Wiki Vulkane und Erdbeben

Seismik ist der Oberbegriff für sämtliche Erdbeben-Tätigkeit. Ob es sich um tektonische bedingte Erdbeben handelt, oder ob sie mit dem Vulkanismus im Zusammenhang stehen, spielt erst einmal keine Rolle. Der Begriff fasst auch eine Vielzahl von geophysikalischen Untersuchungsmethoden zusammen, die seismische Wellen nutzen und mit deren Hilfe die obere Erdkruste untersucht wird. Diese werden z.B. bei der Erkundung von Lagerstätten angewendet. Speziell in Verbindung mit der Vulkanologie ist eine relativ neue Untersuchungsmethode interessant: die seismische Tomografie. Diese untersucht sogar Strukturen im oberen Erdmantel.

Seismometer

Allen Untersuchungsmethoden basieren auf einem Instrument, dass es in einer Vielzahl verschiedener Ausführungen gibt: dem Seismometer. Es ist in der Lage die feinsten Bodenerschütterungen zu detektieren. Erste Seismometer basierten auf eine Masse (Stahlkugel) die an einer Feder aufgehängt war. Somit war die Seismometermasse träge, d.h. entkoppelt und schwang bei Bodenerschütterungen nicht mit. Die Bewegung des Erdbodens relativ zur trägen Masse wurde über Hebeln geleitet und als Kurvenverlauf auf eine endlos umlaufende Papiertrommel aufgezeichnet. Heutige Seismometer arbeiten elektrisch. Die Masse ist von einer Drahtspule umgeben und wird von einem Magnetfeld umhüllt. Bewegungen induzieren einen elektrischen Strom, dessen Stärke proportional zu den Erdbewegungen ist. Die analogen Daten werden dann digitalisiert. Aufzeichnungsgerät und Sensor sind heute oftmals entkoppelt. Das Gerät mit dem Sensor wird auch Geophon genannt und wir abseits von Störquellen im Boden (Bohrloch, Bunker) installiert.

Seismische Tomografie

An vielen Vulkanen in dicht besiedelten Gebieten gibt es heute Netzwerke zahlreicher Seismografen. Mit diesen werden nicht nur die vulkanotektonischen Erdbeben registriert, die helfen einen Vulkanausbruch vorherzusagen, sondern natürlich auch stärkere tektonische Erdbeben festgestellt. Die Summe aller Daten ermöglichen Seismologen ein genaues Bild des Untergrundes zu erstellen. Die Geschwindigkeit der Erdbebenwellen ist von der Gesteinsdichte anhängig, die von Gestein zu Gestein verschieden ist. Zudem können tektonische Strukturen und magmatisch Fluide die Ausbreitung der Wellen beeinträchtigen, oder sogar ganz unterbinden. Änderungen in der Laufzeit der Erdbebenwellen zwischen verschiedenen Seismografen geben nun Hinweise darauf, welches Gestein passiert wurde, oder ob es tektonische Besonderheiten gibt. Die Daten werden mittels spezieller Computerprogramme analysiert und somit ein Model des Untergrunds berechnet. In vielen prominenten Vulkangebieten wurde mit Hilfe der seismischen Tomografie Magmenkörper kartiert. Im Falle des Yellowstone-Vulkans beginnt man langsam die komplexen Strukturen des oberen Erdmantels zu entschlüsseln. Auch der Untergrund der Campi Flegrei wurde mittels seismischer Tomografie neu kartiert.

Seismologie ist die Lehre von den Erdbeben und der Ausbreitung von Erdbebenwellen (seismischen Wellen) in der festen Erdkruste. Die Seismologie ist eine Teildisziplin der Geophysik. Das Wort Seismologie stammt vom griechischen Begriffen seismós ab, was Erschütterung bedeutet.

Ein Seismologe ist dementsprechend der Forscher, der sich mit der Seismologie befasst. Für gewöhnlich hat ein Seismologe Geophysik studiert und sich im Laufe des Studiums auf das Teilgebiet der Seismologie spezialisiert.

Geschichte der Seismologie

Einer der Gründer der Seismologie war Ernst von Rebeur-Paschwitz. Er zeichnete im Jahr 1889 zufällig ein Erdbeben auf. Der Astronom arbeitete in Potsdam und Wilhelmshafen an zwei Horizontalpendel, mit deren Hilfe er Neigungsmessungen durch Erdkrustenbewegungen astronomischer Körper messen wollte. Dabei gelang es ihm zufällig mit beiden Apparaturen seismische Wellen eines Erdbebens in Japan zu detektieren. Dieses Ereignis stellt die erste Messung eines weit entfernten Erdbebens dar und gilt als Meilenstein in der Seismologie. Danach wurden schnell genauere Seismographen entwickelt. Einfache Seismographen wurden schon früher hergestellt, doch diese waren zu unempfindlich um weit entfernte Beben registrieren zu können. Der Italiener Cecchi baute einen im Jahr 1875. Ein simples Gerät zur Erfassung von Erdbebenwellen stammte aus China und wurde bereits im Jahr 132 erfunden.

Erstes seismologisches Observatorium in Deutschland

Die wohl erste richtige Erdbebenwarte in Deutschland, wurde 1902 in Göttingen etabliert. Emil Wiechert baute einen Seismografen in einen Bergwerksstollen ein. Dort war er vor äußeren Einflüssen vor Störungen und Vibrationen geschützt. Baugleiche Seismographen gingen in den nächsten 4 Jahren u.a. in Leipzig, Potsdam und Hamburg in betrieb. Jahrzehntelang wurden Erdbebenwarten nach dem gleichen Prinzip aus dem Jahr 1902 eingerichtet. Der Seismograph wandelt die Erdbebenwellen in ein grafisch darstellbares Signal um und überträgt es auf ein Seismogramm. Im einfachsten Fall werden die vertikalen Bodenerschütterungen eines Erdbebens direkt mit einen Stift, der an einer trägen Massen befestig ist, auf eine rotierende Papierrolle aufgezeichnet. Die Digitalisierung revolutionierte auch die Seismologie: heute werden Seismogramme direkt am Computerbildschirm dargestellt.