Seismologen entdecken neue Erdbebenart in Los Angeles

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Erdbeben gehören zu den größten natürlichen Bedrohungen für den US-Bundesstaat Kalifornien. Besonders die großen Städte Los Angeles und San Francisco, die nahe der berühmten San Andreas Störung erbaut sind, gelten als stark gefährdet. Nun haben Forscher im Westen von Los Angeles eine neue Erdbebenart entdeckt, deren Ursprung Fragen aufwirft und bisherige Risikoeinschätzungen anzweifelt.

Los Angeles. San Andreas, Sierra Madre und Puente Hills. Das sind keine Hollywood-Blockbuster (naja, nur teilweise), sondern die Namen jener geologischen Störungen, die der Millionenstadt im Süden von Kalifornien in seiner Geschichte große, zerstörerische Erdbeben gebracht haben (und dies mit hoher Wahrscheinlichkeit auch in Zukunft tun werden). Die Bedrohung ist groß und um dennoch eine mögliche Katastrophe gering zu halten, wurden in den vergangenen Jahrzehnten viele Millionen Dollar investiert, um den Untergrund unter Los Angeles so gut wie möglich zu erforschen. Heute weiß man: Dutzende Störungen verschiedener Größe, alles potentielle Erdbebenherde, durchziehen das Stadtgebiet. Allen voran die San Andreas Störung, die den ganzen Staat Kalifornien durchzieht, könnte in naher Zukunft ein großes Erdbeben hervorbringen, von dem besonders Los Angeles aufgrund seiner Lage auf lockeren Sedimentschichten betroffen sein wird.

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Das Netz seismologischer Stationen in Südkalifornien ist so engmaschig wie kaum an einem anderen Ort auf der Welt. Über 5000 Messgeräte im Raum LA registrieren jede kleinste Bodenbewegung und ermöglichen es, selbst kleinste Erdbeben binnen Minuten vom Hintergrundrauschen des Verkehrs und der Industrie zu unterscheiden und zu lokalisieren. Doch kommt es immer wieder vor, dass das Gestein unter der Stadt neue Geheimnisse offenbart. Im Jahr 1987 war es ein Erdbeben an der bisher unbekannten Puente Hills Störung, dass die Seismologen erstaunte. Es erreichte Magnitude 5.7, verursachte Todesopfer und Schäden. Heute weiß man: Die Puente Hills Störung verläuft direkt unter dem Stadtzentrum in nur wenigen Kilometern Tiefe und könnte in nicht allzu ferner Zukunft ein Erdbeben der Stärke 7 auslösen. Einige Szenarien dieser potentiellen Katastrophe gehen inzwischen sogar von schlimmeren Folgen als bei einen San Andreas Beben aus.

Eine Entdeckung der letzten Jahre könnte die Gefahrenkarten für Los Angeles erneut verändern. Im Westen der Stadt, parallel zur Küstenlinie verläuft die seit langem bekannte Newport-Inglewood Störung. Bekannt vor allem durch das tödliche Long Beach Erdbeben im Jahr 1933 (Magnitude 6.2). Sie ist eine der vielen Gefahrenherde, an der große Erdbeben in nur wenigen Kilometern Tiefe auftreten können. Daten aus den Jahren 2011 und 2013, die Forscher analysierten, zeigten jedoch, dass diese Störung anders ist als die anderen. An ihr wurden kleine Erdbeben in ungewöhnlich großer Tiefe festgestellt. In der Regel kommt es innerhalb einer Platte nur zu flachen Erdbeben in meist weniger als 15 Kilometern Tiefe. Weiter unten ist das Gestein heißer und fließfähig. Ein plötzlicher Bruch, der letztenendes für das Erdbeben verantwortlich ist, sei unter diesen Bedingungen nicht mehr möglich. Die an der Newport-Inglewood Störung registrierten Erdbeben fanden jedoch in Tiefen von über 30 Kilometern statt.

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Störungen und frühere Erdbeben im Großraum Los Angeles

Nur mit Hilfe des großflächigen Stationsnetzes konnten diese Ereignisse überhaupt registriert werden. Sie bewegten sich im Magnitudenbereich von meist unter 2.0. Für die Bevölkerung nicht spürbar, erst recht nicht bei dieser Herdtiefe. „Zu unserem Glück bleiben diese Erdbeben klein und erreichten bisher keine hohen Magnituden.“, so der Geophysiker Yuri Fialko vom Scripps Institution of Oceanography in La Jolla. „Dennoch könnten kleine Erdbeben möglicherweise zu größeren Erdbeben führen.“ In dem Fall sei zwar nicht mit katastrophalen Schäden wie bei der Puente Hills Störung zu rechnen, da tiefe Erdbeben in der Regel eine geringere Intensität haben als jene in flacher Tiefe. Doch führt die bessere Ausbreitung seismischer Wellen in größerer Tiefe dazu, dass diese Erdbeben über einem größeren Gebiet spürbar sind. So könne es auch weiter entfernt noch Schäden geben. Zudem ermöglichen tiefer reichende Störungen größere Herdflächen, was dazu führen könnte, dass die bisher angenommenen maximalen Erdbebenstärken nach oben korrigiert werden müssen. Wie ein solches Szenario am Beispiel Los Angeles aussieht, muss noch erforscht werden.

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Über den möglichen Ursprung dieser tiefen Erdbeben gibt es zur Zeit noch keine Erklärung. Normalerweise treten tiefe Erdbeben nur entlang aktiver oder früherer Subduktionszonen auf, wo ozeanische Kruste in den Erdmantel versenkt wird. Dies ist in Südkalifornien nicht der Fall. Zwar lag im Bereich des heutigen Los Angeles im Eozän eine Subduktionszone, wo sich die Farallon-Platte unter die Nordamerikanische geschoben hat. Doch sind deren Überreste heute nur noch unter den Rocky Mountains zu finden und zeigen keine Seismizität mehr. Als mögliche Erklärung gilt, dass Material aus dem Mantel in den unteren Bereich der Newport-Inglewood Störung eindringt. Dies führe demnach zu einem erhöhten Druck im Gestein, was aus in dieser Tiefe seismische Aktivität ermögliche. Weitere Untersuchungen sollen zeigen, ob diese Erklärung plausibel ist.

Veröffentlichung: „Localized seismic deformation in the upper mantle revealed by dense seismic arrays“; Asaf Inbal*, Jean Paul Ampuero, Robert W. Clayton; Science 07 Oct 2016:Vol. 354, Issue 6308, pp. 88-92; DOI: 10.1126/science.aaf1370

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Jens ist 22, lebt in Bochum und studiert seit 2013 an der Ruhr-Universität Geowissenschaften. Nach dem Bachelor-Abschluss 2016 folgte das M.Sc. Studium der Geophysik.

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