Aug30

Unter Spannung stehende Erdplatten – eine geologische Situation die entsteht, wenn Platten aufeinander stossen, sich verkeilen oder aneinander vorbei driften – führen zu grossem Druckaufbau in der Kruste. Kann die Erdkruste den Spannungen nicht mehr standhalten, entlädt sie sich mit einem gewaltigen Ruck als Beben, häufig ohne grosse Vorwarnung zunächst im Erdinnern. Die Kraft breitet sich als Wellen aus, ähnlich den Wellen im Wasser und erreichen in Sekundenschnelle den Meeres- oder Erdboden. Eine solche gewaltige und abrupte Druckentladungen hat sich in Italien nicht zum ersten Mal ereignet. Erinnert sei an das letzte Beben 2012 in Norditalien und 2009 in L’Aquila in Mittelitalien. Damit gehört Italien nebst Island, Griechenland und der Türkei zu den am meisten gefährdeten Erdbebenländern Europas.

Wie sieht die geologische Situation in Italien aus?

Plattentektonik Italien

Verlauf der Platten im Mittelmeerraum

In der oberen Grafik sehen wir, wie die Plattengrenzen im Mittelmeerraum verlaufen. Daran gekoppelt ist, wie in der unteren Grafik ersichtlich, eine starke Erdbebentätigkeit. Für Italien heisst dies, die westliche und nord-süd verlaufende Hälfte gehört zur eurasischen Platte, die östliche Hälfte zur afrikanischen. Wo es entlang der Plattengrenze bei einer Druckentlassung zu Beben kommt, lässt sich jedoch nicht vorhersagen.

wo-in-europa-die-erde-bebt

Wo in Europa die Erde bebt , Quelle: Share

Erdbeben sind Teil des Erdgeschehens. So bebt die Erde mehrmals täglich an irgendeiner Stelle der Welt  – im Jahr über eine Million Mal – und führt in bewohnten Gebieten ab einer Stärke von etwa 5,5 auf der Richterskala zu Schäden. Welchen Schaden ein Erdbeben anrichtet, ist in erster Linie eine Frage der Beschaffenheit des Untergrunds. So haben viele Lockergesteine eine hohe Erschütterungsfähigkeit; das heisst, sie reagieren ähnlich wie ein Pudding, bei dem ein leichtes Anstossen des Tellers dazu führt, dass er ein paar Sekunden lang ins Wackeln kommt.

Mit Erdbeben zu leben ist eine Herausforderung. Als förderlich gelten Bauweisen, die bei horizontaler Belastung grosse Verformungen zulassen, sich also duktil und nicht spröde verhalten. Aus dieser Erkenntnis leitet sich der Massnahmenkatalog des erdbebensicheren Bauens ab. Solche Massnahmen verteuern das Bauen allerdings und sind in der Realität nicht einfach umzusetzen, da es die ärmlichere Landbevölkerung trifft.

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Mai05

Die dramatischen Ereignisse in Nepal veranlassen mich, liebe Leserinnen und Leser, einige Beiträge über die grossen geotektonischen Zusammenhänge im Himalaya zu schreiben. Der Himalaya, ein Hochgebirgssystem der Superlative erstreckt sich von den westlichen Grenzen Afghanistans und Pakistans bis Burma bzw. Myanmar. Es umfasst ca. 3000 Kilometer und erreicht eine maximale Breite von rund 350 Kilometern.

Himalaya   Mt. Everest Nordseite © Luca_Galuzzi

Links: Der Himalaya Gebirgsbogen mit seinen höchsten Gebirgsketten am Südsaum des tibetischen Hochlandes. Rechts: Mount Everest, Nepal/Tibet ist mit seinen 8848 m der höchste Berg im Himalaya und der Welt. Er wächst, wie das gesamte Gebirge, jährlich im Millimeterschritt weiter.

