Warum kommt es in der Türkei so häufig zu Erdbeben? Wird es Auswirkungen auf Gebiete entlang des Erdbebengürtels Chinas haben?

Das Erdbeben in der Türkei wird nicht durch Biegung und Bruch der Gesteinsschichten verursacht, sondern durch die gegenseitige Verschiebung der Störungszonen innerhalb der Gesteinsschichten. Wir müssen warten, bis das Erdbebenenergieverhältnis im eurasischen Erdbebengürtel in diesem Jahr bestimmt ist, bevor wir aufgrund von Erfahrungen vorhersagen können, ob China betroffen sein wird.

Produziert von | Wissenschaftspopularisierung China

Autor | Schwerkraft der Erde

Produzent | Chinesische Wissenschaftsausstellung

Am 6. Februar 2023 ereigneten sich an einem Tag in Folge zwei schwere Erdbeben der Stärke 7,5 oder höher in der Türkei und nahe der syrischen Grenze und schockierten die Welt. Bis zum 8. Februar kamen bei dem starken Erdbeben in der Türkei und Syrien über 7.700 Menschen ums Leben, was die Aufmerksamkeit der Menschen erneut auf Erdbeben lenkte.

eins

Wie entstehen Erdbeben?

Bevor wir dieses Thema diskutieren, müssen wir ein wenig über die Theorie der Erdbebenentstehung verstehen.

Die meisten Erdbeben werden durch plötzliche Bewegungen unterirdischer Gesteinsschichten verursacht. Wir können uns vorstellen, dass die unterirdischen Gesteinsschichten wie ein Bündel Essstäbchen sind, die von einer enormen Kraft zusammengedrückt werden (die Quelle dieser Kraft wird weiter unten erläutert). Normalerweise sind die Stäbchen einem ständigen Druck ausgesetzt und verbiegen sich dadurch ständig.

Der gesunde Menschenverstand sagt uns, dass sich Essstäbchen nur bis zu einem gewissen Grad verbiegen lassen, ebenso wie Steine. Wenn die Kraft und Biegung das Limit überschreiten, zerbrechen sowohl die Essstäbchen als auch der Stein. Sie können versuchen, ein Essstäbchen zu zerbrechen, wenn Sie nach Hause kommen.

Egal ob Essstäbchen oder Steine, im Moment des Zerbrechens entsteht eine starke Vibration. Die Energie dieser Schwingung ist tatsächlich die Energie, die gespeichert wird, wenn die Essstäbchen oder Steine ​​gebogen werden. Beim Brechen wird die Energie schlagartig freigesetzt und die gebogenen Stäbchen oder Steine ​​kehren in ihre gerade Form zurück. Dabei handelt es sich um die Theorie des elastischen Rückpralls in der Erdbebentheorie, die auch eine der allgemein anerkannten Theorien zur Erdbebenentstehung ist.

Schematische Darstellung der Theorie der elastischen Rückfederung: 1 ist der Normalzustand, 2 ist die Biegung nach Belastung und 3 ist die Rückfederung der Gesteinsschichten auf beiden Seiten in den Normalzustand ohne Belastung nach dem Bruch. Bildquelle: Wikipedia

Wenn diese Energie durch die Gesteinsschichten an die Oberfläche übertragen wird, verursacht sie dort starke Vibrationen, die die Ursache für Erdbeben sind.

Wir haben im vorherigen Artikel erwähnt, dass die Gesteinsschicht einer enormen Kraft ausgesetzt werden muss, um sie zu biegen. Woher kommt diese Kraft? Durch Plattenbewegung!

Die Plattenbewegung wird tatsächlich durch die Hitze im inneren Erdkern angetrieben. Wie wir alle wissen, besteht die Erde aus drei Teilen: dem Kern, dem Mantel und der Kruste. Nachdem wir dieses Modell stark vereinfacht haben (es ist tatsächlich sehr kompliziert und die Vereinfachung dient nur dazu, das Verständnis zu erleichtern), können wir uns den Kern als eine heiße Kugel mit extrem hoher Temperatur vorstellen (die Temperatur kann in einigen Bereichen 6000 °C erreichen, was der Sonnenoberfläche entspricht), der Mantel befindet sich in einem plastischen Zustand ähnlich wie Plastilin und die Kruste ist eine harte, dünne Schale.

Durch die Erwärmung des Kerns kommt es im Mantel zu thermischer Konvektion – die Wärmedichte nimmt ab und steigt nach oben, kühlt dann ab und sinkt, wenn die Wärme an die Oberfläche gelangt. Dieser Zyklus wiederholt sich – die auf dem Mantel schwimmende Kruste bewegt sich unter der Konvektionsbewegung des Mantels. Dies ist der Mechanismus der Plattenbewegung. Wenn Sie es immer noch nicht verstehen, können Sie natürlich einen Hot Pot essen. Der Herd ist der Kern, die heiße Topfsuppe ist der Mantel und die Kohlstiele sind die Kruste. Solange der Herd brennt, bewegen sich die Kohlstangen im heißen Topf.

Schematische Darstellung des Grundprinzips der Plattenbewegung: Der Kern erhitzt den Mantel und die Wärmekonvektion des Mantels treibt die Bewegung der auf dem Mantel schwimmenden Kruste an. Bildquelle: concord.org CCBY-SA3.0

Heute wissen wir, dass die Erdkruste kein vollständiges Ganzes darstellt. Tatsächlich besteht es aus 14 großen Platten und mehreren Nebenplatten. Angetrieben von der Hitze des Erdkerns werden sie miteinander kollidieren. Natürlich wissen wir intuitiv, dass der Druck dort am größten ist, wo die Plattengrenzen aufeinandertreffen, und das steht im Einklang mit unseren Beobachtungen: An den Plattengrenzen treten Erdbeben und Vulkanausbrüche am häufigsten auf. Der häufigste Typ einer Plattengrenze ist die Verwerfungszone.

