Eine rekordverdächtige Tiefsee-Bohrexpedition hat den verborgenen Mechanismus aufgedeckt, der Japans Erdbeben und Tsunami von 2011 so katastrophal tödlich machte – eine dünne, rutschige Schicht aus uraltem Ton, die in einer Verwerfungszone 8.000 Meter unter der Meeresoberfläche lauert.
Die in der Fachzeitschrift Science veröffentlichte Studie unter der Leitung der Northern Arizona University unter Beteiligung von über einem Dutzend internationaler Wissenschaftler zeigt, dass eine 30 Meter dicke Schicht aus pelagischem Ton unter dem Japan-Graben als natürliche „Reißlinie" wirkte und es dem Verwerfungsbruch ermöglichte, bis zum Meeresboden vorzudringen. Das Ergebnis: Der Meeresboden verschob sich in nur sechs Minuten um außergewöhnliche 40 bis 60 Meter und erzeugte einen Tsunami, der fast 20.000 Menschen tötete und Schäden in Höhe von über 200 Milliarden Dollar verursachte.
„Das ist gleichbedeutend damit, dass sich das gesamte Gebiet zwischen Los Angeles und San Francisco in nur sechs Minuten um 40 bis 60 Meter verschiebt", sagte Christine Regalla, außerordentliche Professorin an der Northern Arizona University und Co-Autorin der Studie. „So etwas haben wir in der Zeit, in der wir Erdbeben beobachten, noch nie gesehen. Nach unserem Verständnis hielten wir das für unmöglich."
Die vom Guinness-Buch der Rekorde als tiefstes wissenschaftliches Meeresbohrprojekt aller Zeiten anerkannte Expedition fand an Bord des Forschungsschiffs Chikyu statt. Das Team bohrte etwa 8.000 Meter in den Meeresboden, gewann Sedimentproben und analysierte das Material, um zu verstehen, was geschehen war.
Die Proben enthüllten eine 30 Meter dicke Schicht aus pelagischem Ton – ein extrem weiches, rutschiges Sediment, das über Millionen von Jahren entstand, als mikroskopisch kleine Partikel langsam auf den Meeresboden sanken. Eingebettet zwischen viel stärkeren Gesteinsschichten konzentrierte der Ton den Bruch entlang eines schmalen Pfades und ermöglichte es dem Erdbeben, viel näher an der Oberfläche zu propagieren als die meisten Megathrust-Erdbeben.
Die meisten großen Erdbeben beginnen viel tiefer im Untergrund. Zum Vergleich: Der Bruch, der 2001 das Erdbeben der Stärke 6,8 in Nisqually im pazifischen Nordwesten verursachte, begann etwa 50 Kilometer unter dem Meeresboden. Der Bruch des Japan-Erdbebens von 2011 erreichte nur etwa 24 Kilometer Tiefe.
Da sich diese pelagische Tonschicht über Hunderte von Kilometern entlang des Japan-Grabens erstreckt, glauben die Forscher, dass die Region anfälliger für Flachrutsch-Erdbeben sein könnte als bisher angenommen. Die Erkenntnisse könnten Wissenschaftlern helfen, andere Subduktionszonen weltweit zu identifizieren, die ähnliche schwache Schichten aufweisen, und möglicherweise Vorhersagen darüber verbessern, wo das nächste Mega-Beben und der nächste Tsunami zuschlagen könnten.
„Japan ist einer der Weltführer in der Erdbeben- und Tsunami-Vorsorge, aber selbst sie waren auf das, was 2011 geschah, nicht vorbereitet", sagte Regalla. „Wir alle müssen besser verstehen, wo diese Ereignisse in Zukunft auftreten könnten. Nur dann können wir Notfallpläne erstellen, die alle in Sicherheit bringen."
