Grundlagen. Aufbau der Erde. Grundlagen. Plattenbewegungen. 3. Messungen. 4. Überwachung. Beispiele. Österreich. Beispiele.

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1 Erdbeben Dr. Gunther Heißel Mag. Petra Nittel Landesgeologie 2 Erdbeben sind: Erschütterungen in der Erdkruste sie sind fühlbar und messbar Man unterscheidet: natürliche Erdbeben (durch Menschen) induzierte Erdbeben Seismizität der 3 4 Kruste Äußerer Mantel Innerer Mantel Oberer Mantel Mantel Kern Kruste Äußerer Kern Innerer Kern Schalenbau der 5 6 1

2 Motor der Krustenbewegungen Wärmeströme im oberen Erdmantel (Konvektionswalzen) zerren an der Kruste Die in einzelne Platten zerlegte Kruste bewegt sich plattentektonische Prozesse Kreislauf der Gesteine. Komplexe Prozesse im Erdinneren Strömungen des plastisch-flüssigen Gesteins 7 8 Motor der Krustenbewegungen Konvergente sind Einengungszonen durch Kollision Beispiel: Tiefseegräben 9 10 Konvergente Gebirgsbildung Konvergente : Beispiel Himalaya

3 Folgen der Kollision Indien-Asien globales Ausmaß der Kollision Asien Die Folgen der seit 45 Mio a. andauernden Kollision: Die indische Platte reicht heute bereits bis unter Tibet hinein. Indien Kollision Indien - Asien

4 Orogene,, Erdbeben und Vulkanismus im Mittelmeerraum Tiefseegräben als konvergente Plattenränder Glomar Challenger Borstenwurm aus 11 km Tiefe Schiffe zur Erkundung der Ozeanböden Marianengraben an der tiefsten Stelle der divergente Plattenränder sind Dehnungszonen durch Förderung von Magma aus dem Erdinneren Europäische Platte divergente durch Dehnungstektonik Beispiel: Mittelatlantischer Rücken auf Island Thingvellier Tagungsort des isländischen Parlaments ab ca. 930 n Chr. Beispiel: Mittelozeanische Rücken N-amerikanische Platte

5 Transformtektonik durch aneinander Vorbeigleiten Black Smokers heiße, mineralreiche Quellen im Bereich des mittelozeanischen Rückens Transformstörungen der Ozeane San Andreas Fault San Andreas Fault Ablenken eines Flusses durch Transform- Versetzung Typ San Andreas Fault Transformstörungen Mittelatlantischer Rücken Transformstörungen Pazifischer Rücken

6 Richterskala Richterskala Numerische Skala der Erdbebenmagnituden (Erdbebengröße) entwickelt 1935 in der Theorie nach oben offen, da die Bruchfestigkeit der Erdgesteine die Obergrenze bildet mit etwa Stufe 9 ist (auf der ) die Obergrenze erreicht in die Berechnungen gehen ein: Ausschlagweite der Seismographen Entfernung der Station zum Erdbebenherd Herdtiefe sowie eine empirisch ermittelte Konstante für den Untergrundeinfluss Die freigesetzte Energie wird in einer logarithmischen Skala dargestellt Superbeben auf der Sonne Erdbebenmessgerät Datum Stärke 11 nach Richter Hypozentrum (Herd) Ort, an dem die Erdbewegung durch das Aufreißen an einer Schwächezone ihren Anfang nimmt. P-Wellen (Primärwellen): dehnen und komprimieren das Gestein innerhalb der Laufrichtung

7 S-Wellen (Sekundärwellen): verformen quer zur Laufrichtung P-Wellen (Primärwellen): dehnen und komprimieren das Gestein innerhalb der Laufrichtung Erdbeben von Pakistan Okt Balakot Auswirkungen der P - Wellen Seismische Wellen Herdtiefe: Tiefe des Hypozentrums unter der Erdoberfläche

