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Warum das Seebeben vor Sumatra und der Tsunami an Weihnachten 2004 so katastrophal stark waren

Das Beben vor Sumatra am 26. Dezember 2004. Quelle: Manfred Werner / Wikimedia Commons

Ein internationales Team von Wissenschaftlern hat die Subduktionszone unter dem Meeresboden untersucht und dort einen Mangel an „Weichmacher“ konstatiert

Zu Weihnachten 2004 (am 26. Dezember) gab es vor Sumatra ein Beben mit der gewaltigen Stärke von 9,2, das im Indischen Ozean einen verheerenden Tsunami mit mehr als 250.000 Toten verursachte. Forscher haben nun im Rahmen des internationalen Bohrprogramms IODP (International Ocean Discovery Program) eine Tiefseebohrung vor der Küste organisiert. Eine der Erkenntnisse: die Beschaffenheit der Sedimentschichten im Untergrund trug wesentlich zur Stärke des Bebens bei. Bildlich ausgedrückt: im Untergrund dort fehlt es an einem „Weichmacher“, so dass er sehr kompakt ist und sich das Beben quasi ohne Energieverlust über eine große Zone ausdehnen konnte.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler berichten in ihrer Studie von wasserhaltigen Mineralen im Sediment, die gewöhnlich in einer Subduktionszone ihr Wasser abgeben. Dieser Entwässerungsprozess, der von Temperatur und Sedimentzusammensetzung abhängig ist, beeinflusst das Auftreten und die Ausbreitung des Bruches zwischen den beiden Erdplatten und damit die Erbebenstärke.

Mit neuesten Methoden ist es dem Team gelungen, Proben aus dem Tiefseeboden aus einer Tiefe von bis zu 1,5 Kilometer zu ziehen. Anschließend haben die Forscher an Bord des Forschungsschiffes die Sedimentzusammensetzung sowie die chemischen, thermischen und physikalischen Eigenschaften bestimmt. Weiter wurde das Verhalten der Sedimente auf dem Weg zur 250 Kilometer entfernten Subduktionszone simuliert, auf dem es in größere Tiefen versenkt wird und höhere Temperaturen ausgesetzt ist, da die Sedimentmächtigkeit auf vier bis fünf Kilometer anwächst.

In einer Subduktionszone kollidieren zwei Platten der Erdkruste, wobei eine unter eine andere abtaucht. Entlang der Gleitfläche zwischen den Platten entstehen immer wieder starke Erdbeben, die zu Tsunamis führen können.

Wis¬sen¬schaft¬le¬rin¬nen und Wis¬sen¬schaft¬ler der IODP Ex¬pe¬di¬ti¬on 362 un¬ter¬su¬chen den auf¬ge¬schnit¬te¬nen Bohr¬kern an Bord des For-schungs¬schif¬fes. Foto: Tim Ful¬ton, IODP-JRSO

Die Forschenden haben herausgefunden, dass die Sedimente am Meeresboden vor der Küste Sumatras aus erodiertem Material des Himalayas sowie des Tibetischen Plateaus bestehen und tausende Kilometer über Flüsse in den Ozean transportiert wurden. Diese Sedimente sind dick genug, um sehr heiß zu werden. Als Folge verlieren die Mineralien in ihnen gebundenes Wasser, sie entwässern, schon bevor sie die Subduktionszone erreicht haben.

Dies führt zu ungewöhnlich festem Material, in dem der Bruch in relativ geringen Tiefen geschehen und sich weit bis an die äußere Grenze der Subduktionszone ausbreiten kann. Diese große Bruchfläche verursacht die ungewöhnliche Stärke des Erdbebens.

„Unsere Ergebnisse zeigen, warum die Bruchzone des Sumatra-Erdbebens 2004 so gewaltig war. Andere Subduktionszonen mit vergleichbarem Sedimenteintrag und hohen Temperaturen könnten ebenfalls einmal von solch einem starken Erdbeben betroffen sein“, sagt Dr. Andre Hüpers vom MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen.

Vergleichbare Zonen existieren in der Karibik (Kleine Antillen), vor der Küste Irans und Pakistans (Makran) und der Westküste der USA (Cascadia).

Die Leitung der Fahrt in den Indischen Ozean hatten Wissenschaftler der Universitäten Southamtopn (Großbritannien) und Colorado School of Mines (USA) inne, von deutscher Seite war eine Gruppe vom MARUM unter der Leitung von Dr. Andre Hüpers beteiligt. Die Ergebnisse wurden im Fachmagazin Science veröffentlicht.

Science 2017, DOI: 10.1126/science.aal3429

Quelle: MARUM

(04.06.2017)