Die tektonischen Platten unter der Erdoberfläche sind unterschiedlich rau, und das könnte erklären, warum manche Erdbeben stärker ausfallen als andere. Zu diesem Schluss kommen Forscherinnen und Forscher der McGill University in Montreal, der University of California Santa Cruz und der Ruhr-Universität Bochum (RUB). Sie vermaßen ein 350 Quadratkilometer großes Gebiet vor der Pazifischen Küste von Costa Rica, wo zwei tektonische Platten aufeinandertreffen, und bestimmten deren Oberflächenbeschaffenheit. Die Ergebnisse beschreibt das Team in der Zeitschrift Nature Geoscience vom 20. April 2020.

Erdbeben ereignen sich, wenn das Gestein unter der Erdoberfläche entlang geologischer Verwerfungszonen aufbricht und die Platten aneinander vorbeigleiten. Schon länger gibt es die Theorie, dass die Beschaffenheit dieser Verwerfungszonen die Stärke eines Erdbebens beeinflusst. Da die Gesteine jedoch tief unter der Erdoberfläche liegen, ist es schwierig, sie zu analysieren. Wie stark die Rauigkeit der tektonischen Platten allgemein oder innerhalb einer Verwerfungszone variiert, war bislang unklar.

In der vorliegenden Studie nutzte das Team, zum dem Prof. Dr. Rebecca Harrington und Dr. Alessandro Verdeccia vom RUB-Institut für Geologie, Mineralogie und Geophysik gehörten, sogenannte seismische Reflexionsdaten, um ein Bild der Oberfläche der Verwerfungszone vor Costa Rica zu generieren. Dabei erzeugten die Wissenschaftler seismische Wellen und beobachteten, wie sich diese Wellen im Gestein ausbreiteten. Aus der Geschwindigkeit der Wellen konnten sie Rückschlüsse auf die Beschaffenheit der Oberfläche ziehen oder genauer gesagt auf die Topografie der Plattengrenze innerhalb der Verwerfungszone. Zusätzlich konnte das Team zeigen, dass die experimentell gemessene Beschaffenheit der Plattengrenzen sich tatsächlich in Erdbebendaten wiederfindet.

Raue Stellen könnten Erdbeben schwächer machen

Die Erdbeben, die in der untersuchten Region bislang aufgezeichnet wurden, erreichten nur eine moderate Stärke von 7. Ein Grund dafür könnten die rauen Stellen auf den tektonischen Platten sein, vermuten die Autoren, da sie den aneinander vorbeigleitenden Platten einen Widerstand entgegensetzen könnten.

Allerdings werden erst seit rund 100 Jahren Erdbebendaten aufgezeichnet, sodass die Forscherinnen und Forscher nicht sicher ausschließen können, dass in der Vergangenheit auch stärkere Erdstöße in dieser Gegend auftraten. Zukünftige seismische Daten sollen helfen, die Theorie zu überprüfen. Außerdem will die Gruppe andere Verwerfungszonen untersuchen, um zu testen, ob ihre Hypothesen allgemeingültig sind. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler hoffen, dass die Ergebnisse eines Tages helfen können zu verstehen, warum in manchen Regionen der Erde bestimmte Arten von Erdbeben mit einer bestimmten Stärke auftreten.

Förderung
Die Studie wurde gefördert von dem Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada und von der National Science Foundation.

Originalpublikation:
James D. Kirkpatrick, Joel H. Edwards, Alessandro Verdecchia, Jared W. Kluesner, Rebecca M. Harrington, Eli A. Silver:
Subduction megathrust heterogeneity characterized from 3D seismic data,
in: Nature Geoscience, 2020,
DOI: 10.1038/s41561-020-0562-9

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