8 Herdtiefen Erdbeben weisen Herdtiefen bis 800 km auf Tiefe der Hypozentren in Tirol In Tiefen > 800 km sind alle Gesteine aufgeschmolzen. Die meisten Beben in Tirol entlang der Inntal- Störungszone sind in ca. 5 bis 8 km Tiefe angesiedelt. Es gibt allerdings auch Beben in deutlich größeren Tiefen (20-30 km Tiefe) Isoseisten: Linien gleicher seismischer Intensität Schüttergebiet: Gebiet in dem ein Erdbeben wahrgenommen wird verstärkte Schwingungen in den weichen Sedimenten der Flusstäler und Seeablagerungen Bodenverflüssigung (Thixotropie( Thixotropie)

9 Grundbruch durch (Thixotropie( Thixotropie) Grundbruch durch (Thixotropie( Thixotropie) P-Wellen ändern die Richtung beim Durchqueren des Erdkerns S-Wellen können den flüssigen äußeren Erdkern nicht durchdringen Europäische Makroseismische Skala (EMS-98) Europäische Makroseismische Skala (EMS-98)

10 55 Erdbeben-Monitoring an der San Andreas Fault 56 Erdbebenmonitoring Yellowstone: Starkbeben in rot: Geothermalgebiete dicke schwarze Linie: Yellowstone-Caldera Erdbeben in Hall Spuren der Erdbeben in Innsbruck 60 10

11 Studium historischer Dokumente und Zeitzeugen Erdbebenstationen in Stand Erdbebenstollen in Tirol Erdbebenstollen in Tirol Bau der Station Wattenberg (WATA) Stollenvortrieb in einem Gebiet, das frei ist von Verkehr, Wanderern, etc. Alle Erschütterungsquellen sind so weit weg, dass die Station dadurch unbeeinflusst ist. Erdbebenmessstation St. Quirin Erdbebenstollen in Tirol Erdbebenmessstation Walder Alm: erste Station Tirols 65 Erdbebenstollen in Tirol Standort Messstation Außerfern Inbetriebnahme

12 ZAMG Conrad-Observatorium ZAMG Conrad-Observatorium ZAMG = Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik ZAMG Conrad-Observatorium ZAMG Conrad-Observatorium Gezeiten- und Absolut-Gravimeter ZAMG Conrad-Observatorium gegen Erdbeben in Erdbebensicheres, normgerechtes Bauen; entsprechende Bauwerksverstärkungen von Altbauten - ÖNORM 4015 Teil 1 (neue Fassung 1997) Effektive Katastrophenhilfsdienste Schulung der Bevölkerung (richtiges Verhalten im Ernstfall)

