Erdbeben, große und kleine, passieren jeden Tag entlang von Zonen, die sich wie Nähte eines Baseballs um die Welt legen. Die meisten stören niemanden, deshalb kommen sie nicht in die Nachrichten. Doch hin und wieder trifft ein katastrophales Erdbeben irgendwo auf der Welt Menschen mit schrecklicher Zerstörung und großem Leid.
Am 8. September 2023 erschütterte ein Erdbeben der Stärke 6,8 im Atlasgebirge in Marokko alte Dörfer und verließ sie Tausende Menschen starben in den Trümmern. Im Februar 2023 wurde eine große Fläche von Türkei und Syrien wurde durch zwei schwere Erdbeben verwüstet, die kurz hintereinander auftraten.
Als ein GeologeIch untersuche die Kräfte, die Erdbeben verursachen. Aus diesem Grund sind einige seismische Zonen sehr aktiv, während andere möglicherweise über Generationen hinweg ruhig bleiben, bevor sich der Stress zu einem katastrophalen Ereignis ausweitet.
Die Erdkruste prallt in sich zusammen und reißt auseinander
Erdbeben gehören zum normalen Verhalten der Erde. Sie entstehen durch die Bewegung der tektonischen Platten, die sie bilden äußere Schicht des Planeten.
Man kann sich die Platten als eine mehr oder weniger starre äußere Hülle vorstellen, die sich verschieben muss, damit die Erde ihre innere Wärme abgeben kann.
Diese Platten tragen die Kontinente und die Ozeane und sind ständig darin Abstürze in Zeitlupe miteinander. Die kalten und dichten ozeanischen Platten tauchen dabei unter Kontinentalplatten und zurück in den Erdmantel bekannt als Subduktion. Wenn eine ozeanische Platte sinkt, reißt sie alles hinter sich her und öffnet irgendwo anders einen Spalt, der durch aufsteigendes heißes Material aus dem Mantel gefüllt wird, das dann abkühlt. Bei diesen Rifts handelt es sich um lange Ketten von Unterwasservulkanen, sogenannte mittelozeanische Rücken.
Erdbeben begleiten sowohl Subduktion als auch Rifting. Tatsächlich wurden auf diese Weise erstmals die Plattengrenzen entdeckt.
In den 1950er Jahren, als a Es wurde ein globales seismisches Netzwerk eingerichtet Um Atomtests zu überwachen, stellten Geophysiker fest, dass die meisten Erdbeben entlang relativ schmaler Bänder auftreten, die entweder die Ränder von Ozeanbecken säumen, wie im Pazifik, oder genau die Mitte von Becken durchschneiden. wie im Atlantik.
Sie stellten auch fest, dass Erdbeben entlang von Subduktionszonen auf der ozeanischen Seite jedoch flach sind Gehen Sie tiefer unter den Kontinent. Wenn Sie die Erdbeben in 3D grafisch darstellen, definieren sie plattenartige Merkmale, die das Absinken der Platten in den Erdmantel nachzeichnen.
Ein Experiment: Wie ein Erdbeben funktioniert
Um zu verstehen, was bei einem Erdbeben passiert, legen Sie Ihre Handflächen zusammen und drücken Sie mit etwas Kraft darauf. Sie modellieren eine Plattengrenzstörung. Jede Hand ist eine Platte, und die Oberfläche Ihrer Hände ist der Fehler. Ihre Muskeln sind das plattentektonische System.
Üben Sie nun etwas Vorwärtskraft auf Ihre rechte Hand aus. Sie werden feststellen, dass es irgendwann nach vorne ruckt, wenn die Vorwärtskraft die Reibung zwischen Ihren Handflächen überwindet. Dieser plötzliche Vorwärtsruck ist das Erdbeben.
Wissenschaftler erklären Erdbeben mit dem sogenannten elastische Rückpralltheorie.
