27. Dez. 2017

Beschädigtes Gebäude nach dem 5,6-Erdbeben in Prague, Oklahoma, vom 5. November 2011.

Erdbeben im Inneren von Kontinentalplatten kommen für die Geowissenschaftler weitgehend überraschend. Eine Gruppe Wissenschaftler ist der Ansicht, das komme von einer völlig falschen Vorstellung über deren Entstehung. Intraplattenbeben hätten völlig andere Ursachen als die Beben an Plattengrenzen und müssten daher ganz anders gesehen werden.

Für die Schüler der Mittelschule von Moiyabana endete die Schule am 3. April 2017 mit einem Schlag. Um 19:40 Uhr, als sie noch mit den letzten Hausarbeiten beschäftigt waren, erschütterte ein starkes Beben das Schulgebäude. Eine Panik brach aus, mindestens 36 Kinder wurden verletzt, als sie aus dem Gebäude zu gelangen versuchten. Das Beben erreichte eine Stärke von 6,5 auf der Momentmagnituden-Skala. Das letzte derartige Beben hatte den Binnenstaat 1951 getroffen, in Botswana haben deshalb nur die Älteren überhaupt jemals ein Erdbeben erlebt. "In Gegenden wie Botswana kommen Beben aus heiterem Himmel, denn wir können keinen Mechanismus erkennen, der den nötigen Stress aufbaut", erklärt Eric Calais, Geologie-Professor an der Eliteuniversität École Normale Supérieure in Paris. Das Land ist 1000 Kilometer von den nächstgelegenen Plattengrenzen entfernt, weder falten sich dort Gebirge auf, noch dehnt sich die Lithosphäre, um ein Becken zu bilden. "Vom geophysikalischen Standpunkt aus ist das ein seismischer weißer Fleck", so Calais.

Und doch hat es in Botswana gebebt, genauso wie 1811/12 in der Region von New Madrid, einem Städtchen in der Nähe von Memphis mitten in Nordamerika oder im Inneren Australiens, genauso wie vor rund 10.000 Jahren in Schweden oder 1580 in der Straße von Dover. In Nordchina, das ebenfalls Hunderte von Kilometern von den Plattengrenzen am Pazifik entfernt ist, hat man seit Beginn der Überlieferung um Christi Geburt herum mehr als 100 starke Beben gemessen, von denen zwei zu den verheerendsten Beben der Menschheitsgeschichte zählen. "Diese Erdbeben nennen wir Intraplattenbeben, weil sie mitten in einer Kontinentalplatte stattfinden", sagt Calais, "sie sind rätselhaft, weil sie eigentlich nicht stattfinden dürfen."

Die gemessenen Erdbeben in Oklahoma seit 1970.
Bild: USGS
Fracking-Bohrloch im Südwesten Pennsylvanias.
Bild: USGS

Was da in den Worten des französischen Erdbebenspezialisten mit der Realität kollidiert ist die gängige Erklärung für Intraplattenbeben. Die Geowissenschaftler erklären sie analog zu den erdbebenträchtigen Plattenrändern: Auch innerhalb der Kontinente soll die nötige Energie durch Bewegungen an einer Störung entstehen. Das Problem ist nur: Sobald man genau hinschaut, gibt es keine Bewegung und kann sich demnach auch keine Energie aufbauen. "Wir können heute Plattenbewegungen von einem Millimeter pro Jahr messen, aber wenn wir das im Inneren der Kontinente machen, messen wir gar nichts", sagt Eric Calais. Es kann also etwas an der Theorie nicht stimmen. Zusammen mit Kollegen aus den USA und Belgien schlägt der französische Geowissenschaftler daher vor, die Intraplattenbeben völlig anders als die Erdstöße an den Plattengrenzen zu erklären. "Die Erdbeben lösen Spannungen, die bereits seit sehr langer Zeit in der kontinentalen Kruste gespeichert wurden", erklärt Calais.