13 Anpassung an die Erdbebensituation Beispiel Alaska Flexible Pipelines im Bereich der Erdbeben- Störungslinien rezent aktive Störungszonen: Einbeziehung bei Planungen: Eintrittswahrscheinlichkeit zu erwartende Magnitude zu erwartender Versetzungsbetrag zu erwartendes Risiko abgestimmt auf den Planungszeitraum Verhalten bei Erdbeben ab der Stufe 5 bis 6 nach Richter Erdbeben der Stufen 5 bis 6 nach Richter entsprechen etwa Erdbebender Intensität 6 bis 9 der 12-teiligen EMS In Abhängigkeit von der Art des Bruchvorganges und des Untergrundes dauern Beben zwischen wenigen Sekunden (Magnitude 5 nach Richter) bis zu mehr als Sekunden und länger (ab Magnitude 6 nach Richter). Verhalten bei Erdbeben ab der Stufe 5 bis 6 nach Richter Erdbeben der Stufen 5 bis 6 nach Richter entsprechen etwa Erdbebender Intensität 6 bis 9 der 12-teiligen EMS Schadensbilder bei derartigen Beben: teils massive Gebäudeschäden Schäden an der Infrastruktur (Wasserleitungen, Gasleitungen, etc.) Hangrutschungen, Steinschläge, Blockstürze, Felsstürze Verhalten bei Erdbeben ab der Stufe 5 bis 6 nach Richter Empfehlungen bei Aufenthalt in Gebäuden: Suchen Sie rasch einen Platz auf, der Schutz gegen herabfallende Gegenstände und splitterndes Glas bietet, z. B. unter einem Tisch, in der Nähe von Innenwänden, unter einer Tür oder unter Betontreppen! Halten Sie Abstand von Glasflächen, hohen Möbeln und Regalen! Bleiben Sie im Haus, solange die Erdbebenerschütterungen anhalten! Laufen Sie nicht ins Freie (Gefahr herabstürzender Bauteile: Dachziegel, Fassadenteile etc.)! Ausnahme: Sie befinden sich bei Beginn der Erschütterung im Erdgeschoss in Nähe einer Außentür, die direkt ins Freie führt (Garten oder offener Platz, nicht enge Strasse). Kein Treppenhaus begehen! Keinen Fahrstuhl benutzen! Verhalten bei Erdbeben ab der Stufe 5 bis 6 nach Richter Empfehlungen bei Aufenthalt Im Freien: Bleiben Sie im Freien! Halten Sie möglichst großen Abstand von Gebäuden! Laufen Sie nicht in Gebäude hinein (Gefahr herabstürzender Bauteile)! Wenn Sie Auto fahren, halten Sie an sicherer Stelle an (möglichst nicht in der Nähe von Gebäuden) und bleiben Sie im Auto, solange die Erschütterungen anhalten! Befahren Sie keine Brücken, Kreuzungen oder Unterführungen! Befinden Sie sich bei Beginn der Erschütterungen am Fuße eines Steilhanges oder im Hangbereich selbst, dann entfernen Sie sich umgehend von dort (Gefahr von Erdrutschen oder Steinschlag!)

14 Verhalten bei Erdbeben ab der Stufe 5 bis 6 nach Richter Verhalten nach dem Erdbeben (Teil 1): Verhalten bei Erdbeben ab der Stufe 5 bis 6 nach Richter Verhalten nach dem Erdbeben (Teil 2): Leisten Sie Erste Hilfe! Stellen Sie beschädigte Leitungen (Gas, Wasser) am Haupthahn ab! Bei Gasgeruch: kein offenes Feuer, nicht rauchen, kein Licht bzw. keine elektrischen Geräte einschalten! Brennendes Gas nicht selbst löschen! Gebäude verlassen und Feuerwehr alarmieren! Seien Sie auf Nachbeben gefasst! Beginnen Sie nicht überstürzt mit Aufräum- bzw. Reparaturarbeiten! Öffnen Sie Schranktüren vorsichtig. Verletzungen sind möglich. Verlassen Sie das Gebäude nach dem Erdbeben nur, wenn es nötig ist, insbesondere bei Feuer, Gasgeruch oder wenn ein Einsturz zu befürchten ist. Nehmen Sie - wenn möglich - Geld, Ausweise und Notgepäck mit! Benutzen Sie keine Aufzüge! Vorsicht bei losen Teilen im/am Gebäude bzw. auf dem Dach! Betreten Sie keine beschädigten Gebäude und wenn, dann nur in Begleitung von Rettungskräften und mit Schutzhelm. Kehren Sie erst nach Hause zurück, wenn durch die Behörden die Sicherheit bestätigt wird. Diese Sicherheit ist nicht nur hinsichtlich der Gebäudestatik nötig, sondern für Gebäude in Hanglagen oder entlang dem Hangfuß auch hinsichtlich Hangrutschungen, Stein- und Blockstürzen, sowie hinsichtlich der Möglichkeit von Felsstürzen! Achten Sie daher in Hanglagen und entlang dem Hangfuß auf möglichen Steinschlag und Blocksturz, sowie auf mögliche Felsstürze und auf Hangrutschungen. Benützen Sie Bergstraßen aus diesem Grund nur im unbedingt nötigen Ausmaß. (Auch wichtig für Einsatzkräfte). Achten Sie auf plötzliches Ausbleiben von Bächen (könnte durch Hangrutschungen und Stürze bedingt sein; Flutwellen!!! (Auch wichtig für Einsatzkräfte) Verhalten bei Erdbeben ab der Stufe 5 bis 6 nach Richter Verhalten nach dem Erdbeben (Teil 3): ZAMG Conrad-Observatorium Telefonieren Sie nur, wenn es unbedingt nötig ist! Eine Überlastung der Telefonverbindungen gefährdet die Rettungs- und Hilfsaktion. Notrufe der Einsatzzentralen (LWZ, ILL, Feuerwehr, Polizei) daher nur im Notfall betätigen! Halten Sie die Straßen und Zufahrtswege frei für Rettungs- und Versorgungsfahrzeuge. Schalten Sie Radio bzw. Fernseher ein und verfolgen Sie die Meldungen und Anweisungen des Katastrophendienstes bzw. der Katastrophen-Einsatzleitung! ZAMG Hohe Warte ZAMG Hohe Warte

