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1 Erdbeben Einleitung Erdbebenursachen Messverfahren Die Auswirkungen von Erdbeben Erdbebenvoraussage Historische Beben Weitere Informationen Einleitung Erdbeben entstehen in Störungszonen der Erdkruste, wenn plötzlicher Spannungsausgleich Energie in Form seismischer Wellen freisetzt. Die Wellen breiten sich in alle Richtungen aus und können an der Erdoberfläche erhebliche Schäden anrichten. Man schätzt das jährliche Erdbebenaufkommen auf etwa eine Million; registriert werden ca , davon rund 20 Großbeben. Erdbebenursachen In den schmalen Zonen entlang der Plattengrenzen treten Erdbeben besonders häufig auf. Betroffen sind hier vor allem Scherflächen zwischen der kontinentalen überschiebenden und der subduzierten ozeanischen Lithosphärenplatte sowie der Bereich zwischen zwei aneinander vorbeigleitenden Platten (wie z.b. an der San-Andreas-Verwerfung in Kalifornien). Ebenso können abreißende Platten Beben verursachen. Außer zu diesen tektonischen Beben kommt es zu Einsturzbeben - verursacht durch den Einsturz unterirdischer Hohlräume wie Bergwerken und Karsthöhlen - und zu vulkanischen Beben, die durch aufsteigendes Magma und Vulkanausbrüche ausgelöst werden.

2 Die bei der Bewegung zweier Krustenplatten zueinander entstehende Reibung wird in Bewegungsenergie umgesetzt und manifestiert sich in Form von elastischer Spannung im Gestein. Hat diese Spannung ihr Maximum erreicht, dann kommt es zu einem stoßartigen Spannungsausgleich. Der Gesteinsverband zerreißt, und die angesammelte Energie wird in Form seismischer Wellen freigesetzt, die sich vom Erdbebenherd, dem Hypozentrum, in alle Richtungen ausbreiten. Man unterscheidet drei Arten von seismischen Wellen: P-Wellen, S-Wellen und L-Wellen. Die horizontal schwingenden P-Wellen (Primärwellen), longitudinale Kompressionswellen, pflanzen sich fast doppelt so schnell fort wie die vertikal schwingenden S-Wellen (Sekundärwellen, Scherungswellen) und werden in seismologischen Stationen zuerst registriert. Daneben gibt es die oberflächennahen L-Wellen (Love-Wellen), die starke Erschütterungen und im Vergleich zu den beiden anderen Typen die größten Schäden verursachen. Erdbeben werden nach der Tiefe ihres Entstehungsherdes eingeteilt: Flachbeben von 0 bis 70 km, Mittelbeben von 70 bis 300 km und Tiefbeben über 300 km Tiefe. Auf der gesamten Erde gibt es ungefähr dreimal so viele Mittelbeben wie Tiefbeben und ungefähr zehnmal so viele Flachbeben. Auch die Erdbebenzentren sind nicht gleichmäßig über das Gebiet der Plattengrenzen verteilt. Fast alle Tiefbeben, 90 % der Mittelbeben und 75 % der Flachbeben treten am Rande des Pazifiks auf. Die meisten übrigen großen Erdbeben registrieren wir im Gürtel zwischen Alpen und Himalaya. Die mittelozeanischen Rücken sind im Allgemeinen die Orte kleinerer und flacherer Beben. Messverfahren Die Richter-Skala, das Maß für die bei einem Beben abgegebene Energie, ist in Magnituden eingeteilt. Sie wurde 1935 von dem amerikanischen Geophysiker Charles Richter erstellt und später mit B. Gutenberg weiterentwickelt. Die heutige Skala ist nach oben und unten unbegrenzt und bezieht noch andere Faktoren, wie die Festigkeit des Untergrundes, auf dem der Seismograph steht, mit ein. Seit Seismographen Daten zur Errechnung der Magnitude liefern begann man damit -, wurden nur wenige Beben mit Magnituden über 8,4 registriert. Das bisher Stärkste ereignete sich 1960 in Chile und erreichte eine Magnitude von 8,6. Die Auswirkungen von Erdbeben Die Auswirkungen eines Bebens schwanken entsprechend seiner Stärke und der Entfernung vom Epizentrum (senkrecht über dem Herd befindliche Stelle der Erdoberfläche). Manche Beben sind so schwach, dass sie nur mit sehr empfindlichen Geräten registriert werden können. Andere ver-

