Warum verursachte das Erdbeben von 2011 in Japan einen so gewaltigen Tsunami?
Diese Katastrophe, eine der tödlichsten der modernen Geschichte, hatte Wissenschaftler überrascht, weil der Bruch der Verwerfung viel näher an der Oberfläche erfolgte als erwartet. Angesichts dieser Beobachtung haben sich Forscher daher mit den besonderen geologischen Bedingungen des Japan-Grabens befasst.
Um dieses Rätsel zu lösen, führte ein internationales Team eine außergewöhnliche ozeanische Expedition durch. An Bord des Schiffes Chikyu bohrten die Wissenschaftler in Rekordtiefe in den pazifischen Meeresboden und sammelten Proben. Diese Bohrkampagne, die vom Guinness-Buch der Rekorde anerkannt wurde, ermöglichte die direkte Analyse der geologischen Schichten genau an der Stelle, an der die ozeanische Platte unter Japan abtaucht.
Die Analysen zeigten das Vorhandensein eines etwa hundert Meter dicken Streifens aus pelagischem Ton, der direkt unter dem Ozeanboden eingeklemmt ist. Diese Schicht, die aus über Millionen von Jahren angesammelten feinen Partikeln besteht, hat eine weiche und rutschige Konsistenz. Im Gegensatz zu den widerstandsfähigeren Gesteinen, die sie umgeben, bietet sie eine Oberfläche mit geringer Reibung, wie eine natürliche Schwächezone, die in die geologische Struktur integriert ist.
Diese Entdeckung erklärt, wie sich der seismische Bruch so nah an der Oberfläche ausbreiten konnte. Beim Erdbeben von 2011 konzentrierten sich die tektonischen Kräfte entlang dieser Tonschicht und leiteten das Abgleiten. Die Bewegung erreichte so den Meeresboden und hob ihn auf einer großen Fläche um vierzig bis sechzig Meter an. Eine solche vertikale Verlagerung in flachem Wasser ist ein direkter Mechanismus zur Erzeugung einer Tsunamiwelle großer Amplitude.
Dieses Verhalten unterscheidet sich von vielen anderen großen Erdbeben, die normalerweise in Dutzenden von Kilometern Tiefe brechen. Zum Beispiel begann das Nisqually-Erdbeben im Jahr 2001 im Nordwestpazifik in mehr als fünfzig Kilometern Tiefe.
Das Verständnis dieses Phänomens wird es auch ermöglichen, die Risiken in anderen Subduktionszonen auf der ganzen Welt neu zu bewerten. Durch die Identifizierung ähnlicher Schichten aus pelagischem Ton könnten Geologen besser vorhersagen, wo oberflächennahe Brüche möglich sind.
Die Arbeit des Teams ist in der Zeitschrift
Science veröffentlicht.
Quelle: Science