Seismik: Gletscher verursacht extrem regelmäßige Erdbeben

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Eine extrem regelmäßige Serie von Erdbeben beobachteten Seismologen in den Jahren 2002 und 2003 am David-Gletscher in der Antarktis. Über einen Zeitraum von neun Monaten verursachte der Eisstrom insgesamt über 20 000 Beben mit einem regelmäßigen Intervall von etwa 25 Minuten.

(Die obere Grafik zeigt den Rhythmus der Erdstöße in 220 Minuten)

Lucas Zoet und sein Team von der Pennsylvania State University führen das unge-wöhnliche Verhalten darauf zurück, dass der Gletscher zeitweilig nicht wie Eis plastisch um Hindernisse herumfloss, sondern sich wie eine tektonische Verwerfung verhakte. Außerdem fanden die Forscher Indizien dafür, dass die Länge des Intervalls von der Wirkung von Ebbe und Flut auf die schwimmende Zunge des Gletschers beeinflusst wird.

Gletscher verursachen beim Gleiten über Gestein zwar Erdbeben, doch der klassische tektonische Bebenmechanismus trifft für sie nicht zu: Wenn sich Eis mit Gestein verhakt, baut es nicht etwa Spannung auf, bis die Verbindung bricht, sondern beginnt plastisch um das Hindernis zu fließen.

Doch die Bebendaten von Zoet und Kollegen deuten darauf hin, dass sich das Geröll an der Sohle eher wie eine klassische Verwerfung verhielt. Darauf deutet die enge Verbindung zwischen Länge des Intervalls und Stärke des Bebens hin: ein klares Indiz dafür, dass zwischen den Erschütterungen Spannung aufgebaut wird. Außerdem entdeckte das Team um Zoet, dass das Intervall zwischen den Beben im Monatsrhythmus schwankte und mit der Höhe des Tidenhubs an der Gletscherzunge korreliert war. Die Forscher vermuten, dass der Meeresspiegel die Geschwindigkeit des Gletschers veränderte und damit die Zeit, bis die Bruchspannung erreicht war.

Aufgezeichnet haben die Erschütterungen das Messnetzwerk TAMSEIS (Transantarctic Mountains Seismic Experiment) sowie die Messstation VNDA nahe dem Gletscher. Der David-Gletscher entwässert mehr als 200 000 Kilometer des Ostantarktischen Plateaus und ist am Epizentrum der Erdbeben knapp zwei Kilometer dick, etwa zehn Kilometer breit und bewegt sich mit etwa 500 Metern pro Jahr Richtung Meer.

Mit einer Stärke von 1,5 bis 1,8 auf der Moment-Magnituden-Skala sind die Beben für subglaziale Erschütterungen ungewöhnlich stark, womöglich wegen der enormen Ausmaße des Gletschers. Auf der Basis der seismischen Daten schließen die Wissenschaftler, dass das Hindernis am Boden des Gletschers bis zu 1200 Meter breit sein könnte. Seit etwa 2003 allerdings haben unregelmäßige, schwächere Beben die regelmäßigen Erschütterungen ersetzt – für die Forscher ein Zeichen, dass der Gletscher an seiner Sohle wieder fließt, wie es sich für einen Gletscher gehört.

Quellen: Nature Geoscience/Spektrum vom 20.08.2012

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