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Erdbeben
Erdbeben zählen zu den häufigsten Naturkatastrophen unserer Zeit. In meinem Protokoll
will ich Informationen bezüglich allen Aspekten dieses Themas darbieten.
Zunächst möchte ich der Frage nachgehen warum Erdbeben überhaupt entstehen oder mit
anderen Worten welchen Ursachen sie zugrunde liegen.
Der Gesteinsmantel der Erde, genannt Lithosphäre, ist keine einheitliche Schicht sondern
besteht aus sieben großen und einer Vielzahl kleinerer Stücke, den Platten. Diese Platten
befinden sich auf einer weichen und verformbaren Schicht des Mantels, der Astenosphäre.
Zirkulierendes Magma „schiebt“ die Platten vorwärts, sie driften auseinander, gegeneinander
und aneinander vorbei. Wenn Platten oder Plattenteile entlang Rissen in der Lithosphäre,
genannt Verwerfungen, in unterschiedliche Richtungen bewegt werden, verhaken sie sich
aufgrund von Unebenheiten in den Gesteinen. Dadurch kommt es zu einem Aufstauen von
gewaltigen Energien. Wenn der Reibungswiderstand von den durch die Platten übertragenen
Druck entlang einer Verwerfung überwunden wird kommt es zu einer plötzlichen Verschiebung
der Platten. Gleichzeitig reißt das Gestein entlang der Bewegungsfläche beginnend am
Erdbebenherd (Erdbebenherd= Hypozentrum = Ort im Erdinneren, wo der eigentliche
Verschiebungsprozess stattfindet) auf. Dadurch wird die vorher aufgestaute Bewegungsenergie
der Platten größtenteils als Reibungsenergie und als kleiner Prozentsatz als sogenannte
seismischen Wellen ( Seismologie= Erdbebenkunde) wieder freigesetzt.
Diese Energiewellen lassen das Gestein schwingen und diese Erschütterungen bezeichnen wir als
Erdbeben. Die freigesetzte Energie ist um so größer je größer die Bruchfläche der Platten ist, die
verschoben wird. Die seismischen Wellen breiten sich vom Erdbebenherd als sogenannte
Raumwellen in alle Richtungen durch das Erdinnere aus. Man unterscheidet bei diesen die
Primärwellen(P- Wellen) und die Scherwellen (S- Wellen). Die P- Wellen sind die schnellsten
und treffen als erste (daher der Name primär) beim Seismographen ( Erdbebenmeßgerät, darauf
werden wir später noch genauer eingehen) ein. Sie haben die Eigenschaft sich in festen, flüssigen
und gasförmigen Substanzen ausbreiten zu können, sie treten daher in die Luft über und können
darum akustisch wahrgenommen werden. Diese Wellen werden auch Kompressionswellen
genannt, weil sie die Gesteinsteilchen zusammenziehen sie also kompressieren, aber diese gleich
danach wieder auseinander schwingen. Die Teilchen schwingen in Richtung der
Ausbreitungsrichtung der Raumwellen. Die S-Wellen breiten sich ungefähr nur halb so schnell
aus wie die P-Wellen, außerdem schwingen die Gesteinspartikel senkrecht zur
Ausbreitungsrichtung der Welle. Sie sind ebenfalls imstande sich im Erdinneren fortzusetzen,
aber ausschließlich nur in festen Substanzen. Wenn diese Raumwellen das Epizentrum erreichen
(=jener Punkt auf der Erdoberfläche, welcher sich genau senkrecht über dem Hypozentrum
befindet) breiten sie sich entlang der Erdoberfläche als sogenannte Oberflächenwellen aus. Sie
breiten sich wie Wellen im Wasser aus, wenn man einen Stein reinwirft. Man unterscheidet
wiederum 2 Arten, nämlich die sogenannten Lovewellen und die Raleighwellen (sie wurden
beide nach ihrem Entdecker benannt). Die Raleighwellen verursachen eine elliptische Bewegung
des Gesteins, das heißt es rollt rauf und runter, aber gleichzeitig bewegt es sich hin und her in
Ausbreitungsrichtung der Welle. Lovewellen breiten sich wie Scherwellen senkrecht zur
1
Ausbreitungsrichtung
,
aber
parallel
zur
Erdoberfläche aus. Es läßt sich sagen, dass Oberflächenwellen der Grund für die Schäden fernab
des Epizentrums sind. Die Geschwindigkeit mit der sich seismische Wellen ausbreiten ist
abhängig von der Dichte der Substanz, in der sie sich ausbreiten, und von ihrem Material.
