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Wenn Platten kollidieren

Wenn vor zweitausend Jahren die Erde bebte, sahen die Menschen das Wirken von Göttern darin. Erst Anfang des Zwanzigsten Jahrhunderts kam die Theorie von der Plattentektonik und Kontinentaldrift auf.

Jene Reise zum Mittelpunkt der Erde, die Jules Verne in seinem gleichnamigen utopischen Roman beschreibt, würde in Wirklichkeit an den physikalischen Gegebenheiten scheitern: Zwar könnten sich Wissenschaftler mit gewaltigen Bohrgeräten noch durch den Erdmantel bewegen, aber am Ende ihrer Reise stießen sie einfach auf eine heiße, eisenharte Kugel.

2.900 Kilometer mächtig
Wer verstehen will, weshalb der Boden unter unseren Füßen gelegentlich schwankt, muss sich mit dem Aufbau der Erde beschäftigen: Ganz tief im Inneren hat unser Planet einen festen Kern: Eisen und Nickel, vermutlich um 4.500 Grad Celsius heiß, bilden seine Substanz. Um den Kern herum gibt es eine etwa 2.000 Kilometer dicke flüssige Schicht. Die nächste Schicht ist der Erdmantel - rund 2.900 Kilometer mächtig und überwiegend aus festem Gestein bestehend.

Hauchdünne Kruste
Interessant für Erdbebenforscher ist nun die äußerste und dünnste Schicht des Erdmantels: die Erdkruste. Unter Landflächen bringt sie es auf eine Dicke von bis zu einhundert Kilometern; unter Ozeanen ist sie manchmal nur fünf Kilometer dünn. Beinahe hauchzart also, gemessen am gesamten Radius der Erdkugel. Das wäre nicht weiter schlimm, wenn die Kruste tatsächlich stabil und feststehend wäre.

Tektonisches Mosaik
Davon kann jedoch keine Rede sein: Die Erdkruste ist ein Mosaik aus vierzehn größeren und zahlreichen kleineren Platten. Diese Platten - angetrieben von Strömungen im darunter liegenden Erdmantel - bewegen sich gegeneinander. Zwar beträgt ihr Tempo nur wenige Zentimeter pro Jahr, aber die dabei wirkenden Kräfte sind gewaltig. Auch unsere Kontinente veränderten im Laufe der Jahrmillionen ständig ihre Lage. Die Bewegung der tektonischen Platten erfolgt natürlich an ihren Rändern nicht reibungsfrei: Gesteinspakete werden gegeneinander gepresst, Spannungen bauen sich auf, bis das Gestein der Erdkruste bricht und aufreißt.

Riskanter Ort
Die meisten großen Erdbeben gibt es an den Rändern oder in Randnähe der tektonischen Platten - nämlich dann, wenn sich zwei dieser Mosaiksteine der Erdkruste in entgegengesetzte Richtungen bewegen. Dort finden sich auch die am meisten erdbebengefährdeten Gebiete. Zum Beispiel liegt die Türkei genau zwischen den Rändern zweier Platten - der afrikanischen und der eurasischen. Afrika "wandert" langsam auf Europa zu; ein Teil von Afrika - die arabische Platte - ist dabei noch ein wenig schneller als der Rest. Der zentrale Bereich der Türkei "wandert" zwar mit, aber ein Stück des oberen Teils hängt fest an Asien und "verhakt" sich dort an der so genannten nordanatolischen Verwerfung. Wenn dieses eine Stück sich schließlich ruckartig löst, gibt es ein Erdbeben.

Wellenförmige Schwingungen
Quelle der Energie, die bei Erdbeben freigesetzt wird - und letztendlich auch die tektonischen Platten bewegt -, ist der Erdmantel. In dessen zähflüssigem Magma treten als Folge radioaktiver Zerfallsprozesse gewaltige Strömungen auf. Spannungen im Material der Erdkruste haben hier ihre Ursache. Die freigesetzte Energie wird in den Zentren von Beben zwar teilweise für Zerstörungen des Gesteinsmaterials verbraucht, ihr größerer Anteil strahlt jedoch in Form wellenförmiger Schwingungen nach allen Richtungen hin ab.

Von Wissenschaftlern verspottet
Bis weit in die Neuzeit hinein war die Ursache von Erdbeben unbekannt. Erst der deutsche Forscher Alfred Wegner stellte am Anfang des Zwanzigsten Jahrhunderts eine schlüssige Theorie auf: Als Hypothese formulierte er das Prinzip der tektonischen Plattenverschiebungen - und wurde dafür von Zunftgenossen gründlich verspottet. Galt doch die Lage der Kontinente als unveränderlich. Jahrzehnte später, mit dem Aufkommen exakter Messinstrumente, wurde seine Theorie bewiesen.

Die Richter-Skala
Instrumente spielen seit Beginn des Zwanzigsten Jahrhunderts in der Erdbebenforschung eine immer größere Rolle: Mit Hilfe von Seismometern werden heute kleinste Bodenbewegungen in der Dimension von milliardstel Metern erfasst. Instrumentelle Beobachtungen sind auch die Basis für die Bestimmung der Magnitude, die in den 1930er Jahren von Charles Richter eingeführt wurde. Daher auch der Begriff Richter-Skala (siehe Infobox). Die Magnitude ist ein Maß für am Erdbebenherd festgestellte Schwingungsenergie, die aus Seismogrammen berechnet wird.

Keine exakten Prognosen
Ob exakte Erdbebenvorhersage irgendwann einmal möglich sein wird, ist unter Fachleuten umstritten. Zwar lassen sich erdbebengefährdete Gebiete heute leicht identifizieren - es liegen immerhin ausgewertete Messdaten aus vielen Jahrzehnten vor -, aber Ort, Zeit und vor allem Stärke eines Bebens genau zu prognostizieren gilt nach wie vor als äußerst schwierig. So werden Erdbeben vermutlich auch in Zukunft zu den Risiken gehören, mit denen wir Menschen leben müssen.

Michael Schmittbetz (aktualisiert 14.01.2010)