15 Auswertung bei der ZAMG Hohe Warte Erdbeben WörglWörgl-Kleinsöll Erdbeben WörglWörgl-Kleinsöll 2003 Erdbeben in Tirol Erdbeben in Tirol Engadiner Lineament 89 Erdbeben in Tirol Erdbeben von Namlos 1930 Intensität 7 EMS 90 15

16 Erdbeben in Tirol / Umgebung Oktober 2010 Erdbeben in Tirol / Umgebung Oktober Nassereith/Telfs 3,2 n. Richter Feldkirch 3,1 n. Richter Wattens 2,9 n. Richter Wattens 4,0 n. Richter Bad Ischl 2,5 n. Richter Mehr als 500 Ereignisse Im Oktober 2010 ereigneten sich zwei Erdbebenserien mit insgesamt 509 (!) registrierten Ereignissen in Tirol. Bei einer Erdbebenserie handelt es sich um ein gehäuftes Auftreten seismischer Ereignisse in einem bestimmten Gebiet. Die beiden Hotspots lagen bei Schwaz und im Mieminger Gebirge. Quelle Zamg Erdbeben in der Steiermark Erdbeben in Erdbeben in Erdbeben in Erdbebenzonen in der ÖNORM B 4015 Teil 1 (neue Fassung 1997) Seit Ende 2008 ist die ÖN B 4015 durch die ÖNORM EN ,, die dem EUROCODE-8 entspricht, ersetzt. Nationale Festlegungen und Erläuterungen sind in der ÖNORM B geregelt

17 Erdbebenlinien der Ostalpen Innsbruck Erdbeben Intensitäten in Mitteleuropa DACH - Staaten Erdbeben SchweizSchweiz-SüddeutschlandSüddeutschland- Erdbebensituation Basel: Basel liegt am Südende des Oberrheintalgrabens (Grabenbruch Embryonalstadium der Ozeanentstehung) Oberrheintalgraben Historische Darstellungen des Bebens von Basel 1356: Ein Großteil der Stadt wurde zerstört. Über 300 Tote waren zu beklagen. (9 EMS 6,9 Richter). 101 Oberrheintalgraben

18 Erdbeben Rheintal-Vogesen Vogesen-Schweiz- Süddeutschland Beben in den Westalpen Beben Gardasee Beben Gardasee Beben Gardasee Erdbeben > 7 seit 984 n. Chr

19 European Mediterranean Seismic Hazard Map Alaska 88 Beben zwischen 310. und Anchorage 1964 Auflösung der Erdoberfläche in ausgeprägtes Schollenmuster Beben Anchorage 1964: Versetzungen an der Schule Anchorage Anchorage

20 Beben Anchorage 1964 Auswirkungen im Landesinneren Beben Anchorage 1964 Auswirkungen im Landesinneren Erdbeben von Kobe/Japan Erdbeben von Kobe Erdbeben von Kobe Erdbeben von Kobe