Erdbeben

Naturgewalten

Erdbeben

Sie gehören zu den gewaltigsten Naturkatastrophen, die den Menschen treffen können. Erdbeben kommen wie aus heiterem Himmel, völlig überraschend und mit einer ungeheuren Zerstörungskraft. Mehrere hundert Male bebt die Erde an jedem Tag. Solche Beben sind Beleg für die enormen Kräfte, die im Innern unseres Planeten herrschen. Aber warum bebt die Erde überhaupt?

Die Kontinente bewegen sich

Erdbeben sind den Menschen seit jeher unheimlich. Der Boden unter den Füßen beginnt zu wackeln, Risse tun sich auf und Häuser fallen in sich zusammen. Jahrtausendelang wurde der Zorn der Götter dafür verantwortlich gemacht. Auch viele Naturwissenschaftler der Neuzeit erfanden zum Teil recht aberwitzig anmutende Theorien, wie Erdbeben entstehen könnten.

Erst zu Beginn des 20. Jahrhunderts kam man der Lösung den entscheidenden Schritt näher. Der deutsche Geowissenschaftler Alfred Wegener stellte 1912 die Theorie auf, dass die einzelnen Kontinente nicht fest auf der Erdkruste verankert sind, sondern sich bewegen. Von seinen Kollegen wurde Wegener dafür anfangs noch belächelt. Doch er legte mit seinen Überlegungen den Grundstein für die Theorie der Plattentektonik, die erst in den 1960er Jahren entscheidend weiterentwickelt wurde.

Der Erdmantel ist der Motor

Grafik einer aufgeschnittenen Erde mit verschiedenen Schichten.

Die dünne Erdkruste ist maximal 35 Kilometer dick

Mittlerweile weiß man, dass die oberste Schicht der Erde, die Erdkruste, aus mehreren großen und zahlreichen kleineren Krustenplatten besteht. Diese Platten bewegen sich voneinander weg, reiben aneinander, oder eine Platte wird unter die andere geschoben, sodass sich auch die auf ihnen liegenden Kontinente bewegen. Die sogenannte Kontinentaldrift wird von den Materialströmungen im weicheren, unter der Erdkruste liegenden Erdmantel verursacht.

Die Materialströmungen im Erdmantel sind sogenannte Konvektionsströme. Sie sorgen dafür, dass heißes, flüssiges Magma an die Oberfläche steigt und die Platten somit antreibt. So etwas kann man auch beobachten, wenn man Milch in eine Tasse mit sehr heißem Kaffee kippt. Sofort entstehen kleine Konvektionszellen aus aufsteigender und absinkender Milch. Nach dem gleichen Prinzip bewegen sich auch im Erdmantel die Gesteinsmassen.

Spannungen an den Plattengrenzen

Schematische Darstellung der Erdplatten.

An den Plattengrenzen bricht das Gestein

An den Grenzen der Platten kann das heiße Magma aus dem Erdinneren die Erdkruste aufbrechen und sich einen Weg an die Erdoberfläche bahnen. Im Bereich der Mittelozeanischen Rücken, die auf mehr als 60.000 Kilometern die Erde umspannen, driften die Platten voneinander weg. Flüssiges Magma rückt aus dem Erdmantel nach und bildet eine neue ozeanische Kruste. Die Erde wächst.

Wenn die ozeanische Kruste starr mit einem Kontinent verbunden ist, schiebt sie diesen vor sich her. Da die Erde in ihrer Ausdehnung aber immer gleich groß bleibt, muss sie an anderen Stellen wieder "schrumpfen". Diese Stellen nennen Geowissenschaftler Subduktionszonen.

Durch den immensen Druck, der auf die Nahtstellen der Platten ausgeübt wird, schiebt sich eine Platte unter eine andere. Durch Verwerfungen im Gestein verhaken sich die Platten in diesen Zonen oft ineinander. Da sie sich aber immer weiter bewegen, wird der Druck irgendwann zu groß und das Gestein bricht ruckartig. Die Erde bebt. Neun der zehn stärksten Beben im 20. Jahrhundert fanden an diesen Subduktionszonen statt.

Kontinentalplatten können sich aber auch an sogenannten Transformstörungen einfach aneinander vorbei bewegen. Das ist zum Beispiel im San-Andreas-Graben der Fall, der auch unter der kalifornischen Großstadt San Francisco verläuft. Dort bauen sich immer wieder durch die im Erdinneren wirkenden Kräfte Spannungen auf, die Platten verhaken sich ineinander. So lange, bis der Druck zu groß wird, das Gestein plötzlich bricht und eine Platte ruckartig weiterspringt.

Dann kann der Versatz auf einen Schlag bis zu einigen Metern betragen. Die Folge sind oft schwere Erdbeben, wie zum Beispiel das berühmt gewordene Beben von San Francisco im Jahr 1906.

