Admin (4 Posts bisher) | | Erdbeben
Als Erdbeben werden messbare Erschütterungen der Erdoberfläche bezeichnet. Der deutlich größte Anteil aufgezeichneter Erdbeben ist jedoch zu schwach, um von Menschen wahrgenommen zu werden. Auch andere Bewegungen der Erdoberfläche, wie etwa durch Tidenhub oder durch Eigenschwingungen der Erde (Erdspektroskopie) sind nicht fühlbar, da sie zu langsam erfolgen oder zu schwach sind.
Starke Erdbeben können Häuser und Bauten zerstören, Tsunamis und Erdrutsche auslösen und dabei Menschen töten. Sie können die Gestalt der Erdoberfläche verändern und zählen zu den Naturkatastrophen.
Unterseeische Erdbeben werden im Volksmund auch als Seebeben bezeichnet.
Die Wissenschaft, die sich mit Erdbeben befasst, heißt Seismologie.
Entstehung von Erdbeben
Erdbeben entstehen durch dynamische Prozesse der Erde. Eine Folge davon ist die Plattentektonik, also die Bewegungen der Lithosphärenplatten, welche die Erdkruste und den lithosphärischen Mantel umfassen.
Nach einem in den Medien gern rezitiertem Modell der tektonischen Beben kommt es insbesondere an den Plattengrenzen, wo sich verschiedene Platten auseinander (Spreizungszone), aufeinander zu (Kollisionszone) oder aneinander vorbei (Transformverwerfung) bewegen, zum Aufbau gewaltiger Spannungen innerhalb des Gesteins, wenn sich die Platten in ihrer Bewegung verhaken und verkanten. Wird die Scherfestigkeit der Gesteine überschritten, entladen sich dann plötzlich diese Spannungen durch ruckartige Bewegungen der Erdkruste und es kommt zum tektonischen Beben. Die dabei freigesetzte Energie kann die einer Wasserstoffbombe um das Hundertfache übertreffen. Da die aufgebaute Spannung nicht auf die unmittelbare Nähe der Plattengrenze beschränkt ist, kann der Entlastungsbruch in seltenen Fällen auch im Inneren der Platte auftreten, wenn das Krustengestein eine Schwächezone aufweist.
Eine Voraussetzung für das Auftreten von Erdbeben ist demnach das Vorhandensein spröden, bruchfähigen Gesteins. Die Temperatur nimmt zum Erdinneren hin jedoch stetig zu, wodurch das Gestein mit zunehmender Tiefe immer weniger spröde reagiert und schließlich deformierbar wird. Erdbeben sind daher meist auf die obere Schicht der Erdkruste beschränkt (siehe Hypozentrum). Manchmal lassen sich Beben bis in Tiefen von bis zu 700 km lokalisieren. Dieser scheinbare Widerspruch wird durch die Subduktion von Lithosphärenplatten erklärt: Kollidieren zwei Platten, wird die dichtere der beiden unter die leichtere gedrückt und taucht in den Erdmantel ab. Es wird postuliert, dass die Erwärmung des Gesteins der abtauchenden Platte (auch als Slab bezeichnet) wesentlich langsamer voranschreitet als deren Abwärtsbewegung und dass darum das Krustenmaterial bis in die oben genannte Tiefen bruchfähig bleibt. Die Hypozentren innerhalb der abtauchenden Platte würden somit Rückschlüsse auf die Position des Slab in der Tiefe erlauben (so genannte Wadati-Benioff-Zone).
Das Modell der Wadati-Benioff-Zonen ist eine mögliche Erklärung für Hypozentren in großen Tiefen, enthält aber möglicherweise eine zirkuläre Argumentation: Um zu erklären, warum gewaltige Materialspannungen in großer Tiefe bei hoher Temperatur möglich sind, wird gesagt, dass die Temperatur in den Platten gar nicht so hoch sein kann, da sonst die hohen Materialspannungen nicht möglich wären.
Bei Erdbeben verschieben sich die tektonischen Platten, aber vielleicht ist das die Folge einer anderen, bisher unbekannten Ursache, und liegt nicht an gewaltigen Spannungen in den Platten, die sich über lange Zeit hinweg aufbauen. Infolge der Gezeiten arbeiten die Platten, was einen Aufbau von statischen Spannungen behindern würde. Erkenntnisse über die Ursache von Erdbeben könnten sich zukünftig aus einem Zusammenhang zwischen Erdbeben und dem Erdmagnetfeld ergeben. Ein Zusammenhang zwischen den fluiden Strömungen im Erdinneren, dem elektromagnetischen Feld der Erde und Erdbeben ist mit dem Modell der tektonischen Beben nur schwer herzustellen. Es bietet trotz aufwendiger Forschungen bisher keine Möglichkeit der Erdbebenvorhersage.
Erdbeben können ferner z. B. durch den Aufstieg von Magma unterhalb von Vulkanen ausgelöst werden oder auch durch Förderung von z. B. Erdgas, da die Druckveränderung wiederum auch die Spannungsverhältnisse im Gestein beeinflusst. Weiter können Erdbeben auch durch einstürzende unterirdische Hohlräume im Bergbau entstehen (Gebirgsschlag). Sowohl vulkanische Beben als auch Gebirgsschläge sind jedoch von der Energiefreisetzung weitaus limitierter als tektonische Beben.
Erdbeben erzeugen verschiedene Typen von Erdbebenwellen, die sich durch die ganze Erde ausbreiten und von Seismographen (bzw. Seismometern) überall auf der Erde aufgezeichnet werden können. Die mit starken Erdbeben einhergehenden Zerstörungen (z. B. Gebäudeschäden, Spaltenbildung) an der Erdoberfläche sind auf die sogenannten Oberflächenwellen zurückzuführen, die eine elliptische Bodenbewegung auslösen.
Durch Auswertung der Stärke und Laufzeiten von Erdbebenwellen kann nicht nur die Position des Erdbebenherdes bestimmt werden, sondern es werden auch Erkenntnisse über das Erdinnere gewonnen. Die Positionsbestimmung unterliegt als Messung an Wellen der gleichen Unschärfe, die aus Wellenphänomenen in anderen Bereichen der Physik bekannt sind. Im Allgemeinen nimmt die Unschärfe der Ortsbestimmung mit zunehmender Wellenlänge zu, das bedeutet: Eine Quelle von langperiodischen Wellen kann nicht so genau lokalisiert werden wie eine Quelle von kurzperiodischen Wellen. Da schwere Erdbeben den größten Teil ihrer Energie im langperiodischen Bereich entwickeln, kann besonders die Tiefe der Quelle nicht genau bestimmt werden.
Die Seismogramme sind Aufzeichnungen der Erdbebenwellen.
(Quelle: Hüseyin Celik) |