3 wüsten weite Landstriche, und Erschütterungen werden noch einige hundert Kilometer weit wahrgenommen. Nebeneffekte der Erschütterungen sind die Verflüssigung weicher, feuchter Böden, Hebungen und Senkungen der Erdoberfläche, Auslösung von Lawinen, Erdrutsche und das Aufreißen großer Spalten im Boden. In Ozeangebieten können auch verheerende Flutwellen, die Tsunamis, auftreten, die auf offener See eine Geschwindigkeit von bis zu 800 km/h und in Küstennähe bis 30 m Höhe erreichen können. Ob es zu starken oder schwachen Beben kommt, liegt weniger an der unterschiedlichen Festigkeit der Gesteinstypen, als vielmehr am Volumen des unter Spannung stehenden Gesteins. Erdbebenvoraussage Man versucht heute über verschiedene Methoden zu einer Erdbebenvoraussage zu kommen. Zunächst gilt die Hauptaufmerksamkeit den stark gefährdeten Gebieten, wie Plattengrenzen und große Verwerfungslinien. Die elastische Deformation des Gesteins unter dem Einfluss wachsender Spannung kann bis zu einem gewissen Maß mit Laserstrahlen gemessen werden. Ebenso werden laufend Satellitenaufnahmen dieser Gebiete angefertigt und nach auftretenden Änderungen im Bodenzustand ausgewertet. Den Zeitpunkt eines Bebens vorauszusagen, ist nur näherungsweise möglich unter Berücksichtigung historischer und geologischer Fakten eines bestimmten Gebietes. Vorrangig ist die Erstellung eines Häufigkeitsmusters der Bebentätigkeit. In manchen Gegenden treten z.b. Beben in regelmäßigen Abständen auf und sind daher relativ zuverlässig voraussagbar. Historische Beben Das Erdbeben von San Francisco im Jahre 1906 mit einer Magnitude von 8,3 ist wahrscheinlich das berühmteste historische Beben, nicht etwa weil es das größte oder das schlimmste war, sondern weil es das erste große Beben in einer westlichen Industrienation nach der Geburt der Seismologie im späten 19. Jahrhundert war. Als erstes Beben wurde es mit wissenschaftlichen Methoden untersucht. Bei der Katastrophe kamen ungefähr 700 Menschen ums Leben, die meisten allerdings durch die Feuersbrunst, die in der Folge ausbrach und die auch den größten Teil des auf 400 Millionen Dollar geschätzten Schadens ausmachte. Das Beben dauerte weniger als eine Minute, doch kleinere Nachbeben traten noch Monate danach auf. Das Erdbeben von San Francisco war in geologischer Hinsicht wichtig, denn es zeitigte sichtbare Auswirkungen, die klar mit der Aktivität der San Andreas-Verwerfung zusammenhingen. Das schlimmste Erdbeben überhaupt fand 1556 (Magnitude unbekannt) in der Provinz Shansi in China statt. Es tötete Menschen kamen beim Beben von 1976 in Tangshan

4 (Magnitude 7,6) ums Leben. Von den elf Beben, die jeweils Menschen und mehr das Leben kosteten, fanden vier in China, vier in Japan, zwei in Indien und eines in Italien (Sizilien) statt. Was die Anzahl der Toten, bezogen auf die seismische Energien anbelangt, so ist das Mittelmeer die gefährlichste Region, gefolgt von Iran-Pakistan-Afghanistan, Zentralasien, Südamerika, Japan- Taiwan und Indien. Nordamerika folgt auf dieser Liste nach Neuseeland an achter Stelle. Interview mit dem Geophysiker und Erdbebenforscher Dr. Bodo Baier Zum Thema Erdbeben haben wir einen Erdbebenforscher befragt. Wenn man