Erdbeben können auch entstehen, wenn zwei kontinentale Platten frontal aufeinanderprallen. Die Platten verschieben die Gesteinsmassen in diesen Regionen und wölben Gebirge auf. Die meisten Erdbeben in Indien und China gehen auf die Kollision zweier Kontinentalplatten zurück.

Folgen von Erdbeben

Die Beben an sich haben nicht die große Zerstörungskraft, wie allgemein angenommen wird. Es sind vielmehr die Folgeprozesse von Beben, die den Menschen in erdbebengefährdeten Gebieten großes Leid bringen. Riesige Flutwellen, die sogenannten Tsunamis, werden beispielsweise durch heftige Seebeben ausgelöst. Diese rollen dann auf Küstengebiete zu und überschwemmen die auf Meereshöhe liegenden Landstriche.

Im Jahr 2004 löste ein Seebeben vor Sumatra im Indischen Ozean einen gewaltigen Tsunami aus, der Hunderttausenden Menschen in acht asiatischen Ländern den Tod brachte. Ähnliche Folgen können auch Erdrutsche haben, die durch ein Beben ausgelöst werden.

Häufig ist es jedoch der Mensch selbst, der für die verheerenden Folgen von Erdbeben verantwortlich ist. In vielen erdbebengefährdeten Gebieten sterben Menschen nur deswegen, weil bei der Bebauung notwendige Standards nicht eingehalten wurden. Dies ist keinesfalls nur in Ländern der Dritten Welt der Fall. Beim Erdbeben in den mittelitalienischen Abruzzen im Jahr 2009 kam im Nachhinein ans Licht, dass jahrelang beim Neubau von Häusern gepfuscht worden war.

Eingestürzte Brücke nach einem Erdbeben in Kobe 1995.

In Kobe gab es 1995 enorme Sachschäden

Trotz der stetigen technischen Weiterentwicklung von Messinstrumenten können Erdbeben in absehbarer Zeit nicht verlässlich vorhergesagt werden. Darum wird bei der Vorbeugung vor allem auf eine sichere Bebauung Wert gelegt. Die USA und Japan sind Vorreiter bei der Entwicklung neuer Techniken für erdbebensicheres Bauen. So überstand beispielsweise in Alaska eine Ölpipeline ein heftiges Beben, weil sie nach neuesten Erkenntnissen gebaut worden war.

Und auch das starke Beben in der japanischen Millionenstadt Kobe im Jahr 1995 hat durch eine sichere Bebauung "nur" etwas mehr als 6000 Todesopfer gefordert. Dieses Beben ging zwar wegen der Schäden an Gebäuden und Straßen als eines der teuersten in die Geschichte ein, aber nicht als eines, das vielen Menschen das Leben gekostet hat.

Erbebenmessung

Wenn irgendwo auf der Welt die Erde bebt, versuchen Wissenschaftler kurz danach, das Beben in seiner Stärke zu messen und in eine Skala einzuordnen. Der italienische Vulkanologe Guiseppe Mercalli entwickelte bereits 1902 eine später nach ihm benannte Skala, die an den Auswirkungen eines Bebens ausgerichtet ist.

Die mehrfach modifizierte Mercalli-Skala ordnet fühlbare Erschütterungen und sichtbare Zerstörungen an Gebäuden oder in der Landschaft einzelnen Klassen zu, die von "Kaum wahrnehmbar" bis "Völlig verwüstend" reichen. Vorteil dieser rein beobachtenden Methode ist, dass sogar in Regionen, in denen keine Messinstrumente stehen, die Intensität bestimmt werden kann. Wenn es gute Augenzeugenberichte gibt, dann können damit sogar historische Erdbeben klassifiziert werden.

Grafische Darstellung von Erdbebenwellen in einem Seismogramm.

Anhand der Wellen kann man die Stärke messen

Geowissenschaftlern ist diese Methode zu ungenau, da sie nur auf Beobachtungen fußt. Aus diesem Grund entwickelte der amerikanische Seismologe Charles Richter 1935 eine Skala, die bis heute die bekannteste ist. Im Gegensatz zur Mercalli-Skala beruht sie auf physikalisch messbaren Faktoren.

Anhand des maximalen Ausschlags in einem Seismogramm, der grafischen Darstellung von Erdbebenwellen und der Entfernung zum Bebenherd berechnete Richter die Stärke eines Erdbebens. In der Wissenschaft wird die Richter-Skala nicht mehr benutzt, da sie nicht alle Beben exakt genug erfassen kann. Im allgemeinen Sprachgebrauch und in Nachrichtensendungen ist sie dennoch weiter fester Bestandteil.

Autoren: Tobias Aufmkolk/Hilmar Liebsch

Stand: 08.12.2015, 09:43