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Unter Spannung: Magma-Gänge und Erdbeben

erstellt von eschick zuletzt verändert: 31.01.2014 18:45

Die Bewegung tektonischer Platten gegeneinander ist im Allgemeinen mit Erdbeben, langsamer Verschiebung oder Kriechen verbunden. Bei älteren auseinanderdriftenden Plattengrenzen hingegen gleicht das Eindringen von Magma in die Hohlräume das Volumendefizit aus, das durch die Krustenbewegung entsteht. Wissenschaftler des Deutschen GeoForschungsZentrums und der University of California Santa Cruz fanden nun heraus, dass Erdbeben und Magma-Aufstiege einem ähnlichen zeitlichen Ablauf folgen.

Neuer Bruch nach Magmaintrusion in 2005, im Dabbahu-Segment des Afar-Rifts. (Bild: D. Keir/National Oceanography Centre/Univ. of Southampton) In den Phasen der Grabenbildung in Riftzonen steigt Magma aus Kammern in der Erdkruste auf und bildet vertikale Magmaschürzen, auch magmatische Gänge genannt. Es wird angenommen, dass dieser Prozess periodisch zum Abbau von Dehnungsspannung führt, ähnlich wie Serien von Erdbeben und Nachbeben Scherspannung abbauen, die durch Plattentektonik aufgebaut wurden.

Seitdem moderne Messverfahren zur Verfügung stehen, wurden zwei größere Phasen von Rifting aufgezeichnet: in Island das Krafla-Rifting von 1975 bis 1984 und in Äthiopien das Manda-Hararo-Rifting von 2005 bis 2010. Für diese beiden Ereignisse stehen Abschätzungen über die eingedrungenen Magma-Volumina zur Verfügung, die aus publizierten Inversionen von Krustendeformationsdaten stammen. Wissenschaftler des Deutschen GeoForschungsZentrums und der University of California Santa Cruz konnten nun zeigen, dass die statistischen Eigenschaften der Phasen der Magma-Intrusion viele Ähnlichkeiten mit den Haupt- und Nachbebensequenzen von Erdbeben haben.

Es ist bekannt, dass die Häufigkeitsverteilung von Erdbeben in Abhängigkeit von ihrer Größe der Gutenberg-Richter-Beziehung folgt, vom lokalen bis zum globalen Maßstab. Die Abnahme der Nachbeben mit der Zeit nach einem Starkbeben folgt dem Gesetz von Omori. Auf diesen statistischen Gesetzmäßigkeiten baut die Gefährdungsabschätzung für Erdbeben auf. Die physikalischen Ursachen dieser Gesetzmäßigkeiten sind von großem Interesse und werden breit diskutiert. Die Autoren der vorliegenden Studie konnten nun zeigen, dass die Größe der Magma-Intrusionen in die Krustengänge analog zur Gutenberg-Richter-Beziehung einem Potenzgesetz folgt und dass die langfristige Impulsfreisetzung einer Beziehung gehorcht, die dem Omori-Gesetz entspricht.

Allerdings macht die Größe in diesem Fall einen Unterschied aus: Die Verfügbarkeit von Magma regelt die zeitliche Abfolge des Magma-Aufstiegs. Nach großen Volumenfüllungen sind die Zeitintervalle länger, im Gegensatz zu Erdbeben, wo bei starken Ereignissen die Nachbebenfolge rascher ist.


Quelle: GFZ/Helmholtz-Zentrum Potsdam, Januar 2014