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Es läßt sich sagen, dass Krustenbewegungen die häufigsten Auslöser für Erdbeben sind, man
bezeichnet solche Beben daher als tektonisch. Es gibt aber auch sogenannte vulkanische
Erdbeben die dadurch entstehen, wenn Magma unter hohem Druck in den Vulkanschlot
aufsteigt. Man muss sich das so vorstellen, dass ein Teil der Bewegungsenergie des Magmas sich
auf das Gestein überträgt und es vibrieren läßt. Erdbeben entstehen auch wenn Himmelskörper
auf der Erdoberfläche einschlagen. Die gerade genannten Beispiele bezeichnet man als
natürliche Erdbeben. Unter induzierten Erdbeben versteht man hingegen alle
Bodenerschütterungen die durch menschliche Eingriffe in die Natur entstehen können. Als
Beispiel für solche, wären der Prozess der Rohstoffentnahme aus dem Erdinneren (Bergbau,
Ölförderung) und Sprengungen zu nennen.
Es wird oft von der Stärke eines Erdbebens gesprochen. Doch was ist das eigentlich? Wie
beschreibt man sie am besten? Eine Möglichkeit wäre die sogenannte Magnitude, ein Maß für
die seismische Energie, die bei einem Erdbeben frei wird.
Um die Magnitude bestimmen zu können müssen die Bodenbewegungen eines Erdbebens mit
einem Seismometer als sogenanntes Wellenbild oder Seismogramm (auf den genauen Vorgang
wird später noch eingegangen) dargestellt und gemessen werden, gleichzeitig muss auch die
Distanz zwischen Meßstation und Hypozentrum bekannt sein. Aus dem Seismogramm wird die
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stärkste Bodenbewegung ermittelt (die Bodenbewegung ist umso größer je größer die
Schwingungsweite= Amplitude der Wellen ist). Dieser Wert und die Entfernung vom
Erdbebenherd ergeben die Amplitude. Auf welche Weise dies geschieht wollen wir Ihnen mittels
eines Bildes darstellen.
Diese Skala (rot) wurde vom kalifornischen Seismologen Richter entwickelt und trägt daher den
Namen Richterskala. Eine Erhöhung des Magnitudenwertes um1 Einheit entspricht einer
Erhöhung der seismischen Energie um das 30-fache.
Beben mit Magnitude 2-3 sind gerade noch spürbar, das stärkste auf der Erde gemessene
Erdbeben hatte eine Magnitude von 9.5 und spielte sich 1960 in Chile ab. Da sich aber in der
Erdkruste wegen ihrer begrenzten Dicke nur beschränkt viel Spannungen ansammeln können
sind Beben mit Magnituden über 10 kaum möglich.
