Am 11. April 2012 erschütterte ein Erdbeben der Stärke 8, 6 im Indischen Ozean die Küste von Sumatra. Nur einen Tag später - in einer Entfernung von 6.230 km - entdeckten Seismologen eine Reihe kleinerer Scharen, die die Ostküste Japans erschütterten.
Aber dies war kein Nachbeben, diese kleineren Grollen, die normalerweise nach einem intensiven seismischen Ereignis auftreten. Laut einem Forscherteam der Los Alamos National Laboratories könnten die beiden Beben dennoch verwandt gewesen sein.
Erdbeben ereignen sich, wenn Teile der Erdkruste aneinander vorbeirutschen, gedehnt oder zusammengedrückt werden. Die Berührungspunkte werden als Fehler (im Wesentlichen Risse) bezeichnet. Der Stress baut sich auf und löst sich schließlich auf, was zu einer plötzlichen Bewegung führt. Nach einem Erdbeben kann es in der betroffenen Region natürlich zu Nachbeben kommen. Beispielsweise hat das Erdbeben in Tohoku im Jahr 2011 Teile der Insel Honshu 13 Fuß näher an die USA herangeführt
Laut der heute in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlichten Studie können große Beben auch kleinere Beben in einem entfernten Teil der Erde auslösen, indem sie die Art und Weise verändern, wie der Fels auf Stress reagiert.
"Bei allen Arten von Fehlern gibt es alles, vom gebrochenen Gestein bis zum körnigen Material", sagt Andrew A. Delorey, Geophysiker bei den Los Alamos National Laboratories, der die jüngste Studie geleitet hat. "Wenn Sie das aufrütteln, ändert sich die Art und Weise, in der die Kraft durch sie übertragen wird."
Ob ein entferntes, großes Erdbeben einen weiteren Fehler auslöst, wie es das Erdbeben im Indischen Ozean in Japan getan hat, hängt von einer Reihe von Faktoren ab: Die Menge der bereits aufgetretenen Aktivitäten, die Belastung, die der Fehler bereits erlitten hat, und die Art des Materials im Fehler .
Erdbeben und Störungen gibt es in verschiedenen Varianten. An den Grenzen zwischen den Platten erzeugen Fehler Beben, weil die Platten nicht immer reibungslos aneinander vorbei rutschen. In Kalifornien und im Indischen Ozean vor Sumatra gleiten die Platten seitlich gegeneinander; Dies ist als Streichenfehler bekannt. In Japan wird die pazifische Platte unter die Platte gefahren, die die Hauptinseln trägt, und diese Grenze ist ein Fehler vom konvergenten Typ.
Der von Delorey untersuchte Bereich besteht aus sogenannten "normalen" Fehlern, dh Bereichen, in denen sich die Kruste ausdehnt und abbricht und die beiden Seiten des Fehlers sich relativ zueinander auf und ab bewegen.
Ein Erdbeben sendet seismische Wellen durch das umgebende Gestein, und diese Wellen können und können große Entfernungen zurücklegen. (Dies ist ein Grund, warum seismische Detektoren sowohl Erdbeben als auch Atomwaffentests erfassen können, selbst wenn sie sehr weit entfernt sind.) Die Los Alamos-Studie geht davon aus, dass diese Wellen die Gesteine in den Bereichen unmittelbar um die Verwerfungen und die Verwerfungen selbst stören und die Art und Weise ändern, wie das Material in der Verwerfung auf Beanspruchung reagiert.
Eine gute Analogie ist ein Haufen Kies: Abhängig von seiner ursprünglichen Form unterscheidet sich die Form, die es nach dem Schütteln annimmt, und damit auch die Art und Weise, wie es Kraft übertragen würde, sagt Delorey.
Wenn in jüngster Zeit in einem fehlerhaften Gebiet viele seismische Aktivitäten stattgefunden haben, können diese Fehler sehr schnell stärker beansprucht werden - das ist in Japan der Fall. Eine zusätzliche seismische Welle kann sie über die Oberfläche drücken, so dass sie abrutschen und ein sekundäres Erdbeben verursachen.
In diesem Fall traf die seismische Welle des Erdbebens im Indischen Ozean den bereits gestressten Felsen Japans, der erst ein Jahr zuvor das Tohoku-Beben der Stärke 9, 0 erlebt hatte.
In der Studie untersuchte Deloreys Team zwei kleine Erdbeben, die 30 und 50 Stunden nach dem Beben im Indischen Ozean vor der Ostküste Japans auftraten. Die Temblors selbst waren relativ mild und hatten eine Stärke von 5, 5 bzw. 5, 7 - die Leute an Land hätten sie nicht bemerkt.
Die Beben ereigneten sich in einer Reihe nach der anderen und beschrieben einen Weg, der direkt zum Epizentrum des Bebens im Indischen Ozean zurückführte. Aber die Chancen standen gegen dieses Muster, mit einer Chance von nur 1 zu 358, dass sie zufällig eintreten würden, so die Studie.
Das Team stellte auch fest, dass die seismischen Aktivitäten in diesem Gebiet unmittelbar nach dem Beben im Indischen Ozean, das nach einigen Tagen nachließ, im Allgemeinen stark zunahmen. Delorey bemerkt, dass er zufällig das Gebiet in der Nähe von Japan studiert hat, weil die seismische Überwachung dort außergewöhnlich gut ist, aber wenn seine Hypothese richtig ist, würde sich dasselbe an anderer Stelle auf der Welt zeigen.
Deloreys Studie ist nicht das erste Mal, dass jemand große Beben theoretisiert und kleinere kaskadiert, aber es wurde nie direkt gemessen.
Dies bedeutet nicht, dass ein Beben auf Sumatra - oder irgendwo anders - zum Beispiel für Einwohner Kaliforniens notwendigerweise Probleme verursachen würde, und es bedeutet auch nicht, dass ein entferntes Beben immer woanders kleinere verursacht. Änderungen an den Fehlern sind ebenfalls nicht dauerhaft. Die Fehler können nach Wochen oder Monaten ihre Festigkeit und Rutschfestigkeit wiedererlangen. Es macht einen Bereich nicht einmal anfälliger für Erschütterungen, erklärt Delorey. "Es kommt auf die Eigenschaften des Materials an."
Der wahre Vorteil des Wissens, dass dies geschieht, besteht darin, die Struktur von Fehlern zu kennen. Große seismische Wellen können wie Radar wirken. Wenn Sie untersuchen, was mit ihnen geschieht, bevor und nachdem sie an anderer Stelle Erdbeben ausgelöst haben, können Sie die Struktur eines Fehlersystems besser erkennen. "Wenn wir ausgelöste Beben sehen, können wir etwas über die Belastung dieses Fehlers lernen", sagt Delorey. "Wir können die zeitlichen Veränderungen als Reaktion auf seismische Gefahren nicht gut in den Griff bekommen. Diese [Studien] können uns ein bisschen näher bringen."