Das Aufbrechen eines Superkontinents und die Kollision zweier Kontinentalplatten

Vor etwa 200 Millionen Jahren zerbrach der Superkontinent Pangaea in die Kontinente Gondwana und Laurasien. Dazwischen lag ein riesiges Meer, die Tethys. Gondwana zerbrach weiter in kleinere Schollen, wovon der indische Subkontinent im Laufe der Jahrmillionen sich nach Norden, in Richtung Eurasien, bewegte. Das Vorrücken der indischen Platte nach Norden ist in der folgenden Grafik und Animation sehr anschaulich dokumentiert.

Indischer Subkontinent driftet auf die Eurasische Platte zu    Plattentektonische Reise des Planeten Erde

Links: © USGS & Kotagiri Shekar;  Rechts: ©SpaceRip

Der Motor der Plattenverschiebungen

Nach heutiger Vorstellung werden Plattenverschiebungen durch Konvektionsströme im Erdinnern in Gang gehalten. Die Lithosphäre, die aus der Erdkruste und der oberen Schicht des Erdmantels besteht, ist in Plattenstücke zerbrochen. Einige Platten tragen Kontinente (kontinentale Platten), andere bilden ausschliesslich den Meeresboden (ozeanische Platten). Die Prozesse im Innern der Erde bewegen die Kontinente und den Meeresboden. Die Platten erreichen dabei Geschwindigkeiten von bis zu mehreren Zentimetern im Jahr, wie das Wachstum unserer Fingernägel! Weil sich die Konvektionsströme meist chaotisch verhalten, kann es zu plötzlichen Veränderungen in den Bewegungen der Platten kommen. Prallen nun zwei kontinentale Platten (untere rechte Grafik) aufeinander, kommt es zur Kollision wie bei einem Autounfall. Die Kontinente deformieren sich und falten sich zu einem Gebirge auf.

Konvektionsströme und Plattentypen   Gebirgsbildung: Die beiden Kontinentalplatten mit ähnlicher Dichte prallen aufeinander, es kommt zur Aufwölben der Gesteinsmassen zu einem Gebirge.

Links: Darstellung der Konvektionsströme und die verschiedenen Plattentypen. Bildquelle: Internet. 
Rechts: Aufprall zweier Kontinentalplatten. Da beide Platten ähnliche Dichte haben, kommt es zur Aufwölben der Gesteinsmassen zu einem Gebirge. Bildquelle: Internet

Das Zusammenstossen der indischen auf die eurasische Platte erzeugt gewaltige Spannungen in der Erdkruste, die nicht nur zur Auffaltung des Himalayas, der Hebung des Tibetischen Plateaus und dem Ausweichen von Krustenmaterial nach Osten führen, sondern auch immer wieder zu zahlreichen, starken Erdbeben, wie wir sie jetzt erleben.

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Apr21

Wir alle wissen seit der Katastrophe vom Dezember 2004 in Indonesien und sicher seit dem März 2011 in Japan, was ein Tsunami ist und dass er als Folge eines Erdbebens auf dem Meeresboden ab einer Stärke von 7.0 Richter-Skala entsteht.

Gibt es auch Tsunamis in Seen und können wir auch in der Schweiz von einem solchen Ereignis überrascht werden? Dieser Frage gingen die Forscher Michael Schnellmann und Flavio Anselmetti von der ETH Zürich nach.

