Die kumulativen Belastungen durch historische Erdbeben könnten nach neuen Erkenntnissen eine Erklärung dafür liefern, warum und wo Erdbeben auftreten. Wissenschaftler haben zuvor Schwierigkeiten gehabt, Muster für Erdbeben in gefährlichen Gebieten weltweit zu identifizieren, da sie den Eindruck erwecken, weitgehend zufällig auftreten. Eine von der University of Plymouth in Nature Communications veröffentlichte Studie deutet jedoch darauf hin, dass die Coulomb-Vorspannung – die statische Spannung, die auf einer Verwerfungsebene vor dem Bruch vorhanden ist – einen wesentlichen Beitrag zur Erklärung sowohl historischer als auch moderner Erdbebenserien leisten kann.
Die Studie wurde von Dr. Zoë Mildon, Dozentin für Geowissenschaften an der University of Plymouth, geleitet und bietet Forschungsergebnisse, die während ihrer Promotion am University College London (UCL) durchgeführt wurden.
Sie kombiniert jahrhundertelange schriftliche Beweise für Erdbebenschäden in Städten und Dörfern mit modernsten Modellierungen, durch die Wissenschaftler zeigen können, dass positive Spannungen – ein Vermächtnis früherer Erdbeben in der Region – bei Störungen vorhanden sind, bevor die Mehrheit der Erdbeben auftritt.
Dr. Mildon präsentierte kürzlich einige ihrer Ergebnisse auf der Generalversammlung 2019 der European Geophysics Union und sagte: “Erdbeben werden verursacht, indem Gestein entlang von Verwerfungen aneinander vorbei gleitet, was dazu führt, dass sich die Kräfte und Spannungen in den umgebenden Gesteinen nach einem großen Erdbeben ändern. Es wird oft davon ausgegangen, dass die nächste Störung eines bestimmten Erdbebens die nächste ist, die dem Bruch folgt. Unsere Studie zeigt jedoch, dass dies nie der Fall ist, so dass typische Ansätze zur Modellierung des Coulomb-Stresstransfers (CST) das Potenzial zur Verbesserung der seismischen Gefahrenabschätzung begrenzt haben.
“Unser Modell addiert die Spannungen vieler Erdbeben und zeigt, dass Verwerfungen in den meisten Fällen bei einem Bruch positiv belastet werden. Es ist ein Schritt in der Modellierung von CST und zeigt, dass dies ein bislang ignorierter, aber entscheidender Faktor ist, wenn es darum geht, die Auslösung von Erdbeben zu erklären.”
Im Mittelpunkt der Forschung steht die zentrale Apenninregion Italiens, die in den letzten 700 Jahren regelmäßig von Erdbeben heimgesucht wurde.
Diese historischen Erdbeben sind aus schriftlichen Aufzeichnungen bekannt, die 1349 begonnen wurden und die die Höhe der Schäden und Verluste in einzelnen Städten und Dörfern in der gesamten Region beschreiben. Anhand der Standorte und der Schadenshöhe können Wissenschaftler herausfinden, wo, wann und wie große historische Erdbeben stattgefunden haben.
Betrachtet man die Erdbebenherde der letzten 700 Jahre, so kann man leicht davon ausgehen, dass diese Vorfälle zufällig entstanden sind.
Mit ihrer neuen Methode konnten die Forscher jedoch nachweisen, dass 97 Prozent (28 von 29) der Erdbeben zwischen 1703 und 2016 auf Störungen zurückzuführen sind, die ganz oder teilweise positiv vorbelastet waren.
Dazu gehört auch die Erdbebenserie, die 2016 die Stadt Amatrice und Norcia zerstörte, fast 300 Menschenleben forderte und ganze Städte in Schutt und Asche legte.
Dr. Mildon fügte hinzu: “Erdbeben sind sowohl für Menschen als auch für Eigentum enorm zerstörerisch. Der Heilige Gral der Erdbebenwissenschaft wäre es, vorherzusagen, wo und wann sie stattfinden werden. Davon sind wir sehr weit entfernt und vielleicht ist nie möglich, den Ort, die Zeit und die Größe zukünftiger Erdbeben genau vorherzusagen. Unsere Forschung könnte jedoch ein Ausgangspunkt sein, um bessere Prognosen zu entwickeln, welche Störungslinien aufgrund früherer Erschütterungen anfälliger sein könnten.”
Veröffentlichung: Mildon et al: Coulomb pre-stress and fault bends: ignored yet vital factors for earthquake triggering and seismic hazard, Nature Communications (2019). DOI: 10.1038/s41467-019-10520-6
Quelle: off. Pm der University of Plymouth
Titelbiltunterschrift: Auschnitt einer Spannung von einem Beben vom 6.April 2009 (Quelle: s. Veröffentlichung)
Pia Gaupels
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