31.01.2019

Erdbeben in Superzeitlupe

Deformation der Erdkruste nahe Istanbul zog sich über mehr als fünfzig Tage hin.

Südlich von Istanbul ist es im Sommer 2016 zu einem großen Erdbeben gekommen, das aller­dings so langsam vonstatten ging, dass niemand es bemerkte. Die Defor­mation in der Erdkruste zog sich über mehr als fünfzig Tage hin, bei normalen Erdbeben passiert dies innerhalb von Sekunden. Erst eine neu ent­wickelte Methode zur Auswertung von Daten aus Deformations­messgeräten in Bohrlöchern durch Forschende des Deutschen Geoforschungs­zentrums GFZ in Zusammen­arbeit mit dem Türkischen Katastrophen­schutz (AFAD) und dem UNAVCO-Institut aus den USA zeigte das ultra-langsame Beben unterhalb des Marmara­meeres. Das Team wurden von Patricia Martínez-Garzón aus der GFZ-Sektion „Geomechanik und wissen­schaftliches Bohren“ geleitet.

Abb.: Die Millionen­metropole Istanbul ist erdbeben­gefährdet. Neue...
Abb.: Die Millionen­metropole Istanbul ist erdbeben­gefährdet. Neue Untersuchungs­methoden weisen auf langsame Krusten­bewegungen in der Tiefe hin. (Bild: M. Bohnhoff, GFZ)

Das Untersuchungs­gebiet liegt in der Nordwest-Türkei an der nord­anatolischen Verwerfung. Diese geologische Bruchzone trennt Eurasien und die Ana­tolische Platte und ist eine der großen tek­tonischen Platten­grenzen, an der es immer wieder zu zer­störerischen Erdbeben mit einer großen Anzahl von Opfern kommt. Das letzte schwere Erdbeben ereignete sich 1999 bei Izmit und forderte fast 20.000 Tote. Ein Teil der Verwerfung, die unmit­telbar südlich der dicht besiedelten Megacity Istanbul verläuft, wird derzeit als „seismische Lücke“ identi­fiziert und ist damit für ein großes Erdbeben über­fällig.

Die tektonische Belastung durch die Bewegung der Erdkrusten­platten ist konti­nuierlich. Das baut gewisser­maßen täglich elastische Energie entlang von Verwerfungen auf. Die Freisetzung der gespeicherten Energie erfolgt entweder seismisch – in Form von Erdbeben – oder aseismisch, durch langsames Verformungs­kriechen in der Tiefe. Das Verständnis der Wechsel­wirkung zwischen beiden Phänomenen ist von entschei­dender Bedeutung, um die Erdbeben­gefährdung und das daraus resul­tierende seismische Risiko in städtischen Gebieten zu bestimmen. In ihrer aktuellen Studie berichten die Wissen­schaftler über ein sich über fast zwei onate hinziehendes, extrem langsames Erdbeben, das südlich von Istanbul unterhalb des Marmara­meeres in Verbindung mit erhöhter schwach spürbarer Erdbeben­aktivität in geringer Tiefe in der Region auftrat. Die Forschenden unter­suchten die Krusten­verformungs­daten aus Instrumenten in Bohr­löchern, die im Rahmen des GONAF Plate Boundary Obser­vatory rund um das östliche Marmara­meer installiert sind.

Die Daten einer der Bohrloch-Mess­stationen im seismisch aktivsten Teil des Gebietes auf der Armutlu-Halbinsel wurden mit neuartigen Computer­techniken verarbeitet. „Dadurch konnte das langsame Kriech­signal identi­fiziert werden, das innerhalb der Erdkruste auftrat und die gleiche Größe hat wie das größte jemals gesehene derartige Signal, das entlang der San-Andreas-Verwerfung in Kali­fornien auftrat", sagt Martínez-Garzón. Während dieses aseismischen langsamen Verformungssignals reagierte der flachere und vermutlich voll­ständig verhakte Teil der Erdkruste mit der höchsten Rate von moderaten Erdbeben seit Jahren. Das weist auf eine Wechsel­wirkung zwischen oberflächen­naher und tiefer Deformation der Erdkruste hin. Marco Bohnhoff, Leiter des GONAF-Obser­vatoriums, erklärt: „Wie diese Interaktion funk­tioniert müssen wir erst noch im Detail erforschen. Auf jeden Fall ermöglichen unsere Ergeb­nisse, das regionale seismische Risiko besser zu verstehen und zu quanti­fizieren, insbesondere für die 15-Millionen-Metro­pole Istanbul im Hinblick auf das bevor­stehende Starkbeben".

GFZ / JOL

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