Wasser als Erdbeben- Trigger

Wasser als Erdbeben-Trigger

An der Subduktionszone in Neuseeland entdecken Geophysiker Wasser in drei Tiefenzonen – Flüssigkeit unterstützt die Bewegungen der Erdplatten

Wellington (Neuseeland)/Salt Lake City (USA) – Von Kalifornien, über Japan bis Neuseeland: Entlang des Feuerrings rund um den pazifischen Ozean finden sich die meisten Vulkane und die Erde bebt häufiger als in anderen Regionen. So wurde die Südinsel Neuseelands gerade diese Woche noch von einem Erdbeben mit der Magnitude 6,0 heimgesucht. In einer aufwändigen Expedition untersuchte nun ein internationales Team von Geowissenschaftlern den Untergrund entlang der neuseeländischen Hikurangi-Subduktionszone. Wie die Forscher berichten, fanden sie in drei Tiefenzonen nennenswerte Wassermengen, die maßgeblich sogar für Starkbeben verantwortlich sein können.

Das in bis zu 100 Kilometer Tiefe vorkommende Wasser entdeckten Phil Wannamaker von der University of Utah in Salt Lake City und seine japanischen und neuseeländischen Kollegen mit einem Netzwerk aus hochempfindlichen Spannungsmessern. Für diese magnetotellurischen Messungen nutzten sie elektromagnetische Wellen aus, die während Gewittern oder mit dem Sonnenwind in den Untergrund eindringen. "Ein Teil davon wird von den Gesteinsstrukturen gestreut und gelangt zurück an die Oberfläche, wo wir sie messen können", erklärt Wannamaker. Diese Messdaten lassen auf die Leitfähigkeit im Erdboden und damit auf die eingeschlossenen Wassermengen zurückschließen.

Entlang der geologisch mit 20 Millionen Jahren relativ jungen Subduktionszone, in der die pazifische Platte unter die australische abtaucht, befindet sich Wasser konzentriert in drei verschiedenen Tiefenbereichen. So transportiert der Meeresboden des Pazifik bis in 15 Kilometer Tiefe freies Wasser, dass in die darüber liegende Australische Platte aufsteigen und dabei die Risse in der Erdkruste aufweiten kann. Chemisch in den Gesteinen gebundenes Wasser entdeckten die Forscher etwa 30 Kilometer unter der Erdoberfläche. Gesammelt in Rissen kann es hier als Schmiermittel zwischen den Erdplatten dienen. Die größte Ansammlung von Flüssigkeit zeigten die Daten schließlich in etwa 100 Kilometer Tiefe. Von hier kann das Wasser in Blasen aufsteigen und dabei nach Aussage der Forscher sogar Starkbeben mit Magnituden von mindestens 7 auslösen. Dieser Prozess soll maßgeblich für das heftige Beben in der Murchison-Region Anfang des 20. Jahrhunderts verantwortlich gewesen sein.

Auch wenn die Hikurangi-Subduktionszone viel jünger ist als die Kollisionszonen in den Erdbebengebieten Japans oder Kaliforniens, könnten die neuen Daten auch dort zu einem besseren Verständnis der Bebenaktivität führen. Das gilt vor allem für die in 100 Kilometer Tiefe ausgemachten Wassermengen, da ähnliche Ansammlungen auch in anderen Bebenregionen gefunden worden sind.

Diese Studie bietet viele neue Hinweise darauf, wie Wasser die geologischen Prozesse in den spannungsreichen Subduktionszonen unterstützen kann. Es kann sowohl als Schmiermittel zwischen den Platten dienen, bestehende Klüfte stärker ausweiten und so den abrupten Spannungsabbau in starken Erdbeben mit verursachen. Aber die Ergebnisse zeigen auch, wie komplex die Vorgänge in den Bebengebieten rund um den Pazifik sind. So bleibt es unwahrscheinlich, dass auch mit magnetotellurischen Messungen schon bald eine verlässlichere Vorhersage von Beben möglich sein wird.

Jan Oliver Löfken

Weiterführende Literatur:

• Stern, R. J.: Subduction initiation: spontaneous and induced. Earth Planet. Sci. Lett. 226, 275–292 (2004)
  http://dx.doi.org/10.1016/j.epsl.2004.08.007
• Schellart, W. P., Freeman, J., Stegman, D. R., Moresi, L. & May, D.: Evolution and diversity of subduction zones controlled by slab width. Nature 446, 308–311 (2007)
  http://dx.doi.org/10.1038/nature05615

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