Studie: Kernreflektierte Wellen des Tohoku-Erdbebens von 2011 verschoben ganz Japan nach Osten

Das verheerende Tohoku-Erdbeben von 2011 war so gewaltig, dass es seismische Wellen fast 6.000 Kilometer tief bis zum Eisenkern der Erde und zurück sandte – und als diese Wellen Minuten später an die Oberfläche zurückkehrten, lösten sie ein massives Gleiten der Verwerfung aus, das das gesamte Land Japan dauerhaft um einige Millimeter nach Osten verschob. Die am Donnerstag in der Fachzeitschrift Science veröffentlichte Entdeckung stellt den ersten dokumentierten Fall dar, bei dem eine kernreflektierte seismische Welle eine Verwerfungsbewegung an tektonischen Plattengrenzen auslöste.science+2

Die Reise einer Welle zum Kern

Die Forschung unter der Leitung der Geophysikerin Sunyoung Park von der University of Chicago analysierte Daten des japanischen Geonet-Erdbeobachtungssystems, das Messwerte von 1.300 Stationen im ganzen Land einbezieht. Etwa 13 Minuten nach dem Hauptbeben der Stärke 9,0 am 11. März 2011 registrierte das Netzwerk die Ankunft sogenannter ScS-Wellen – Scherwellen, die durch den Erdmantel nach unten gewandert waren, an der Grenze zwischen Mantel und äußerem Kern reflektiert wurden und an die Oberfläche zurückkehrten.bluewin+2

Kurz nach der Ankunft dieser Wellen verschoben sich große Teile Japans um einige Millimeter nach Osten im Verhältnis zu einem Referenzpunkt in China nahe der russischen Grenze, mit einer maximalen Verschiebung von fünf bis sechs Millimetern. „Angesichts der ungewöhnlichen Natur dieses Ereignisses haben wir viel Zeit damit verbracht, verschiedene Erklärungen zu untersuchen“, bemerkte Parks Team und schloss schließlich Fehler bei der Verarbeitung von Satellitendaten aus, bevor es die ScS-Wellen als Ursache identifizierte.scientificamerican+1

Das breiteste jemals aufgezeichnete seismische Ereignis

Das Team simulierte verschiedene Gleitszenarien in Tiefen von 20 bis 60 Kilometern und verglich die Ergebnisse mit den aufgezeichneten Daten. Sie stellten fest, dass die Verschiebung nicht allein in der Nähe des Epizentrums des Erdbebens entstanden sein konnte – wäre dies der Fall gewesen, hätte die Verschiebung mit der Entfernung abgenommen, was jedoch nicht der Fall war. Stattdessen trat das Gleiten gleichzeitig entlang von vier tektonischen Plattengrenzen auf: zwischen der Pazifischen Platte und der Ochotsk-Platte im Nordosten sowie zwischen der Philippinischen Platte und der Eurasischen Platte im Südwesten.bluewin

Das gesamte betroffene Gebiet erstreckt sich über etwa 3.000 Kilometer – ungefähr die Länge des japanischen Festlandes. Die Forscher beschreiben es als sechs- bis siebenmal größer als die Bruchlänge des Hauptbebens und mehr als doppelt so groß wie die des Sumatra-Erdbebens von 2004, was es zur breitesten Bruchzone macht, die jemals nach einem einzelnen Ereignis aufgezeichnet wurde.science+1

Eine neue Quelle seismischer Gefahr

Die Forscher glauben, dass das Hauptbeben die Reibung entlang der Verwerfungszonen in der Kruste verringert hat, wodurch die zurückkehrenden ScS-Wellen eine plötzliche Verschiebung auslösen konnten. Die Entdeckung hat Auswirkungen auf die Erdbebenvorsorge. „Diese Beobachtung unterstreicht, wie wichtig es ist, diese bisher nicht erkannte Quelle seismischer Gefahr zu berücksichtigen, die durch eine mögliche Reaktivierung der Hauptbebenzone und der umliegenden Region entsteht – selbst mehr als zehn Minuten nach dem Hauptbeben“, heißt es in der Studie.bluewin