Poster-Präsentation „Erdbeben“ im CMCK

How earthquakes work

Ein Erdbeben ist eine plötzliche Bewegung oder ein Beben der Erde, das durch eine abrupte Freisetzung von Energie verursacht wird. Wir bemerken es, wenn die Erdoberfläche vibriert und Verschiebungen entlang von Brüchen auftreten, die durch das Erdbeben verursacht werden. Die Energiequelle ist die plötzliche Bewegung von Krustenblöcken entlang von Verwerfungsflächen, wenn sich angesammelte Spannungen in Bruchteilen von Sekunden entladen. Die Gesamtursache ist die Bewegung der tektonischen Platten über die äußere Hülle der Erde. Weitere Ursachen für Erdbeben sind Vulkanausbrüche oder sogar von Menschen verursachte Explosionen. Die äußere Hülle der Erde, die Lithosphäre (Erdkruste und fester Teil des Mantels), besteht aus einer Reihe starrer Segmente, den sogenannten tektonischen Platten. Diese Platten bewegen sich kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von einigen Zentimetern pro Jahr – etwa so schnell wie Fingeräpfel wachsen – angetrieben von Kräften aus den Tiefen der Erde. Unterhalb der starren lithosphärischen Platten verhalten sich die Asthenosphäre und der untere Mantel (660–2900 km Tiefe) wie eine hochviskose Flüssigkeit, in der Wärme aus dem Erdinneren entlang großer Konvektionszellen zu den äußeren Teilen transportiert wird, ähnlich wie heißes Wasser in einem Wasserkocher, jedoch in einem viel größeren Zeitmaßstab. Wissenschaftler glauben, dass die Konvektionszellen bis zur Grenze zwischen Mantel und Kern reichen, sind sich jedoch noch nicht sicher, wie viele Schichten von Konvektionszellen es gibt.

Die Lithosphäre der Erde ist in etwa acht große tektonische Platten und eine größere Anzahl kleinerer Platten unterteilt. Viele Platten wachsen ständig an mittelozeanischen Rücken oder Grabenbrüchen oder werden in Subduktionszonen (Ozeangräben) verbraucht. Entlang der Grenzen bewegen sich die Platten aufeinander zu (destruktive, konvergente oder kollisionelle Ränder), voneinander weg (konstruktive, divergente Grenzen oder Spreizungszentren) und/oder aneinander vorbei (transformative, transressive und transpressive Grenzen). Entlang der Plattengrenzen bauen sich enorme Spannungen auf, die bei plötzlicher Entlastung zu Erdbeben führen.

Eine Verwerfung ist eine raue Oberfläche, an der eine Scherbrüche auftreten; die Gesteine auf einer oder beiden Seiten dieser Bruchfläche sind aneinander vorbeigeglitten. Verwerfungen lassen sich in drei Haupttypen unterteilen: normale, umgekehrte oder Überschiebungsverwerfungen und Blattverschiebungen. Entlang normaler und umgekehrter Verwerfungen erfolgt die Bewegung in Richtung der Neigung (= Inklination) der Verwerfungsfläche, entweder nach unten (normal) oder nach oben (umgekehrt). Normale Verwerfungen sind in der Regel in Gebieten aktiv, in denen sich die Erdkruste ausdehnt, an einer divergierenden Grenze, z. B. einem Grabenbruch. Eine Verkürzung der Erdkruste entlang konvergierender Platten führt zu einer Kompression, und Gesteinsblöcke verschieben sich entlang umgekehrter Verwerfungen übereinander. Streifverwerfungen sind steile Strukturen, bei denen zwei Blöcke entlang der Verwerfung horizontal aneinander vorbeigleiten. In Wirklichkeit sind die meisten Verwerfungen eine Kombination aus Neigungs- und Streifverwerfungen, die als schräge Verwerfungen bezeichnet werden. Überschiebungsverwerfungen entstehen durch die höchsten, Streifverwerfungen durch mittlere und normale Verwerfungen durch die niedrigsten Spannungsniveaus.

Text & Layout: Anne Kött