Unerwartete Bewegung: Japan verschob sich Minuten nach dem Beben
Wissenschaftler haben einen überraschenden Mechanismus entdeckt, der nach dem verheerenden Tohoku-Erdbeben von 2011 in Japan auftrat. Das Beben der Stärke 9,0 hatte nicht nur einen verheerenden Tsunami und die Fukushima-Katastrophe ausgelöst, sondern auch das gesamte Land um mehrere Millimeter nach Osten verschoben. Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass diese Verschiebung erst etwa 13 Minuten nach dem Hauptbeben stattfand, ausgelöst durch Erdbebenwellen, die vom Erdkern reflektiert wurden.
Das Tohoku-Erdbeben und seine Folgen
Am 11. März 2011 ereignete sich das Tohoku-Erdbeben vor der Ostküste Japans. Mit einer Stärke von 9,0 war es das stärkste jemals in Japan gemessene Beben. Der darauf folgende Tsunami überflutete mehr als 500 Quadratkilometer der Pazifikküste und forderte über 20.000 Todesopfer. Wellen von bis zu 14 Metern Höhe trafen das Atomkraftwerk Fukushima I, führten zu mehreren Kernschmelzen und setzten große Mengen radioaktiven Materials frei.
Die Entdeckung der Nachbeben-Verschiebung
Das japanische Erdbeobachtungssystem Geonet, das Daten von 1.300 Stationen und globalen Navigationssatelliten nutzt, zeichnete etwa 13 Minuten nach dem Hauptbeben die Ankunft sogenannter Transversalwellen auf. Diese Wellen waren an der Grenze zwischen Erdmantel und Erdkern reflektiert worden. Kurz darauf wurden weite Teile Japans gegenüber einem Referenzpunkt in China nahe der russischen Grenze um mehrere Millimeter nach Osten verschoben – maximal fünf bis sechs Millimeter. Dies ist die erste Beobachtung eines solchen Ereignisses.
Wie die Bewegung zustande kam
Zunächst war unklar, wie die östliche Verschiebung genau ausgelöst wurde. Die Forscher vermuten, dass das starke Erdbeben die Reibung entlang von Bruchzonen in der Erdkruste verringerte und die reflektierten Wellen schließlich eine ruckartige Verschiebung verursachten. Das Team um Park von der University of Chicago simulierte verschiedene Rutschungsszenarien in 20 bis 60 Kilometern Tiefe und verglich sie mit den Geonet-Daten. Dabei stellte sich heraus, dass die Rutschungen nicht nur im Bereich des Epizentrums stattfanden, da sonst die Verschiebung mit der Entfernung abgenommen hätte – was nicht der Fall war.
Die Simulation, die den Daten am nächsten kam, zeigte Rutschungen entlang der Bruchzonen zwischen vier Erdplatten: im Nordosten zwischen der Pazifischen Platte und der Ochotsk-Platte, südwestlich zwischen der Philippinischen Platte und der Eurasischen Platte. Die Gesamtlänge dieser Rutschungszone beträgt etwa 3000 Kilometer – das entspricht der Länge des japanischen Festlands und übertrifft die Bruchlänge des Hauptbebens um das Sechs- bis Siebenfache. Sie ist mehr als doppelt so groß wie die des Sumatra-Erdbebens von 2004.
Bedeutung für die Erdbebenforschung
Die Forscher betonen die Relevanz ihrer Erkenntnisse für den Umgang mit Erdbeben. „Diese Beobachtung unterstreicht, wie wichtig es ist, diese bislang nicht erkannte Quelle seismischer Gefahren zu berücksichtigen, die von einer potenziellen (Re-)Aktivierung des Hauptbebengebiets und der umliegenden Region ausgeht – selbst noch mehr als zehn Minuten nach dem Hauptbeben“, heißt es in der Studie. Die Entdeckung könnte helfen, zukünftige Risiken besser einzuschätzen und Frühwarnsysteme zu verbessern.
