Ruhe vor dem Sturm

Kleine Erschütterungen der Erde geben offensichtlich Hinweise, an welchem Ort mit starken Erdbeben zu rechnen ist.

Zürich (Schweiz)/Parkfield (USA) - Die sichere Vorhersage von Erdbeben gehört zu den schwersten Disziplinen der Geophysiker. Trotz vieler Ansätze hat noch keine Methode exakt den Zeitpunkt eines Bebens liefern können. Aber wenigstens den Ort der zentralen Erschütterung meinen nun schweizerische Forscher bestimmen zu können. Die jahrelange Aufzeichnung und Analyse von Mikrobeben in einer gefährdeten Region bildet laut einer Veröffentlichung in der Fachzeitschrift "Nature" die Grundlage für diese Ortsvorhersage.

"Die relative Größenverteilung \[von kleinen Mikrobeben\] kann in der Tat als Spannungsmeter für die Erdkruste dienen", schreiben Danijel Schorlemmer und Stefan Weimer vom Seismologischen Dienst der Schweiz in Zürich. Grundlage für diese Aussage ist die nachträgliche Untersuchung eines starken Bebens der Magnitude 6 in Parkfield, Kalifornien. Seit Jahren erwarteten Geophysiker in dieser Region des San Andreas Grabens eine heftige Entladung der aufgebauten Spannungen. Auch wenn der genaue Zeitpunkt am 28. September 2004 die Forscher nicht vorhersagbar war, gab es zumindest Anzeichen für den Ort dieses Bebens.

Abb.: Ein Riss entlang des San Andreas Grabens in der Nähe der Parkfield Brücke (Messer als Größenvergleich). (Quelle: USGS)

Mit einem in dieser Risikoregion engmaschigen Netz von Geophonen konnten seit 1981 viele kleine Beben aufgezeichnet werden. Ihre jeweilige Stärke und die genauen Orten verzeichneten die Schweizer Forscher in einer Karte und erhielten so einen Wert für die relative Größenverteilung von Beben (b-Wert). Genau dort, wo relativ wenige dieser Mikrobeben auftraten, kam es im vergangenen Jahr zu der lange erwarteten großen Erschütterung. Sowohl das Hauptbeben mit Magnitude 6 als auch zwei etwas schwächere Folgebeben traten in dieser "Ruhezone" der kalifornischen Verwerfung auf.

"Unsere Beobachtungen unterstützen frühere Studien, bei denen im Nachhinein niedrige b-Werte mit großen Beben in Izmit (Türkei), Kanto (Japan) und Morgan Hill (Kalifornien) korreliert wurden", so die Schweizer Geophysiker. Auch wenn der genaue Zeitpunkt eines schweren Bebens weiterhin nicht vorhersagbar sei, könnte so eine exakte Vorhersage von Ort und Ausdehnung eines Starkbebens möglich werden.

Gerade in Parkfield traf das Beben kalifornische Geologen besonders hart. Denn für einen bisher einzigartigen Forschungsansatz, der die Vorgänge in einer aktiven Erdbebenzone entschlüsseln sollte, kam es schlichtweg zu früh. Genau hier wollen sie direkt in einen Bebenherd in die Grenze zwischen zwei ineinander verhakten Erdplatten bohren. Niemals zuvor wagten Wissenschaftler ein solches Experiment. Doch vor der Fertigstellung der schrägen knapp fünf Kilometer langen und 3,2 Kilometer tiefen Bohrung überraschte sie das Beben vergangenen September.

Nichtsdestotrotz halten sie nun an ihrem Plan fest, in einem der gefährlichsten Erdbebengebiete der Welt ein unterirdisches Langzeit-Labor aufzubauen. Das internationale Forscherteam erwartet Warnsignale für Erdbeben zu entdecken, die möglicherweise auf Veränderungen im Gestein beruhen können. So scheint vor schweren Erdstößen Wasser aus den Gesteinen zu quellen. Dies verringert die Reibung an Gesteinsklüften und wirkt somit als Schmiermittel für das Beben.

Voraussichtlich 20 Jahre werden die Forscher ihre Bohrung in den Erdbebenherd nutzen können. Ob es in dieser Zeit jedoch wieder zu einem Starkbeben wie im September 2004 kommt, das wertvolle Daten für eine denkbare zeitliche Vorhersage von Erschütterungen liefern könnte, bleibt unklar.

Jan Oliver Löfken

Weitere Infos:

• Originalveröffentlichung:
  Danijel Schorlemmer, Stefan Wiemer, Microseismicity data forecast rupture area, Nature 434, 1086 (2005).
  http://dx.doi.org/10.1038/4341086a 
• Eidgenössische Technische Hochschule Zürich: 
  http://www.ethz.ch 
• Seismologischer Dienst Schweiz, Zürich: 
  http://www.seismo.ethz.ch/ 
• Parkfield, Erdbeben-Projekt, Kalifornien: 
  http://quake.wr.usgs.gov/research/parkfield/ 
• Spezielle Dokumente und Informationen zum Thema Mikrobeben finden Sie ganz einfach mit der Findemaschine, z. B. in der Kategorie Geophysik.

Weitere Literatur:

• Roeloffs, E. & Langbein, J. Rev. Geophys. 32, 315–335 (1994). 
• Wiemer, S. & Wyss, M. J. Geophys. Res. 102, 15115–15128 (1997). 
• Gutenberg, R. & Richter, C. F. Bull. Seismol. Soc. Am. 34, 185–188 (1944). 
• Schorlemmer, D.,Wiemer, S. & Wyss, M. J. Geophys. Res. 109, B12307 (2004). 
• Ji, C. et al. EOS Trans. AGU 85(47), Fall Meet. Suppl., Abstr. S53D-04