Schnelle Platten bewegen sich mit bis zu 20 Zentimetern pro Jahr, hauptsächlich angetrieben durch das Absinken ozeanischer Platten in Subduktionszonen. Mit der Zeit verkleben sie durch Reibung an der Plattengrenze miteinander. Die versuchte Bewegung verformt die Plattenrandzone elastisch, wie eine gespannte Feder. Irgendwann überwindet die angesammelte elastische Energie die Reibung und die Platte ruckt nach vorne, was ein Erdbeben verursacht.
Aber die Plattentreibende Kräfte Wenn die Bewegung nicht aufhört, beginnt die Plattengrenze erneut, elastische Energie anzusammeln, was ein weiteres Erdbeben auslösen wird – vielleicht bald oder vielleicht auch in ferner Zukunft.
In den Ozeanen sind die Plattengrenzen schmal und gut definiert, da das darunter liegende Gestein sehr steif ist. Aber innerhalb der Kontinente sind Plattengrenzen oft ausgedehnte Zonen deformierten Gebirgsgeländes, das von vielen Verwerfungen durchzogen ist. Diese Störungen können über Äonen bestehen bleiben, selbst wenn die Plattengrenze inaktiv wird. Deshalb treten Erdbeben manchmal weit entfernt von Plattengrenzen auf.
Erdbeben, schnell und langsam
Das zyklische Verhalten von Störungen ermöglicht es Seismologen Erdbebenrisiken statistisch abschätzen. Plattengrenzen mit schnellen Bewegungen, wie sie beispielsweise entlang des pazifischen Randes liegen, akkumulieren schnell elastische Energie und bergen das Potenzial für häufige Erdbeben großer Stärke.
Bei sich langsam bewegenden Plattenrandstörungen dauert es länger, bis sie einen kritischen Zustand erreichen. Entlang einiger Verwerfungen können zwischen großen Erdbeben Hunderte oder sogar Tausende von Jahren vergehen. Dies gibt den Städten Zeit zum Wachsen und ermöglicht es den Menschen, die Erinnerung ihrer Vorfahren an vergangene Erdbeben zu verlieren.
Ein Beispiel ist das Erdbeben in Marokko. Marokko liegt an der Grenze zwischen der afrikanischen und der eurasischen Plattedie langsam ineinander krachen.
Der riesige Gebirgsgürtel, der sich vom Atlas Nordafrikas bis zu den Pyrenäen, den Alpen und den meisten Bergen in Südeuropa und im Nahen Osten erstreckt, ist das Produkt dieser Plattenkollision. Da diese Plattenbewegungen in der Nähe von Marokko jedoch langsam sind, kommt es nicht so häufig zu großen Erdbeben.
Vorbereitung auf das Große
Eine wichtige Tatsache bei katastrophalen Erdbeben ist, dass die Erdbeben in den meisten Fällen keine Menschen töten, sondern einstürzende Gebäude.
Die meisten Amerikaner haben davon gehört Kaliforniens San-Andreas-Verwerfung und das seismische Risiko für San Francisco und Los Angeles. Das letzte große Erdbeben entlang der San-Andreas-Verwerfung Treffer bei Loma Prieta, in der San Francisco Bay Area, im Jahr 1989. Seine Stärke von 6,9 war vergleichbar mit der des Erdbebens in Marokko, dennoch starben 63 Menschen im Vergleich zu Tausenden. Das liegt vor allem daran, dass die Bauvorschriften in diesen erdbebengefährdeten US-Städten nun darauf ausgelegt sind, die Bauwerke auch dann standzuhalten, wenn die Erde bebt.
Der Ausnahmen sind Tsunamis, die riesigen Wellen, die entstehen, wenn ein Erdbeben den Meeresboden verschiebt und das Wasser darüber verdrängt. Ein Tsunami, der zuschlug Japan im Jahr 2011 hatte schreckliche Folgen, unabhängig von der Qualität der Ingenieurskunst in den Küstenstädten.
Leider können Erdbebenforscher nicht genau vorhersagen, wann ein Erdbeben auftreten könnte; Sie können die Gefahr nur abschätzen.
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