Im Jahr 2015 begann unser Planet vor der Küste Japans von einer Reihe seltsamer Erdbeben zu erschüttern, die die Wissenschaftler ernsthaft verwirrten. Es scheint, dass Erdbeben für Japan keine Seltenheit sind, daher gibt es nichts Überraschendes. Aber dieses Mal war das Erdbeben anders als alle zuvor, und zwar nicht nur in der Nähe von Japan, sondern auch auf der Erde im Allgemeinen. Tatsache ist, dass es in einer Tiefe von Hunderten von Kilometern entstanden ist, wo Temperatur und Druck so hoch sind, dass feste Gesteine sich eher wie Knete verformen, anstatt zu brechen und zu reißen. Der erste Schock, der sich vor der Küste der abgelegenen japanischen Inseln Bonin ereignete, wurde mit einer Stärke von 7,9 und einer Tiefe von 680 Kilometern unter der Erde aufgezeichnet und ist damit eines der tiefsten Erdbeben dieser Stärke. Dann, in der nachfolgenden Kaskade von Nachbeben, tauchte eine weitere Kuriosität auf – eine kleine Quelle stellte sich als das tiefste Erdbeben heraus, das jemals beobachtet wurde.
Erdbeben vor den japanischen Bonin-Inseln sind vielleicht die tiefsten in der gesamten Beobachtungsgeschichte
Ein Erdbeben in den unteren Schichten des Erdmantels – ist das möglich?
Es wird geschätzt, dass das supertiefe Erdbeben, das kürzlich in Geophysical Research Letters beschrieben wurde, in einer Tiefe von etwa 751 Kilometern entstanden ist. Wenn Sie sich an die Struktur der Erde erinnern, befindet sich in dieser Tiefe der untere Erdmantel. Lange Zeit hielten Wissenschaftler Erdbeben in dieser Tiefe für unmöglich oder zumindest unwahrscheinlich. Der Fairness halber sei gesagt, dass Hinweise auf Erdbeben in solchen Tiefen schon früher aufgetreten sind, aber nicht bestätigt wurden.
“Dies ist bei weitem der beste Beweis für ein Erdbeben im unteren Erdmantel.” sagt Douglas Vince, ein Seismologe, spezialisiert auf tiefe Erdbeben von der University of Washington in St. Louis
Es gibt jedoch keine hundertprozentige Sicherheit, dass sich das Erdbeben genau im unteren Erdmantel ereignet hat. Wissenschaftler werden mehr Forschung brauchen, um dies sicher zu sein. Tatsache ist, dass die Schichtgrenze im Durchschnitt in einer Tiefe von 660 Kilometern verläuft. In einigen Bereichen kann seine Tiefe jedoch variieren. Insbesondere wird angenommen, dass der untere Erdmantel unter Japan in einer Tiefe von etwa 700 Kilometern beginnt. Experten fanden in dieser Tiefe mehrere Nachbeben, aber eines der Nachbeben entstand viel tiefer.
Ich muss sagen, dass tiefe Erdbeben, obwohl sie nicht so gefährlich sind wie Oberflächenbeben, für Wissenschaftler von nicht weniger Interesse ist. Dieses Phänomen könnte helfen, die Mechanismen zu entwirren, durch die sich die Schichten unseres Planeten tief unter unseren Füßen verschieben. Experten bezeichnen seismische Erschütterungen sogar als eines der wenigen “Fenster”, die einen Einblick in die innere Struktur des Planeten ermöglichen.
Erdbeben in den unteren Teilen des Erdmantels galten bisher als unmöglich
Tiefes Erdbeben in Japan – Ursachen
Seit fast einem Jahrhundert rätseln Wissenschaftler darüber, warum es überhaupt zu tiefen Erdbeben kommt. Wie Sie wissen, bewegen sich tektonische Platten in Oberflächennähe und kollidieren miteinander, wodurch sie Spannungen erzeugen. Wenn eine der Platten bricht und sich verschiebt, wird die Spannung abgebaut, aber es treten Stöße auf.
Tief im Inneren der Erde sind solche Prozesse unwahrscheinlich, da hoher Druck und enorme Temperaturen sie zurückhalten. Das Gestein wird unter solchen Bedingungen plastischer und von allen Seiten komprimiert. Was passiert dann mit ihr? Experten zufolge kann es bei schneller Verformung brechen. Ein Beispiel ist Kaugummi. Wenn Sie es langsam dehnen, dehnt es sich und verwandelt sich in einen Faden. Aber wenn du einen scharfen Ruck machst, zerplatzt er mit einem Knall in zwei Teile.