Eine andere Möglichkeit die Stärke eines Erdbebens zu beschreiben erfolgt über die sogenannte
Intensität. Sie ist ein Maß für die örtliche Schadenswirkung auf Bauwerke oder für die
Wahrnehmung durch Menschen. Um die Intensität anzugeben benötigt man keine Geräte, im
Gegensatz zur Magnitude. Die MSK Intensitätsskala (aufgestellt von den Wissenschaftlern
Medvedev, Sponheur und Karnik) beinhaltet meist 12 Stärkengrade , welche in Form von
römischen Ziffern angegeben werden. Beben mit Intensität I werden nicht verspürt und sind nur
mittels Seismographen nachweisbar. Die Intensität II wird gerade wahrgenommen, ab Intensität
VI treten erste Gebäudeschäden auf. Die Intensität eines Erdbebens ist an verschiedenen Orten
des von den Erschütterungen betroffenen Raumes unterschiedlich. Sie ist im Bereich des
Epizentrums am größten, diese maximale Intensität wird als Epizentralintensität bezeichnet. Die
Intensitäten nehmen in Entfernung vom Hypozentrum ab und hängen außerdem auch vom
jeweiligen Untergrund ab. Weiche Schichten erzeugen eine höhere Schadenswirkung. Jene
Linien auf einer Karte, welche Orte gleicher Intensität verbinden bezeichnet man als Isoseisten.
Es ist so, dass bei einem Erdbeben zwischen dem sogenannten Hauptbeben und mehreren
schwächeren Nachbeben unterschieden wird. Wir wollen jetzt der Frage nachgehen, warum dem
so ist. Das Hauptbeben entsteht ja, wenn Platten oder Plattenteile sich ineinander verhaken und
somit sich Spannungen aufbauen, die sich bei einer plötzlichen Verschiebung wieder entladen.
Während dieser Verschiebung bauen sich durch Unebenheiten des Gesteins erneut Spannungen
auf, welche sich als sogenannte Nachbeben entladen.
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Nun werde ich einiges, wie schon vorher angekündigt, über Seismometer und Seismogramme
berichten. Wie schon gesagt, Seismometer sind Geräte mit dessen Hilfe man die
Bodenbewegungen während eines Erdbebens als sogenanntes Wellenbild oder Seismogramm
darstellen kann. Heutzutage bestehen moderne Seismometer aus einem mechanischen und einem
elektronischen Teil. Um die Funktionsweise so eines Gerätes zu verstehen stelle man sich den
„einfachsten Seismographen der Welt“vor Dieser besteht aus einer Walze, die sich ständig dreht,
mit Papier darauf, einer Feder einem Gewicht und einem Schreibstift. Das eine Ende der Feder
ist fest mit dem Metallstativ verbunden, welches wiederum auf dem Boden steht. Am anderen
Ende der Feder ist die Masse mit dem Stift befestigt. Die Masse und die Feder bilden ein
sogenanntes Seismographenpendel. Bei einem Erdbeben bewegen sich alle Teile des
Seismometers mit Ausnahme dieses Pendels, weil es sich auf einem Punkt befinde, welcher nicht
von den Bodenbewegungen betroffen ist (das Pendel hängt ja an einem Stativ befestigt in der
Luft) , dieser heißt Archimedischer Punkt. Durch die Bewegung der Walze werden
Zickzacklinien auf dem auf der Walze befestigtem Papier geschrieben, ein Seismogramm
entsteht .Dieses gibt nicht direkt die Bodenbewegungen wieder, aber es enthält Informationen
über die Bodenbewegungen und man kann sie mit Hilfe dieses Wellenbildes berechnen. Darauf
wollen wir aber nicht näher eingehen, weil wir uns und Ihnen die komplizierten mathematischen
Formeln ersparen möchten Aus dem Seismogramm lässt sich auch ablesen wie weit das
Epizentrum von der Meßstation entfernt war.
Ein Beispiel für ein Seismogramm:
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Nun zeige ich mittels einer Karte(nächste Seite) ,wo überall auf der Welt Erdbeben vorkommen.
