütterungen. Das Bild änderte sich jedoch weiter südlich unterhalb des Nankai-Grabens, wo die philippinische Platte unter Japan taucht. Dort gab es keine klare Differenzierung zwischen dem Auftreten von Erdbeben und dem Auftreten von extrem langsamen Verschiebungen. Die beiden Arten tektonischer Bewegungen überlagerten einander.

          Die in der Zeitschrift „Science“ veröffentlichte Analyse der japanischen Wissenschaftler ist ein erster Schritt, um eine wichtige, immer wieder gestellte Frage zu beantworten: Können Tremor, langsamer Slip und sehr niederfrequente Erdbeben vielleicht Vorläufer und damit Indikatoren für künftige schwere Beben sein? Für den Japan-Graben scheint sich eine solche Möglichkeit tatsächlich anzudeuten. Allerdings werden sich Erdbebenforscher bei der Suche nach Antworten ausschließlich auf die umfangreichen Messdaten aus Japan stützen müssen. In keinen anderen Erdbebenregionen, in denen es zu Megabeben von Magnituden um neun kommen kann, also weder vor Indonesien noch vor der Küste Alaskas, des nordamerikanischen Nordwestens oder vor Chile, gibt es auch nur annähernd vergleichbare Messnetze.

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