Das Erdbeben, das mitten in der Nacht auf den 18. September 1601 die Zentralschweiz erschütterte, würde man heute als Jahrhundertereignis bezeichnen. Es hatte eine Stärke von 6,2 Richter-Skala. Darauf folgte eine Flutwelle im Vierwaldstättersee. In Nidwalden, wo das Epizentrum lag, zerstörte das Beben Kirchen, Ställe und Häuser. Der damalige Luzerner Stadtschreiber Renward Cysat beschrieb das «wild gethümmel und wäsen mitt rumplen und boldern» in einem ausführlichen Bericht und hielt darin fest, wie das Wasser wütete. Die Flutwellen waren bis zu vier Meter hoch. Im Küsnachter Becken warfen sie ganze Schiffe aus dem See und deponierten sie “50 Schritt vom Gestade und zwei Hellebarden hoch” über dem normalen Wasserspiegel an Land. In Luzern versiegte die Reuss sechsmal und schwoll dann wieder an, sodass junge Leute den Fluss in jener mondhellen Nacht fast trockenen Fusses überquerten. Das Wasser des Sees zwischen Bürgenstock, Rigi und Luzern schwappte noch tagelang im 10-Minuten Takt hin und her.

Unterwasser Hangrutsche führten zu dieser Flutwelle

Hangrutsch Grafik       Bathymetrische Karte des Vierwaldstättersee im Vitznaubecken und Chrüztrichter

Links: Schematische Darstellung des Rutschungsablaufs und der Wellenbildung. Rechts: Digitales bathymetrisches Seebodenmodell im Nordosten des Vierwald­stättersees, im Chrüztrichter und Vitznauerbecken. Nordwestlich von Vitznau sowie entlang des Südrands des Vitznauerbeckens unter der steilen Nordseite des Bürgenstocks liegen diverse Felssturzablagerungen. Am Nordrand des Beckens sind Anrisskanten subaquatischer Rutschungen und auch deren Ablagerungen auf dem Beckengrund zu sehen. Der Anriss der Rutschung, welche durch das Erdbeben in der Zentralschweiz im Jahr 1601 ausgelöst wurde, verläuft von Meggen bis östlich von Weggis über eine Entfernung von rund 6 km.  mit Spuren von prominenten Massen­bewegungen und Glazialmorphologien. Bild: Flavio Anselmetti, EAWAG

Ungleich den Tsunamis im Pazifik, wo Kontinentalplatten aufeinandertreffen und der Meeresboden nach einem Erdbeben schlagartig riesige Wassersäulen anheben kann, waren es im Vierwaldstättersee Unterwasser-Schlammlawinen vom Erdbeben ausgelöst, die zu Flutwellen führten. Zudem löste ein Bergsturz am Bürgenstock eine Impulswelle aus. Beweise dafür fanden die Zürcher Forscher durch seismische Messungen und in Bohrkernen, die sie den Sedimenten entnahmen.

Dass es sich dabei nicht um ein einmaliges Ereignis handelte, kann man historischen Berichten entnehmen:

  • 563 n.Chr. sorgte ein Bergsturz am östlichen Ende des Genfersees dafür, dass das Rhonedelta abbrach, in den See abrutschte und einen Tsunami auslöste, der an den Ufern grosse Schäden anrichtete.
  • 1584 zerstörte ein Erdbeben in der Nähe von Aigle im Waadtländer Rhonetal die Dörfer am Nordostufer des Genfersees. Das Beben verursachte auch einen Felssturz, bei dem 320 Menschen umkamen, sowie einen Tsunami, der die Küsten von Villeneuve, Lausanne und Genf überflutete.
  • Am 16. September 1601 löste ein Unterwasser-Erdbeben der Stärke 6 im Vierwaldstättersee gewaltige Wellen aus, welche die Stadt Luzern überschwemmten.
  • 1687 brach das Delta des Muota-Flusses in der Nähe von Brunnen ein und löste einen 5 Meter hohen Tsunami aus, der weite Küstenteile des Vierwaldstättersees unter Wasser setzte.
  • Am 2. September 1806 zerstörte ein Bergsturz am Rossberg in der Zentralschweiz das Dorf Goldau und begrub 457 Menschen. Der östlichste Teil der Felsmassen traf den Lauerzsee und löste einen 15 Meter hohen Tsunami aus. Etwa 10 Menschen fanden in den Fluten am südlichen Ufer des Sees den Tod.