die Medienberichte über Erdbeben der vergangenen Jahre verfolgt hat, erhält man den Eindruck, dass Erdbeben scheinbar zunehmen. Täuscht dieser Eindruck? "Ja, statistisch ist die Zahl der Beben Weltweit annähernd gleich geblieben." Warum gibt es in Erdbebenregionen wie der Türkei oder beispielsweise Mexiko immer wieder zahlreiche Todesopfer? Hat die Bauweise oder gar Unwissenheit etwas damit zu tun? "Schlechte Bauweise, keine oder nur unzureichende Bauüberwachung sind ein Grund für die hohen Opferzahlen und großen Zerstörungen. Aber auch durch die dichte Besiedelung dieser Regionen kommt es zu einer hohen Zahl an Opfern." Japan gilt als eines der führenden Länder in der Erdbebenforschung. Trotzdem kam es beim Erdbeben von Kobe 1995 zu starken Zerstörungen auch an modernen Bauwerken. Hat man da etwas übersehen? "Soweit ich weiß, sind die neueren Häuser nicht zusammengebrochen. Die berühmt gewordene Autobahn oder Schnellstraße dagegen ja. Also haben ganz offensichtlich die Bauingenieure das Bauwerk nicht richtig ausgelegt. Oder man ist von falschen Voraussetzungen ausgegangen, dass heißt das zu erwartende Beben kleiner eingeschätzt. Das müsste man in japanischen Berichten nachlesen." Es geistern immer wieder Meldungen durch die Medien, dass Erdbeben vorhergesagt werden könnten, zum Teil mit Angabe des Datums und des Wochentags. Nur die Uhrzeit fehlt. Was halten Sie von solchen Vorhersagen? "Vorhersagen sind in diesem Sinne zurzeit nicht machbar. Man kann Regionen benennen, in denen Beben mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit auftreten, die Region etwas eingrenzen. Den genauen Ort, die Zeit und Stärke eines Bebens vorhersagen, das geht jedoch nicht. Berichte in der Presse darüber sind Zufallstreffer der Vorhersager oder verfälschte Meldungen. Auch in Deutschland gibt es Erdbebengebiete. Sind hier ebenfalls schwere Beben mit katastropha-

5 len Schäden möglich? "Erdbeben mit Schäden sind durchaus möglich. Katastrophale Schäden sind eher unwahrscheinlich, aber nicht völlig auszuschließen." Gibt es bei uns Vorsorgemaßnahmen? "Ja, vorbeugende Maßnahmen. Dazu zählen eine solide Bauausführung und die Überwachung durch die Aufsichtsämter. Öffentliche Gebäude unterliegen besonders strengen Richtlinien." Auch leichtere Beben können Schäden an Bauwerken bewirken. Was kann man im Falle eines einsetzenden Erdbebens tun? Wo ist der sicherste Ort im Haus. "Generell ist der sicherste Ort bei einem Erdbeben im Freien. Wenn das nicht machbar ist, sollte man unter einen stabilen Tisch oder unter einen Türrahmen flüchten." Glauben sie an die von Laien oft vertretene Meinung, dass Tiere bevorstehende Erdbeben bemerken? "Es wird sehr häufig darüber berichtet. Es ist auch schon viel darüber geschrieben worden. Ich denke, es könnte etwas dran sein." Was sind die neuesten Entwicklungen und Erkenntnisse in der Erdbebenforschung? Ernüchterung! Man sieht zurzeit keine Möglichkeit eine konkrete Vorhersage zu machen, daher wird großer Wert die vorbeugenden Schutzmaßnahmen gelegt. Die Seismologen arbeiten dennoch hoffnungsvoll weiter und suchen nach neuen Erkenntnissen. Vulkane und Erdbeben mit einer Animation besser verstehen! (klicke auf der Seite rechts auf "Experiment Vulkane") Zur Plattentektonik lies diesen Artikel aus der Zeit: In der Knautschzone des Planeten (PDF) Schräg gedruckte Wörter werden im Glossar erklärt! Beantworte die Fragen, die unter dem Artikel stehen! Nach dieser Arbeit kannst du deine Antworten mit diesen hier vergleichen!