Potsdam – Im Sommer 2016 ereignete sich südlich von Istanbul ein schweres Erdbeben. Warum dies praktisch unbemerkt blieb, liegt vor allem daran, dass die tiefen Krustenbewegungen unter dem Marmarameer gleichsam im Zeitlupentempo abgelaufen sind: Die Deformation in der Erdkruste zog sich über mehr als fünfzig Tage hin, wie nun Wissenschafter vom Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ gemeinsam mit internationalen Kollegen anhand einer neu entwickelten Methode nachweisen konnten. Bei herkömmlichen Erdbeben geschehen ähnliche Veränderungen innerhalb weniger Sekunden.

Überfälliges Beben

Die Untersuchungsbebiet liegt in der Nordwest-Türkei an der nordanatolischen Verwerfung. Diese geologische Bruchzone trennt Eurasien und die Anatolische Platte und ist eine der großen tektonischen Plattengrenzen, an der es immer wieder zu zerstörerischen Erdbeben mit einer großen Anzahl von Opfern kommt. Das letzte schwere Erdbeben ereignete sich 1999 bei Izmit und forderte fast 20.000 Tote. Ein Teil der Verwerfung, die unmittelbar südlich der dicht besiedelten Megacity Istanbul verläuft, wird derzeit als "seismische Lücke" identifiziert und ist damit für ein großes Erdbeben überfällig.

Die tektonische Belastung durch die Bewegung der Erdkrustenplatten ist kontinuierlich. Das baut gewissermaßen täglich elastische Energie entlang von Verwerfungen auf. Die Freisetzung der gespeicherten Energie erfolgt entweder seismisch – in Form von Erdbeben – oder aseismisch, durch langsames Verformungskriechen in der Tiefe. Das Verständnis der Wechselwirkung zwischen beiden Phänomenen ist von entscheidender Bedeutung, um die Erdbebengefährdung und das daraus resultierende seismische Risiko in städtischen Gebieten zu bestimmen.

Ultralangsame Erschütterungen

In ihrer aktuellen Studie in der Fachzeitschrift "Earth and Planetary Science Letters" berichten die Wissenschafter rund um Patricia Martínez-Garzón vom GFZ über ein sich über fast zwei Monate hinziehendes, ultra-langsames Erdbeben, das südlich von Istanbul unterhalb des Marmarameeres in Verbindung mit erhöhter schwach spürbarer Erdbebenaktivität in geringer Tiefe in der Region auftrat. Die Forscher untersuchten die Krustenverformungsdaten aus Instrumenten in Bohrlöchern, die im Rahmen des GONAF Plate Boundary Observatory rund um das östliche Marmarameer installiert sind.

Die Daten einer der Bohrloch-Messstationen im seismisch aktivsten Teil des Gebietes auf der Armutlu-Halbinsel wurden mit neuartigen Computertechniken verarbeitet. "Dadurch konnte das langsame Kriechsignal identifiziert werden, das innerhalb der Erdkruste auftrat und die gleiche Größe hat wie das größte jemals gesehene derartige Signal, das entlang der San-Andreas-Verwerfung in Kalifornien auftrat", sagt Martínez-Garzóne.

Wichtige Wechselwirkungen

Während dieses aseismischen langsamen Verformungssignals reagierte der flachere und vermutlich vollständig verhakte Teil der Erdkruste mit der höchsten Rate von moderaten Erdbeben seit Jahren. Das weist auf eine Wechselwirkung zwischen oberflächennaher und tiefer Deformation der Erdkruste hin. Marco Bohnhoff, Leiter des GONAF-Observatoriums und Mitautor der Studie, erklärt: "Wie diese Interaktion funktioniert müssen wir erst noch im Detail erforschen. Auf jeden Fall ermöglichen unsere Ergebnisse, das regionale seismische Risiko besser zu verstehen und zu quantifizieren, insbesondere für die 15-Millionen-Metropole Istanbul im Hinblick auf das bevorstehende Starkbeben". (red, 9.2.2019)