27. Dez. 2019
Blick von Moss Landing, wo das MARS-Kabel an Land geht, über die Bucht von Monterey.

Blick von Moss Landing, wo das MARS-Kabel an Land geht, über die Bucht von Monterey.

US-Geophysiker haben demonstriert, dass man auch im Meer verlegte Glasfaserkabel mit einem bestimmten Messverfahren in Seismometer verwandeln kann. Eine solche Nutzung würde die Informationslücken, die über die untermeerisch verlaufenden Erdbebenzonen bestehen, ein Stück weit schließen. Die Wissenschaftler berichten in "Science" über ihre Erkenntnisse.

Bei der Überwachung von Erdbebenzonen stellen die Meeresbecken eine besondere Herausforderung dar. Seismometer können nur zu sehr hohen Kosten auf dem Ozeanboden installiert werden und bleiben in der Regel nur für begrenzte Zeiträume vor Ort. Auch Expeditionen mit Forschungsschiffen sind Momentaufnahmen und sehr teuer. In der Folge klaffen in Beobachtung der erdbebenträchtigen Zonen etwa an der nordamerikanischen Westküste oder unter dem Marmarameer relativ große Lücken. Bis Erdbeobachtungssatelliten und Flotten autonomer Messbojen diese schließen werden, dürften noch Jahre vergehen.

Karte des MARS-Observatoriums.

Karte des MARS-Observatoriums.

Bild: Lindsey et al., Science (2019)
Die San-Gregorio und die San-Andreas-Verwerfung in Nordkalifornien.

Die San-Gregorio und die San-Andreas-Verwerfung in Nordkalifornien.

Bild: USGS (CC0)
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Karte des MARS-Observatoriums.

Bild: Lindsey et al., Science (2019) (CC0)

Die San-Gregorio und die San-Andreas-Verwerfung in Nordkalifornien.

Bild: USGS (CC0)

US-Geophysiker aus Berkeley, Monterey und Houston haben jetzt demonstriert, dass man auch Glasfaserkabel zur detaillierten Überwachung der untermeerischen Störungszonen einsetzen kann. Sie haben dafür das Kommunikationskabel des Monterey Accelerated Research Systems in der Bucht von Monterey benutzt, das Messstationen in einer Entfernung von bis zu 50 Kilometer vor der kalifornischen Küste mit der Schaltzentrale an Land verbindet.

Bei ihrem viertägigen Test, über den sie in "Science" berichten, entdeckten sie etliche bislang unbekannte Störungen in der Bucht, die zwischen der San-Andreas-Verwerfung an Land und der ebenso großen San-Gregorio-Störung verlaufen, die sich weit draußen vor der Bucht in der Tiefsee befindet. Das Verfahren ist in der Öl- und Gasindustrie seit einigen Jahren Standard, die damit die nähere Umgebung ihrer verkabelten Förderbohrungen untersucht.

Dafür koppelt man ein spezielles Instrument an das Kabel an, das eine Reihe von bestimmten Laserpulsen in das Kabel strahlt und dann misst, wie lange es dauert, bis Photonen zurückgestrahlt werden und welche Frequenz diese dann besitzen. Für die Untersuchung vulkanischer Aktivität wurde es jüngst mit Hilfe von Telekommunikationskabeln auf Island eingesetzt, aber eben an Land. Unter Wasser ist der Test in der Bucht von Monterey der erste.

Die Forscher fingen aber nicht nur die seismischen Bewegungen in der großen Störungszone zwischen Pazifischer und Nordamerikanischer Platte auf, sondern auch wesentlich langwelligere Signale, die sie als Effekte der Gezeiten und von Stürmen interpretierten.

"Das Verfahren ist ein Werkzeug, um eine Reihe von Phänomenen im Untergrund sowohl unter Land als auch unter dem Meer zu studieren", erklärt Philippe Jousset in einem begleitenden Kommentar in "Science". Jousset arbeitet beim Deutschen Geoforschungszentrum in Potsdam und hatte den Seismologie-Versuch mit den Telekommunikationskabeln auf Island geleitet. Seiner Ansicht nach sind auch andere Meeresobservatorien wie das vor Monterey für solche Untersuchungen geeignet. So werden Teile des europäischen multidisziplinären Meeresobservatoriums EMSO vor der Côte d'Azur und östlich von Sizilien für entsprechende Untersuchungen genutzt werden.