Wie man daraus entnehmen kann, gibt es hauptsächlich an den Plattengrenzen Erdbeben
Jetzt gibt es einiges über die aktuellen Erdbeben zu berichten, welche, wie man durch diverse
Medien weiß, nicht an geringer Zahl sind. Am Sonntag, den 28.3.1999 ereignete sich in
Nordindien ein Erdbeben mit der Magnitude 6,6. Ungefähr 90 Menschen mussten in den
einstürzenden Gebäuden (Einstürze wurden durch die Bodenerschütterungen ausgelöst) ihr
Leben lassen, andere wurden wiederum schwer verletzt. Der Grund für die Entstehung des
Erdbebens hat in jener Tatsache seinen Ursprung, dass der Kontinent Indien (= kontinentaler
Anteil der indischen Platte) vor rund 45 Millionen Jahren gegen die eurasische Platte gestoßen
ist (Entstehung des Himalajas) und unter sie getaucht ist, was sie heutzutage noch immer tut (das
ist auch der Grund warum der Himalaja noch im Wachstum ist). Durch diese Abwärtsbewegung
verhaken sich die Gesteine ineinander und lassen ein Erdbeben entstehen. Es entstehen aber
nicht nur direkt bei der Kollisionszone, also in Nordindien, Erdbeben sondern auch östlich davon
in China und westlich davon in Afghanistan. Das ist deswegen der Fall, weil der abtauchende
kontinentale Teil der indischen Platte zu dieser Abwärtsbewegung auch eine Seitwärtsbewegung
ausführt. Dadurch werden Bereiche der eurasischen Platte in kleinere Krustenteile geteilt, die der
Bewegung Indiens ausweichen und somit in den vorher genannten Ländern Erdbeben entstehen
lassen.
Am Dienstag, den 17.8.1999 erschütterte ein Erdbeben der Stärke 7,4 den Westen der Türkei,
wobei das Epizentrum nur 100km östlich von Istanbul entfernt war. Die Zahl der ums Leben
gekommenen geht in die zigtausende und das Beben zeichnet sich als das stärkste seit der
Gründung der türkischen Republik aus.
Entlang der Nordanatolischen Störung (= Seitenverschiebungszone in der Nähe des schwarzen
Meeres) und entlang der Ostanatolischen Störung (=Seitenverschiebungszone in der Nähe der
Insel Zypern) schiebt sich die sogenannte anatolische Fluchtscholle (selbstständiger Teil der
afrikanischen Platte) an der eurasiatischen Platte bzw. an der afrikanischen Platte vorbei. Diese
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Magnitude
1
0%
Bewegung der Scholle ist eine ausweichende Bewegung, weil sich im Bereich des Mittelmeers
die Kontinentenblöcke aufeinander zu bewegen und so die Scholle2wegdrücken.
1%
3
11%
4
88%
Dieses Diagramm veranschaulicht den Prozentsatz aller Erdbeben bezüglich der Magnituden
1,2,3,4 ( 100% = Gesamtheit der Erdbeben).
Zum Schluss meines Berichtes möchte ich mich mit den katastrophalen Folgen eines Erdbebens
beschäftigen. Die Bodenbewegungen bei einem Erdbeben können den Einsturz oder das
Absinken von Gebäuden auslösen. Letzteres tritt dann ein, wenn es durch das in Bewegung
geratene Grundwasser zu einer Bodenverflüssigung kommt. Als weitere Folge der
Bodenerschütterungen können Schlammlawinen und Erdrutsche auftreten.
Seebeben lassen auch riesengroße Flutwellen sogenannte Tsunamis entstehen.
Kommt es durch das Erdbeben zu Brüchen von Gasleitungen können Brände entstehen. Dieses
Problem kann noch verstärkt werden , wenn aufgrund gebrochener Wasserleitungen
Löschwasser nicht zur Verfügung steht.
Trotz aller Gefahren sollte man betonen, dass es nicht stimmt, dass Menschen und Häuser von
Erdspalten verschlungen werden, wie es in manchen Katastrophenfilmen gezeigt wird.