Wissenschaftler haben festgestellt, dass alle tiefen Erdbeben in der Nähe moderner oder alter Zonen auftreten, in denen infolge der Kollision tektonischer Platten eine von ihnen unter die andere zu sinken begann. Tektonische Platten, die in extreme unterirdische Tiefen absinken, werden wahrscheinlich Erschütterungen weit unter der Oberfläche verursachen. Aber Wissenschaftler können immer noch nicht sagen, wie und warum die Spannung so hoch wird, dass ein Erdbeben in großer Tiefe ausgelöst wird.
Erdbeben treten in Gebieten auf, in denen tektonische Platten tief in die Eingeweide einsinken
Eine beliebte Version bezieht sich auf das gleiche Phänomen, das den Mantel in Schichten aufschneidet. Der obere Mantel ist vollgestopft mit dem grünen Mineral Olivin. In großen Tiefen ist die Kristallstruktur des Minerals nicht mehr stabil. Ab einer Entfernung von etwa 410 Kilometern können sich Atome zu Wadsleyit- oder Ringwoodit-Mineralien umlagern. Durch die Umwandlung von Olivin innerhalb der Platte können Schwachstellen im Gestein entstehen. Infolgedessen kann es sich in diesen Gebieten schnell verformen und ein tiefes Erdbeben verursachen.
In einer Tiefe von 660 km ändert sich die Struktur jedoch dramatisch. Die Felsen unterhalb dieser Grenze sind viel dichter als die darüber. Diese Schicht wird vom Bridgmanit-Mineral dominiert. Wenn das Erdbeben in dieser Schicht des Planeten aufgetreten ist, wurde es daher nicht durch Olivin verursacht.
Es ist möglich, dass die Erschütterungen durch die Umwandlung eines anderen Minerals in der sinkenden Platte, Enstatit, verursacht werden. Darüber hinaus sprechen einige Experten von einem anderen Mechanismus, der dieses Phänomen verursachen könnte. Die winzigen Nachbeben, die dem Beben der Stärke 7,9 folgten, scheinen nahe der Basis der zerrissenen pazifischen Bodenplatte aufgetreten zu sein. Es kann ein wenig abgesackt sein und die Oberseite des unteren Mantels durchbohrt haben. Diese leichte Scherung könnte ausreichend gewesen sein, um große Spannungen an der Basis der Platte zu konzentrieren, als sie in das dichtere Gestein des unteren Mantels eintauchte.
Die Ursache für tiefe Erdbeben könnte das Mineral Enstatit sein
Ein supertiefes Erdbeben in Japan hätte es nicht geben können?
Ein Erdbeben im unteren Teil des Erdmantels könnte die langjährige Idee ändern von Wissenschaftlern über den inneren Aufbau unseres Planeten. Allerdings sind nicht alle von der Richtigkeit der Aussagen der neuen Studie überzeugt. In einigen Fällen können die Techniken zur Verstärkung der Signale eines solchen Erdbebens zu „Fehlalarmen“ führen. Yingcai Zheng, Seismologe an der University of Houston, spricht darüber.
Ein Fehlalarm kann beispielsweise auftreten, wenn Wellen eines anderen Schocks von den inneren Strukturen der Erde abprallen und dann von seismischen Geräten erfasst werden. Es stimmt, ein anderer bekannter Seismologe, John Widale von der University of Southern California, sagt, die seismischen Signale scheinen von einem echten Erdbeben zu stammen. Ihm zufolge wurde die Tiefe genau bestimmt. Fraglich ist nur die Tiefe, in der die Grenze des oberen und unteren Mantels verläuft.
Wenn die Platte absinkt, kann sie das umgebende Gestein kühlen und dadurch die untere Grenze des Mantels in größere Tiefen drücken. Um diese Frage genau zu beantworten, forschen Wissenschaftler mit modernen Technologien weiter. Gut möglich, dass das Rätsel der tiefen Erdbeben in naher Zukunft gelöst wird. Darüber werden wir Sie umgehend auf unserem Yandex.Zen-Kanal informieren. Abschließend möchte ich anmerken, dass Erdbeben, d. h. Oberflächenerschütterungen, nicht nur auf der Erde, sondern auch auf dem Mars und sogar auf dem Mond auftreten, wie wir vorhin besprochen haben.