Stalagmite in einer Höhle im Bundesstaat Indiana könnten Aufzeichnungen vergangener Erdbeben aufweisen

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Nach einem Bericht im Bulletin der seismologischen Society of America, könnten aus dem Boden steigende Stalagmiten in einer Höhle im südlichen Indiana Spuren von vergangenen Erdbeben in der Region enthalten.

Samuel Panno, Forscher an der Universität von Illinois und Illinois State Geological Survey  sagt, dass die Felsformationen in der Donnehue Höhle und ähnliche in der Umgebung helfen können, die Geschichte der alten seismischen Ereignisse in der Wabash Tal Störung im Mittleren Westen der Vereinigten Staaten wissenschaftlich besser zu verstehen.

Allerdings enthalten die Stalagmiten auch Spuren vergangener Klimaereignisse wie Gletscherhochwasser. Zudem zeigt die Studie BSSA von Panno und seiner Kollegen, wie wichtig es ist, Klima und seismische Auswirkungen auf das Wachstum von Stalagmiten  auseinander zu halten.

Stalagmiten wachsen auf Höhlenboden durch eine Ansammlung von Mineralien, die aus mineralhaltigem Wasser ausgefällt werden und von einer Höhlendecke tropfen. Während dieses Prozesses wachsen kleine bis große Stalaktiten, die wie Eiszapfen an der Höhlendecke hängen, in der gleichen Weise an. Erdbeben können durch das Verschieben des Bodens den Verlauf der nachfolgenden Tropfen ändern und eine vorher gewesene Lücke schließen oder ein Stalaktit auf den Boden fallen lassen der vorher ein Stalagmit gefüttert hat.

Weiße Stalagmite: S. V. Panno

„Denn, wenn Sie ein Stalagmit nehmen und länglich durchschneiden und wie ein Buch öffnen“, erklärte Panno“ können Sie diese Verschiebungen in der Achse des Wachstums sehen.“

Mit einer Vielzahl von Techniken zur Datierung, um das Alter des Stalagmiten und alle umgebenden Sedimente zu bestimmen, können die Wissenschaftler den Zeitpunkt für diese Wachstumsverschiebungen ermitteln um dann mit dem Zeitpunkt der bekannten Erdbeben in einem Gebiet vergleichen.

Unter den vier Donnehue Stalagmiten in der Studie, fand das Forscherteam ein Doppelstalagmiten-Paar, das etwa vor 100.000 Jahren aufgehört hatte zu wachsen, und dann vor 6000 Jahren das Wachstum wieder aufnahm. Zeitlich überlappt dies mit einem Erdbeben der Stärke 7.1 bis 7.3 in der Gegend. Ein weiterer jüngerer Stalagmit begann vor 1800 Jahren zu wachsen, zeitgleich passend zu einen Erdbeben mit der Stärke 6,2. Er zeigt zudem auch spätere Verschiebungen in seiner Wachstumsachse, die mit anderen seismischen Ereignissen in der Nähe der New Madrid Seismic Zone überlappen.

Diese älteren Erdbeben sind aus anderen Studien des Bodens bekannt, die durch Erdbeben ausgelöste Vibrationen, genannt „paleoliquefaction“, in alten Sedimenten zu finden sind. Aber seismische Zeichen innerhalb der Stalagmiten enthalten möglicherweise weitere Beweise für diese historischen und prähistorischen Erdbeben, sagte Panno.

„Die meisten Beweise für Paleoerdbeben kommen aus flüssigen Phasen, die relativ leicht zu datieren sind“, betont er. „Das Problem ist, dass das in Sedimenten getan wird, die in der Regel in der Größenordnung von mehreren hundert bis zu 20.000 Jahre alt sind. Um darüber hinauszugehen, und noch ältere Erdbeben aufzuspüren, haben wir beschlossen, in Höhlen zu suchen.“

Stalagmitenwachstum kann auch durch den Klimawandel beeinflusst werden, sei es durch versiegen einer Tropfquelle, Überflutungen, die Tropfpassagen blockieren oder wachsende Stalagmiten verdrängen. Panno und seine Kollegen betonen, das die meisten der untersuchten Stalagmiten in der BSSA Studie von klimarelevanten Ereignissen betroffen waren.

Zum Beispiel zeigen einige der Stalagmiten Verschiebungen in  den Wachstumsmustern, die mit bekannten episodischen Überschwemmungen aus den Schmelzen von Gletschereis zusammenfallen, und andere wiederum enthalten dünne Schichten von Schlamm, die durch diese Überschwemmungen abgelagert wurden. „Wir lernen, dass man wirklich vorsichtig sein muss, von wo diese proben gesammelt werden, weil die Höhlen im südlichen Indiana, zum Beispiel während des Pleistozäns, zu Überschwemmungen neigten“, sagte Panno. „Das Hochwasser kann ein Stalagmit bewegen oder ein Stalaktit umhauen und seine Tropflage ändern.“

Panno arbeitet mit dem US Geological Survey – Seismologen John Tinsley in anderen Höhlen im mittleren Westen der Staaten zusammen, einschließlich Indianas bekannte Touristenattraktion Marengo Cave, um andere Stalagmiten, sowie die dazugehörigen gefallene Stalaktiten zu finden, die Anzeichen von seismischer Geschichte tragen könnten. Sie hoffen, dass künftige Studien weitere solide Beweise dafür liefern, wie diese Formationen Informationen über den Zeitpunkt, Ausmaß und Herkunft der Vergangen Erdbebenaktivitäten speichern könnten.

Quelle: 

Possible Earthquakes Recorded in Stalagmites from a Cave in South‐Central Indiana. Samuel V. Panno, Mirona I. Chirienco, Robert A. Bauer, Craig C. Lundstrom, Zhaofeng Zhang, Keith C. Hackley. Bulletin of the Seismological Society of America (2016). DOI: 10.1785/0120150240


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