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Erdbeben-das Referat
Erdbeben haben ihren Ursprung in der Plattentektonik. Der Gesteinsmantel der Erde ist keine
einheitliche Hülle sondern besteht aus einer Vielzahl den sogenannten Platten. Diese
schwimmen, wie Eisschollen im Wasser, auf einer weichen verformbaren Schicht des
Erdmantels genannt Astenosphäre. Sie bewegen sich aufeinander zu, voneinander weg und
aneinander vorbei. Immer wenn zwei Platten oder zwei Plattenstücke sich entlang Bruchlinien
der Lithosphäre in unterschiedlichen Richtungen bewegen verhaken sie sich aufgrund von
Gesteinsunebenheiten ineinander, worauf sich gewaltige Energien ansammeln. Wenn der
Reibungswiderstand von den durch die Platten übertragenen Druck entlang einer Verwerfung
überwunden wird kommt es zu einer plötzlichen Verschiebung der Platten. Gleichzeitig reißt das
Gestein entlang der Bewegungsfläche beginnend am Erdbebenherd (Erdbebenherd=
Hypozentrum = Ort im Erdinneren, wo der eigentliche Verschiebungsprozess stattfindet) auf.
Dadurch wird die vorher aufgestaute Bewegungsenergie der Platten größtenteils als
Reibungsenergie und als kleiner Prozentsatz als sogenannte seismischen Wellen ( Seismologie=
Erdbebenkunde) wieder freigesetzt. Die Seismische Energie lässt den Boden vibrieren und diese
Erschütterungen bezeichnet man als Erdbeben.
Die seismischen Wellen breiten sich vom Erdbebenherd als sogenannte Raumwellen durch das
Erdinnere. Man unterscheidet Primärwellen (P-Wellen) und Scherwellen (S-Wellen) wobei die
P-Wellen die Schnelleren sind. Wenn die Raumwellen das Epizentrum (= Punkt an der
Erdoberfläche, senkrecht über dem Hypozentrum) breiten sie sich von dort als
Oberflächenwellen aus. Es werden wieder zwei Unterarten unterschieden nämlich die
Lovewellen und die Raleighwellen., welche beide nach ihrem Entdecker benannt wurden.
Es gibt zwei Möglichkeiten die Stärke eines Erdbebens zu beschreiben. Eine Möglichkeit wäre
die sogenannte Magnitude. Ein Maß für die seismische Energie die bei einem Erdbeben frei
werden. Zu deren Bestimmung liest man aus dem Seismogramm (Wellenbild ,welches
Informationen über die Bodenbewegungen enthält) die stärkste Bodenbewegung ab. Dieser Wert
zusammen mit der Entfernung vom Erdbebenherd ergeben die Amplitude.
Eine andere Möglichkeit die Stärke eines Erdbebens zu beschreiben erfolgt über die sogenannte
Intensität. Sie ist ein Maß für die örtliche Schadenswirkung des Erdbebens auf Bauwerke oder
für die Wahrnehmung durch Menschen. Im Gegensatz zur Magnitude benötigt man um die
Intensität anzugeben keine Messgeräte. Die MSK Intensitätsskala, aufgestellt von den
Wissenschaftlern Medvedev, Sponheur und Karnik , beinhaltet meist 12 Stärkengrade, welche
in Form von römischen Ziffern angegeben werden. Beben mit Intensität I werden nicht gespürt
und sind nur mittels Seismographen nachweisbar. Bei Intensität IV treten erste Gebäudeschäden
auf. Die Intensität ist im Bereich des Epizentrums am größten und ist im allgemeinen nicht an
allen Orten gleich. Jene Linien auf einer Karte, welche Orte gleicher Intensität verbinden, nennt
man Isoseisten.
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Der Seismograph ist ein Gerät, mit dessen Hilfe man die Bodenwellen bei einem Erdbeben in
einem sogenannten Seismogramm (= Wellenbild, welches nicht direkt die Bodenbewegungen
darstellt, sondern Informationen über sie gibt) festhält Er besteht aus einem elektronischen und
einen mechanischen Teil.
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