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Erdbeben im Detail

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 30.07.2014 17:40

Erdbeben sind und bleiben nicht vorhersagbar. Das liegt auch daran, dass die Geophysiker und Seismologen weiterhin nicht wirklich verstehen, was geschieht, wenn sich zwei ineinander verhakte Krustenplatten wieder lösen. Immerhin kann man mit modernen Sensornetzen so genau wie nie zuvor hinschauen. So konnten die Forscher die Entstehung des Starkbebens haargenau verfolgen, das am 1. April 2014 die nordchilenische Hafenstadt Iquique erschütterte. In "Science" haben sie die Vorgänge erläutert.

Die Bebengeschichte Chiles in den letzten Jahrzehnten. (Bild: Manuela Dziggel, GFZ)Mehr als 130 Jahre lang blieb Iquique in Nordchile von schweren Erdbeben verschont. Während nahezu überall an der 4300 Kilometer langen chilenischen Küste schwere und schwerste Erdbeben verzeichnet wurden, blieb es im Gebiet der heute 180.000 Einwohner zählenden Stadt im staubtrockenen Norden verdächtig ruhig. Das verwundert, bewegen sich hier die ozeanische Nazca-Platte und die südamerikanische Kontinentalplatte mit etwa 26 Zentimetern pro Jahr aneinander vorbei - eine für Krustenplatten durchaus beachtliche Geschwindigkeit. Dennoch war der 500 Kilometer lange Streifen zwischen der chilenisch-peruanischen Grenze und der Halbinsel Mejillones am Wendekreis des Krebses eines von nur zwei Teilstücken der chilenischen Subduktionszone, wo man noch auf ein Starkbeben wartete. Das kam am 1. April dieses Jahres: Rund 80 Kilometer vor der Küste brach die Erdkruste über 150 Kilometer hinweg - ein Beben der Magnitude 8,1 und ein mäßiger Tsunami mit gut zwei Metern Höhe waren die Folge. Vier Männer starben an Herzinfarkt, eine Frau wurde von einer einstürzenden Wand erschlagen. "Die Menschen hatten sich schon nach mittleren Vorbeben in Sicherheit gebracht, weil man einen Tsunami befürchtete", erzählt Raul Madariaga, emeritierter Professor für Geologie an der Pariser Ecole Normale Superieure, "man war also vorbereitet, als der Hauptschock kam." Vorbereitet waren auch die Seismologen. Seit 2007 hat man in Nordchile ein hochmodernes Sensornetz aufgebaut, das die seismische Lücke engmaschig mit GPS-Stationen und Seismometern überzieht. Es ist Teil des Integrierten Plattengrenzen-Observatoriums, das ein internationales Konsortium in Chile betreibt. An ihm sind neben chilenischen und deutschen Universitäten, auch das Deutsche Geoforschungszentrum in Potsdam und das Kieler Geomar sowie Forschungseinrichtungen aus den USA und Frankreich beteiligt. "Mit den Sensoren konnten wir die Bodenbewegungen vor und während des Erdbebens vom 1. April 2014 genau verfolgen", schwärmt Madariaga, der gebürtiger Chilene ist, "diese Daten sind ein Traum für uns Seismologen."

Die Station PBO7 des Plattengrenzen-Observatoriums IPOC in Chile. (Bild: Bernd Schurr, GFZ)
Die Wissenschaftler haben in der Region Iquique die Entstehung eines Starkbebens aufgezeichnet, angefangen bei Schwärmen von kleinen Beben über mittlere und starke Vorbeben bis hin zum großen Schlag am 1. April. "Wir sahen, dass die Schwärme in einer Zone auftraten, um dann zu verschwinden und an anderer Stelle wieder einzusetzen. Das war der Anfang", erzählt Madariaga. Im Juli 2013 erhöhte sich die Aktivität: Ein erster Schwarm von stärkeren Beben der Magnitude 5 setzte ein, dem im Lauf der nächsten Monate weitere Bebenschwärme dieser Art folgten. "Zwei Wochen vor dem Hauptbeben ereignete sich dann ein Vorbeben der Stärke 6,7. Von da an verlagerten sich die Bebenschwärme in das Gebiet hinein, wo am 1. April das Hauptbeben entstehen sollte. Durch das seismische Netzwerk konnten wir also die Vorbereitung zu diesem großen Erdbeben verfolgen - und zwar in Echtzeit." Die spürbaren Beben waren nicht die einzigen Anzeichen. Die GPS-Stationen zeichneten ein sogenanntes Stilles Erdbeben auf, bei dem sich tektonische Spannungen nicht ruckartig, sondern erschütterungslos über Tage und Wochen hinweg entladen. "Nach dem Vorbeben der Stärke 6,7 beschleunigten sich die Bewegungen des Stillen Erdbebens", erklärt der chilenische Experte, "wir konnten förmlich sehen, wie an der Subduktionszone der Zusammenhalt zwischen beiden Erdkrustenplatten nachlässt." Dieses Stille Beben lief die ganze Zeit an dem Segment, an dem sich später auch das Hauptbeben ereignen sollte.

Die Stationen des IPOC in Chile. (Bild: Manuela Dziggel, GFZ)Dieses Hauptbeben, das dann am 1. April 2014, um 20:46 Uhr lokaler Zeit, kam, hat aber wohl die Spannungen in der seismischen Lücke von Iquique nicht nachhaltig gelöst. Nach Analysen des GFZ sind zwei Segmente südlich und nördlich der Bebenzone weiterhin unter Spannung und haben das Potenzial starke Erdbeben und beträchtliche Tsunamis auszulösen. Diese vorherzusagen, ist jedoch auch mit diesen unglaublich detaillierten Daten nicht möglich - und dieser Befund gilt auch für alle anderen Erdbebenzonen der Erde: "Die Vorhersage funktioniert weiterhin nicht, weil wir die Entwicklung von Erdbeben im Detail nicht verstehen", sagt Madariaga, "nicht jedes Ereignis wird im Vorhinein von so deutlichen Bebenschwärmen begleitet und außerdem folgt nicht auf jeden Magnitude-5-Stoß ein großes Ereignis." Trotzdem bedeuteten diese Daten einen großen Sprung vorwärts im Verständnis der Vorgänge an solchen Kollisionszonen, urteilt Raul Madariaga. Und weil immer mehr Subduktionszonen mit Hightech-Netzwerken ausgerüstet werden, hoffen die Seismologen auf weitere Daten, die ihnen beim Enträtseln der Erdbeben helfen.

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