Erdbeben

Unter einem Erdbeben versteht man eine Erschütterung der Erdoberfläche als Folge einer plötzlichen Energiefreisetzung in der Erdkruste (Lithosphäre) die seismische Wellen erzeugt. In seltenen Fällen kann sich das Erdbeben auch im Erdmantel ereignen. Die Stärke eines Erdbebens ist sehr variabel: die meisten Erdbeben sind so schwach, dass Menschen sie nicht wahrnehmen können. Es gibt aber auch so starke Erdbeben, dass Spalten und Risse in der Erdkruste entstehen und große Schäden angerichtet werden. Katastrophale Erdbeben können Tausende Menschenleben fordern und sekundäre Naturkatastrophen wie Erdrutsche, Tsunamis und Vulkanausbrüche auslösen.

Gut 90 Prozent aller tektonischer Erdbeben entstehen entlang der kontinentalen Plattengrenzen. Entlang von Störungszonen reiben Gesteinsplatten aneinander, oder sie schieben sich übereinander. Dabei verhaken und verbiegen sich die Gesteinsplatten und geraten unter Spannung. Werden die Spannungen zu groß, dann kann eine gebogenen Gesteinsplatte zurückschnellen oder brechen. Vorher aufgestaute Energie entlädt sich explosionsartig und erzeugt seismische Wellen, die sich kugelförmig vom Erdbebenherd aus ausbreiten. Es entstehen verschiedene Wellenarten, die sich in ihrer Ausbreitungsgeschwindigkeit und Schwingungsrichtung unterscheiden.

An der Erdoberfläche manifestieren sich Erdbeben durch Erschütterung und Verschiebung oder Störung des Bodens. Wenn sich das Epizentrum eines großen Erdbebens vor der Küste befindet, kann der Meeresboden so weit verschoben werden, dass ein Tsunami entsteht. Erdbeben können auch Erdrutsche und gelegentlich auch vulkanische Aktivitäten auslösen.

Im allgemeinsten Sinne wird das Wort Erdbeben verwendet, um jedes seismische Ereignis zu beschreiben, das seismische Wellen erzeugt, sei es natürlich oder durch den Menschen verursacht. Erdbeben können nicht nur durch das Aufreißen geologischer Verwerfungen generiert werden, sondern auch durch Ereignisse wie Vulkanaktivität, Erdrutsche und Atomtests. Die Stelle des Anfangsbruchs eines Erdbebens wird als Erdbebenherd, Brennpunkt oder Hypozentrum bezeichnet. Das Epizentrum entspricht der Projektion des Hypozentrum an der Erdoberfläche und liegt genau über dem Erdbebenherd.

Erdbeben-Skalen

Um die Größe eines Erdbebens quantitativ zu erfassen wurden im 20. Jahrhundert verschiedene Magnituden-Skalen eingeführt. Davor musste man sich mit der Beschreibung der Intensität der Erdbeben begnügen und konnte so nur wahrnehmbare Erdbeben erfassen. In der Mercalli-Skala wurden den Erdbeben römische Ziffern von I bis XII zugeordnet. Die Ziffer I bedeutete dabei „kaum spürbar“, die XII  beschrieb hingegen katastrophalste Erdbeben.

Eine weit verbreitete Scala ist die Richterskala. Hier wird die Magnitude des Erdbebens direkt aus der Amplituden-Messung der Schwingungen berechnet. Die Amplituden stehen in linearen Zusammenhang mit der Energiefreisetzung eines Erdbebens. So wurde die Stärke verschiedener Erdbeben vergleichbar. Die Messung der Amplitude wird mit einem Seismometer durchgeführt. Die Richterskala st theoretisch nach oben offen, kann aber praktisch nur Erdbeben bis zur Magnituden 10 erfassen. Bereits am M 6,5 wird sie ungenau. Einschränkend kommt hinzu, dass sie für die Berechnung weiter entfernter Erdbeben ungeeignet ist.

1977 wurde die Moment-Magnitude (Mw) eingeführt. Auch sie berechnet aus den Schwingungsamplituden die freiwerdende Energie eines Erdbebens. Allerdings basiert die Berechnung der Moment-Magnitude auf dem Skalarprodukt aus der Größe der Bruchfläche im Untergrund, der mittleren Verschiebung der Gesteinsblöcke und dem Schermodul des Gesteins. Da das seismische Moment keine Sättigung erreicht, erfährt auch die Momenten-Magnitude keine Sättigung. Darum können mit ihr auch Erdbeben mit großer Energiefreisetzung genau erfasst werden.

Häufige Begriffe um Erdbeben

In der Berichterstattung über Erdbeben und Vulkanausbrüche liest man oft die Begriffe tektonisches Erdbeben, Nachbeben, Vorbeben, Schwarmbeben, Tremor, vulkanisches Beben. Hier eine kurze Erklärung: bei den meisten Erdbeben handelt es sich um tektonische Erdbeben, wie sie oben beschrieben sind. Sie entstehen infolge von Gesteinsbruch an tektonische Störungszonen. Die Begriffe Vor-, bzw. Nachbeben erklären sich selbst. Sie sind deutlich schwächer als das Hauptbeben. Gibt es zahlreiche Erdbeben ähnlicher Magnitude spricht man von einem Schwarmbeben. Diese können tektonischer Natur sein, aber auch im Zusammenhang mit Vulkanismus/Magmatismus auftreten. Vulkanische Beben, genauer, vulkanotektonische Erdbeben entstehen, wenn unter einem Vulkan Magma aufsteigt und dieses Gestein zerbricht. Tremor ist ein kontinuierliches Beben des Erdbodens, dass durch Magmenbewegungen ausgelöst wird.