Dies ist wohl der Grund, dass man in der Schweiz die Gefahr eines Tsunamis in die nationale Gefahrenkarte aufgenommen hat!

Interessante Links:
Animation des Tsunamis im Vierwaldstättersee von 1601
SRF – Tsunami am Vierwaldstättersee
Wie entsteht ein Tsunami?

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Dez30

Qaidam1Zu meinem Abschied möchte ich Sie an einen wundervollen, etwas abgelegenen Ort mitnehmen, den ich im Rahmen meiner Doktorarbeit bereisen und erforschen durfte: ins Qaidam-Becken am Nordost-Rand des Tibetplateaus. Das Sedimentbecken in Westchina liegt auf über 3000 Meter und ist etwa dreimal so gross wie die Schweiz. Sein Inneres ist mit bis zu 16 km Sedimenten gefüllt und seit rund 26 Millionen Jahren ist das Becken vollständig von heute 5000 m hohen Gebirgen umgeben und besitzt keinen Abfluss mehr. Damit schliesst es ein grosses Stück seiner tektonischen und klimatischen Geschichte in seinen jüngeren Sedimenten ein, was es für die Forschung besonders interessant macht. Das Qaidam-Becken ist gefüllt mit Sand-, Kalk- und Tonsteinen, die alle möglichen Farbschattierungen aufweisen; Risse sind heute oft mit Gips gefüllt und auf den Ebenen bilden sich Salzkristalle. Die wenigen Wasserstellen und Seen, die es in dieser wüstenhaften Gegend gibt, bestehen heute aus salzig-brackigem Wasser. Je nach Wasserqualität zur entsprechenden Zeit finden sich in den Ablagerungen Mikro-Fossilien von Süsswasser- oder Salzwasserlebewesen.

Qaidam2Ursprünglich handelte es sich beim Qaidam-Gebiet um einen Mikrokontinent, der bei der Kollision von Indien und Asien zwischen die Fronten geriet.  Noch immer bauen sich grosse Spannungen auf infolge des Kollisions- und Hebungsdruckes, die sich gelegentlich in heftigen Erdbeben im Altyn- oder Kunlun-Gebirge entladen.

Gewisse Sandsteine – vor allem solche, die während der späteren Jurazeit abgelagert worden waren – beherbergen Erdöl- und Kohlevorkommen, welche auch gefördert werden.

Mit diesem Einblick verabschiede ich mich von meiner treuen Leserschaft und wünsche Ihnen weiterhin viel Vergnügen auf erdwissen.ch – der Stein rollt weiter.

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Sep16

Ausschnitt aus dem Werbeflyer für den Tag der offenen Tür 2014 beim Schweizerischen Erdbebendienst in Zürich.Der Schweizerische Erdbebendienst SED feiert sein 100-jähriges Bestehen. Erdbeben gelten als Naturgefahren mit dem grössten Schadenspotential.

Heute umfasst das nationale Netzwerk über 100 Messstationen, wo Seismometer Erderschütterungen aufzeichnen. 500 bis 800 lokale Beben werden jährlich in der Schweiz gemessen, aber nur etwa 10 davon sind so stark, dass sie von Menschen wahrgenommen werden.

Wie und wo entstehen Erdbeben überhaupt?

Ein Erdbeben ist ein Ereignis, bei dem sich aufgestaute Spannung ruckartig abbaut, was sich in Verschiebungen von Gesteinsblöcken äussert. Dieser Vorgang im Erdbebenherd (Hypozentrum) löst Erschütterungen der Erdkruste aus.

Erdbeben ereignen sich zu rund 90 Prozent entlang der Grenzen von Kontinentalplatten. Durch die Bewegung der Platten bauen sich an den Rändern Spannungen auf, welche sich schleichend oder ruckartig abbauen. Vulkanismus, der Einsturz von Höhlen oder Minen sowie in wenigen Fällen menschliches Handeln vermögen ebenfalls Erdbeben auszulösen. Details können Sie in der Broschüre „erdbeben“ der Nagra nachlesen.

