Eine internationale Studie unter der Leitung von Forschern des Instituts für Physik des Erdglobus Paris zeigt, dass die Subduktionszone der Ryukyu-Inseln im Südwesten Japans Schauplatz von tausendjährigen seismischen Superzyklen ist, die auch größere Erdbeben beinhalten, die verheerende Tsunamis auslösen können.
Subduktionszonen gehören weltweit zu den Regionen, die am stärksten von Erdbeben und Tsunamis bedroht sind. Dennoch ist das langfristige seismische Verhalten einiger dieser Zonen noch immer nicht gut erforscht. Dies gilt für die Subduktionszone der Ryukyu-Inseln, die sich zwischen dem Süden Japans und Taiwan erstreckt. Obwohl moderne geodätische Messungen auf eine geringe mechanische Kopplung hindeuten, berichten geologische und historische Aufzeichnungen von großen Tsunamis, insbesondere dem Meiwa-Tsunami von 1771.
Künstlerische Darstellung einer Verwerfung, die eine Stadt in zwei Teile schneidet. In einer in Nature Communications veröffentlichten Studie hat ein internationales Forscherteam, zu dem auch Wissenschaftler des Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) gehören, die seismische Geschichte dieser Zone über einen außergewöhnlich langen Zeitraum (5.000 Jahre) rekonstruiert. Dies gelang durch die Analyse fossiler Korallen-Mikroatolle auf der Insel Ishigaki im Ryukyu-Archipel.
Korallen als natürliche Archive für große Erdbeben
Mikroatolle sind massive Korallen, deren Wachstum eng mit dem relativen Meeresspiegel verbunden ist. Ihre Morphologie und interne Schichtung ermöglicht es, vertikale Bodenbewegungen, insbesondere solche, die durch Erdbeben verursacht werden, mit zentimetergenauer Präzision aufzuzeichnen. Durch die Kombination von Feldkartierung, geomorphologischen Analysen, Röntgenbildgebung, Tomographie und Uran-Thorium-Datierungen haben die Forscher eine detaillierte Chronik der relativen Meeresspiegelschwankungen über Jahrtausende rekonstruiert.
Die Ergebnisse zeigen mehrere Episoden schnellen Aufstiegs der Insel, die insbesondere vor 5.000–4.000 Jahren und vor 3.000–2.000 Jahren gebündelt auftraten. Diese Hebungen werden als Signatur größerer Subduktionsbeben interpretiert.
Seismische Superzyklen über mehrere Jahrtausende
Die Daten zeigen die Existenz seismischer Superzyklen: lange Perioden relativer Ruhe, gefolgt von konzentrierten Folgen von Erdbeben, die in großen Ereignissen gipfeln, die Tsunamis auslösen können. Elastische Modellierungen deuten darauf hin, dass einige dieser Beben Magnituden erreicht haben könnten, die mit den größten bekannten Ereignissen in anderen aktiven Subduktionszonen vergleichbar sind.
Mehrere in den Korallen identifizierte Episoden fallen mit bereits dokumentierten Tsunamis in den geologischen und historischen Archiven der Region zusammen, was die Hypothese einer zyklischen Wiederkehr im Maßstab von über 2.000 Jahren stützt.
Eine große Herausforderung für die Bewertung des Erdbeben- und Tsunamirisikos
Diese Arbeit stellt die Vorstellung infrage, dass die Subduktion der Ryukyu-Inseln vorwiegend aseismisch verlaufe. Sie zeigt im Gegenteil, dass diese Zone in der Lage ist, große Erdbeben mit erheblichem Tsunami-Potenzial zu erzeugen. Das Verständnis dieser langen Zyklen ist entscheidend, um die Bewertung des Erdbeben- und Tsunamirisikos in einer dicht besiedelten und stark exponierten Region zu verbessern.
Indem sie neue Erkenntnisse über die langfristige Dynamik der Ryukyu-Subduktion liefert, veranschaulicht diese Studie die Schlüsselrolle natürlicher Archive für das Verständnis großer geophysikalischer Risiken und unterstreicht die Bedeutung der Einbeziehung langer Zeiträume in Präventionsstrategien.
Quelle: IPGP