Bebenenergie wächst über lange Zeit hinweg

Die Zeiträume, in denen diese Energien aufgebaut werden, sind selbst für geologische Begriffe lang, sie umfassen viele Millionen Jahre. Über diese langen Zeiträume reichen auch winzigste Bewegungen, um die Kruste nach und nach zu laden. "Wenn wir über lange Zeiträume messen könnten, würden wir einen sehr, sehr geringen Stressaufbau feststellen", so Calais. Die Energie dazu wird durch die allgemeine Bewegung der Platten und die im Erdmantel laufende Konvektion geliefert. Geladen wird dabei die gesamte Kruste, nicht nur die Ränder, die an Subduktionszonen die Bewegungsenergie speichern. "Dadurch wird die gesamte Kruste zu einem Reservoir für Energie, die sich durch Erdbeben zu jeder Zeit und an jedem Ort entladen kann", betont Thierry Camelbeeck vom Königlich Belgischen Observatorium in Brüssel.

Wann und wo sich dann ein Erdbeben ereignet hängt dann von einem äußeren Auslöser ab. Störungszonen gibt es in den uralten Kontinentalplatten zuhauf. Und wenn sich an einer Stelle genug Energie aufgestaut hat, reicht oftmals nur eine vergleichsweise kleine Änderung, um das Erdbeben auszulösen. Das kann die schnelle Entfernung von aufliegendem Sediment durch Erosion sein, das kann aber auch das Gegenteil sein, die schnelle Ablagerung von großen Massen. Gleiches gilt für das Abschmelzen und Vorstoßen von Gletschern und für seismische Wellen anderer Erdbeben. Selbst der Mensch kann eine derart vorgespannte Störung zur Entladung bringen. "Wir sehen das gerade sehr schön in Oklahoma, das überhaupt keine Erdbeben kennen dürfte, derzeit aber die seismisch aktivste Region der USA ist", betont Calais. Inzwischen bestehen für Geowissenschaftler kaum noch Zweifel, dass die Abwassereinleitung durch die Frackingindustrie für die aufsehenerregende Bebenserie verantwortlich ist, die den Midweststaat seit einigen Jahren plagt. Das mit hohem Druck in tiefere Schichten eingepresste Wasser bringt das bißchen Extraenergie, dass die Störungen im Untergrund brauchen, um sich zu entladen.

Für die Risikoabschätzung abseits der Plattengrenzen ist die neue Sicht eine schlechte Nachricht, denn dadurch wird der Erdbebenkatalog nutzlos, mit dessen Hilfe derzeit das Risiko bestimmt wird. Hauptkriterium ist dabei die Zahl der registrierten Beben. Intraplattenbeben sind aber sehr häufig ohne Vorläufer. "Das schwere Beben von 1692 mit Epizentrum bei Verviers geschah an einer Störung, die wir nicht als aktiv ansehen", sagt Thierry Camelbeeck. Die ostbelgische Region war vor dem auf eine Magnitude von 6,3 geschätzten Beben ruhig und ist es seither auch wieder. Es ist sogar möglich, dass der Erdbebenkatalog im stabilen Inneren von Kontinenten geradezu in die Irre führt. "Es ist wahrscheinlich, dass man das seismische Risiko in Gebieten mit derzeitiger Aktivität überschätzt, während es in ruhigen Regionen unterschätzt wird", warnt Camelbeeck.

Genauer können die Wissenschafter derzeit nicht werden. Dabei werden die Fragen und Forderungen aus der Ecke der Risikoforscher und Katastrophenschützer immer drängender. Eric Calais berichtet von Treffen mit ratlosen US-Offiziellen, die für die Risikokarten im mittleren Westen verantwortlich sind. "Sie sollten konservativ urteilen und das Gefährdungsniveau auch dann hoch ansetzen, wenn sich schon ein großes Beben ereignet hat", empfiehlt der Franzose. "Wir glauben, dass wir einige Mechanismen inzwischen verstehen, jetzt müssen wir überlegen, wohin die Forschung gehen soll, um ihre Fragen zu beantworten", sagt Camelbeeck.