Bis Ende November zeigt focusterra an der ETH Zürich eine Sonderausstellung und am Sonntag 21. September öffnet der SED anlässlich seines Jubiläums von 10 bis 16 Uhr seine Tore. Neben der Sonderausstellung gibt es Experimente, Sie können sich im Erdbebensimulator durchschütteln lassen und einen Blick in die Einsatzzentrale werfen.

Haben Sie schon mal ein Erdbeben erlebt, wenn ja, wo?

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Jun26

Lachen macht nicht nur Freude sondern ist auch gesund. Smiley-Herz in der Stadt Baden.Witze zu geologischen Themen, auch das gibt es. In einem Buch bin ich über Geo-Witze zum Thema Erdöl, Erdbeben und Sand gestolpert, die ich Ihnen nicht vorenthalten will. Vielleicht lockern die Witze eine lange Ferienfahrt etwas auf?!

Ein amerikanischer Ölmilliardär kommt nach zehn Jahren wieder durch Paris und sieht den Eiffelturm. „Jetzt bohren die Boys immer noch“, sagt er, „und Öl haben sie trotzdem noch keines gefunden!“

 

„Was war heute in der Tagesschau?“

„In der Stadt Enikjahuziradaheiro hat es ein Erdbeben gegeben.“

„Und wie hiess die Stadt vor dem Erdbeben?“

 

„Was gibt dreimal sieben?“

„Ganz feinen Sand!“

 

Kennen Sie noch weitere Geo-Witze?

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Apr17

Tsunamis können nach Erdverschiebungen am Meeresboden entstehen, wenn grosse Wassermassen verdrängt werden.Letzte Woche ereigneten sich am Rande des Indischen Ozeans vor Sumatra erneut heftige Erdbeben mit einer Magnitude über 8 – und viele werden sich an das Beben vom Dezember 2004 erinnert haben, als der nachfolgende Tsunami weite Küstenbereiche überflutete und dabei zahlreiche Menschenleben forderte.

Das Wort «Tsunami» kommt aus dem Japanischen und bedeutet wortgemäss «Hafenwelle». Der Tsunami vom 11. März 2011 (Fukushima) war also nicht die erste grosse Welle, die das Land getroffen hat, sondern solche Wellen sind schon sehr lange bekannt.

Wie aber entsteht nun eigentlich so ein Tsunami – zumal ja nicht jedes Erdbeben unter dem Meer automatisch einen Tsunami auslöst?

Dieses Schild steht in San Francisco an der Pazifikküste und weist den Fluchtweg vom Strand weg im Falle einer Tsunami-WarnungBei Erdbeben können sich Gesteins- oder Plattenteile auf drei verschiedene Grundarten bewegen: aufeinander zu, voneinander weg und aneinander vorbei. Bei einer Kollision stossen zwei Teile aufeinander und eines davon weicht nach oben aus. Geschieht so eine Aufschiebung am Meeresboden, werden durch einen Versatz von 1-2 Meter enorme Wassermassen verdrängt. Auf dem offenen Meer hat dies kaum spürbare Auswirkungen. Die Wellengeschwindigkeit hängt auch von der Meerestiefe ab. Nimmt die Tiefe gegen die Küste hin ab, verkleinert sich auch die Wellengeschwindigkeit und die Wellenhöhe vergrössert sich, bis die Wellen brechen und auf die Küste zustürzen.

Tsunamis gibt es auch in Europa. 1755 wurde Lissabon von einem solchen zerstört und auch im Mittelmeer sind Tsunamis nichts unbekanntes.

Kennen Sie weitere historische Tsunami-Ereignisse? Informieren Sie sich vor Ihrem Urlaub über allfällige Gefahren am Urlaubsort?

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Die Lösung

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