Forscher entdecken zwei Epizentren beim Noto-Erdbeben vom 1. Januar

Die ersten sieben Monate des Jahres 2024 waren so ereignisreich, dass man leicht vergisst, dass das Jahr mit einem Erdbeben der Stärke 7,5 begann, das sich am Neujahrstag auf der japanischen Halbinsel Noto ereignete. Bei dem Erdbeben kamen mehr als 280 Menschen ums Leben und mehr als 83.000 Häuser wurden beschädigt.

Geologen haben nun herausgefunden, dass das Erdbeben fast gleichzeitig an zwei verschiedenen Stellen der Verwerfung begann, wodurch der seismische Bruch einen starken Bereich der Verwerfung, eine sogenannte Barriere, umkreisen und durchdringen konnte. Dieser seltene Mechanismus der „doppelten Initiierung“ übte starken Druck auf beide Seiten der Barriere aus, was zu einer starken Energiefreisetzung und erheblichen Erschütterungen auf der gesamten Noto-Halbinsel führte.

Dem Noto-Erdbeben gingen intensive seismische Schwärme voraus, bei denen es sich um eine Abfolge vieler kleiner Erdbeben handelt, die manchmal zu einem größeren katastrophalen Ereignis führen können. Mithilfe fortschrittlicher seismischer und geodätischer Technologien analysierte das Forschungsteam die Bewegungen innerhalb der Erde während dieses Schwarms, der zum Erdbeben führte, akribisch.

Die Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Wissenschaftbietet Einblick in die Rolle von Verwerfungsbarrieren, auch Unebenheiten genannt, bei der Entstehung von Erdbeben und wird dazu beitragen, seismische Risikobewertungen und Vorhersagen zukünftiger Erdbeben zu verbessern.

Erdbeben treten auf, wenn Brüche in der Erdkruste, sogenannte Verwerfungen, dazu führen, dass sich Gesteinsblöcke auf beiden Seiten der Verwerfung aneinander vorbeibewegen. Diese Bewegung ist lokalisiert und nicht kontinuierlich entlang der Verwerfungslinie, da die Verwerfungslinie weder regelmäßig noch glatt ist, wodurch Energie verloren geht und die Bewegung schließlich gestoppt wird.

Eine Barriere ist ein rauer Bereich, der beide Seiten einer Verwerfung blockiert. Die Barrieren absorbieren die Energie der Verwerfungsbewegung und verlangsamen sie oder stoppen sie ganz. Doch die Barriere kann nur eine begrenzte Energiemenge absorbieren, und unter den richtigen Bedingungen führt die angesammelte Energie dazu, dass sie heftig reißt, was zu starken Erschütterungen führt. Eine Reihe kleinerer Erdbeben reicht möglicherweise nicht aus, um eine Barriere zu durchbrechen, aber wenn es anschließend zu einer viel stärkeren Bewegung an der Verwerfung kommt, wird durch das Durchbrechen der Barriere die gesamte gespeicherte Energie freigesetzt.

Unter der Leitung von Lingsen Meng, außerordentlicher Professor für Erd-, Planeten- und Weltraumwissenschaften an der UCLA, Liuwei Xu, Doktorand an der UCLA, und Chen Ji, Professor für Geophysik an der UC Santa Barbara, ein internationales Forscherteam aus den USA, Frankreich und China und Japan analysierten Geodaten und seismische Wellenaufzeichnungen, um die Beziehungen zwischen dem Schwarm kleiner Beben und dem größeren Erdbeben, das ihnen folgte, zu verstehen. Sie identifizierten eine bisher unbekannte Barriere im Schwarmgebiet.

Zu ihrer Überraschung begann das Neujahrsbeben fast gleichzeitig an zwei verschiedenen Stellen der Verwerfung. Die Energie von jedem Ort bewegte sich auf die Barriere zu und verursachte einen heftigen Bruch und extrem starke Erschütterungen.

„Das Erdbeben begann an zwei Orten und breitete sich im Kreis aus“, sagte Meng. „Der erste löste Wellen aus, die sich schnell ausbreiteten und ein anderes Epizentrum auslösten. Dann breiteten sich die beiden Teile gemeinsam nach außen aus und trafen in der Mitte zusammen, wo die Barriere war, und durchbrachen sie. »

Die Mechanik ist so, als würde man einen Bleistift an beiden Enden biegen, bis er in der Mitte bricht.

Dieser Befund ist überraschend, da der sogenannte duale Initiationsprozess zwar in Simulationen beobachtet wurde, in der Natur jedoch viel schwieriger zu beobachten ist. Duale Initiationsmechanismen erfordern perfekt zugeschnittene Bedingungen, die im Labor definiert werden können, in der realen Welt jedoch weniger vorhersehbar sind.

„Wir konnten es beobachten, weil Japan über sehr gute seismische Überwachungsstationen verfügt und wir auch GPS- und Satellitenradardaten verwendet haben. Wir haben alle Daten gesammelt, die wir finden konnten! Nur durch die Gesamtheit dieser Daten konnten wir eine wirklich gute Lösung für diesen Fehler finden und in diese feinen Details vordringen“, sagte Meng.

Bei der überwiegenden Mehrheit der Erdbeben werden nicht so viele Daten erfasst, daher ist es möglich, dass Erdbeben mit doppelten Auslösemechanismen häufiger vorkommen, als Geologen glauben.

„Es kann sein, dass wir mit besserer Bildgebung und Auflösung in Zukunft mehr davon identifizieren können“, sagte Meng.

Bei Erdbeben mit zwei Epizentren besteht aufgrund der intensiveren Bewegungen ein höheres Risiko für stärkere Erschütterungen. Mengs Gruppe plant, zukünftige Szenarien zu untersuchen, um mehr über die Bedingungen und Wahrscheinlichkeiten dieser Erdbeben zu erfahren.

„Unsere Ergebnisse verdeutlichen die komplexe Natur der Erdbebenauslösung und die kritischen Bedingungen, die zu großen seismischen Ereignissen führen können“, sagte Meng. „Das Verständnis dieser Prozesse ist wichtig, um unsere Fähigkeit zu verbessern, die Auswirkungen zukünftiger Erdbeben vorherzusagen und abzumildern. »