Die Erdkruste ist kein Ganzes, sondern besteht aus 14 großen Platten und weiteren Nebenplatten. Bildquelle: pixabay, vom Autor bearbeitet

zwei

Warum kommt es in der Türkei so häufig zu Erdbeben?

Mit den oben genannten Erkenntnissen können wir wahrscheinlich erraten, warum es in der Türkei an einem Tag zwei schwere Erdbeben gab – die Stadt liegt an der Plattengrenze. Genauer gesagt liegt Türkiye ungefähr auf der Anatolischen Platte und ist von vier Platten umgeben, sodass es tatsächlich von vier Plattengrenzen umgeben ist.

Türkiye liegt auf der Anatolischen Platte und ist von vier weiteren Platten umgeben. Bildquelle: vom Autor selbst erstellt

Im Norden befindet sich die riesige Eurasische Platte, im Süden die Afrikanische Platte, im Südosten die Arabische Platte und im Westen die Ägäische Platte. Unter ihnen ist die Arabische Platte im Südosten sehr unruhig und drückt ständig auf die Anatolische Platte im Norden. Da der nördliche Teil der Anatolischen Platte jedoch fest auf der riesigen Eurasischen Platte sitzt, kann er sich nur schwer nach Norden bewegen und nur nach Westen abdriften. Aktuellen Messungen zufolge bewegt sich diese Platte derzeit jährlich etwa zwei Zentimeter Richtung Westen.

Schematische Darstellung der Westbewegung der Anatolischen Platte unter der Kompression der Arabischen Platte: Die gelbe, die rosa und die schwarze Linie in der Abbildung stellen die Grenzen der Platte dar, wobei die gelbe Linie die Nordanatolische Verwerfung und die rosa Linie die Ostanatolische Verwerfung darstellt. Bildquelle: Wikipedia

Diese Bewegung der Anatolischen Platte hat an ihren Plattengrenzen (bei denen es sich im Grunde genommen um große Verwerfungszonen handelt) heftige Erdbeben verursacht. In den vergangenen Jahrtausenden gab es hier viele Erdbeben, die stark genug waren, um die Stadt zu zerstören. In den mehr als 120 Jahren von 1900 bis heute hat dieses Gebiet nicht weniger als 10 Erdbeben der Stärke 7 oder höher erlebt, und viele weitere der Stärke 6 oder höher.

Seit 1900 kann man davon ausgehen, dass Erdbeben aller Stärke, die in der Nähe der Anatolischen Platte aufgetreten sind, grundsätzlich mit der Plattengrenze übereinstimmen. Bildquelle: Wikipedia

Insbesondere bei diesem Erdbeben ist die Beziehung zwischen diesen beiden großen Erdbeben nicht klar, da das Erdbeben gerade erst stattgefunden hat. Einige Wissenschaftler betrachten es als Hauptbeben und Nachbeben, während andere Wissenschaftler es als zwei getrennte Erdbeben betrachten.

Dies beeinträchtigt jedoch nicht unser Verständnis der Prinzipien dieser beiden Erdbeben - es stimmt mit dem oben erwähnten Essstäbchenbeispiel überein, unterscheidet sich jedoch geringfügig -

Das Erdbeben wird hier nicht durch die Biegung und den Bruch der Gesteinsschichten verursacht, sondern durch die gegenseitige Verschiebung der Störungszonen innerhalb der Gesteinsschichten. Die Verwerfungszonen in den Schichten an den Plattengrenzen passen normalerweise wie Puzzleteile zusammen. Unter einer enormen Antriebskraft brechen die Puzzleteile jedoch plötzlich auseinander, wodurch die gesamte Kraft freigesetzt wird und die Schichten sich relativ zueinander über eine große Distanz verschieben können.

Die seismische Intensitätskarte des ersten Erdbebens mit einer Stärke von 7,8 zeigt, dass das Gebiet mit einer Stärke von 9 (IX) im Wesentlichen entlang einer geraden Linie verläuft, die die Streichlinie der Verwerfung darstellt. Bildquelle: Wikipedia

Intensitätskarte eines Erdbebens der Stärke 7,5. Es ist ersichtlich, dass der Trend seiner maximalen Intensität sich vom ersten unterscheidet. Bildquelle: Wikipedia

Anhand dieser beiden Erdbeben und der darauf folgenden kleineren Erdbeben können wir erkennen, dass diese Erdbeben offensichtliche lineare Verteilungsmerkmale aufweisen, die im Wesentlichen mit dem Bruchtrend der Plattengrenze übereinstimmen. Bildquelle: Wikipedia

Nach Angaben des United States Geological Survey könnte das erste Erdbeben mit einer Stärke von 7,8 Risse auf einer Länge von 190 Kilometern verursacht haben; der King Abdullah University of Science and Technology in Saudi-Arabien zufolge könnte der Bruch mehr als 300 Kilometer lang gewesen sein.

Wenn diese Berechnung auf der Tatsache basiert, dass die Erdbebentiefe lediglich 20 Kilometer beträgt, dann könnte die Zerstörungskraft dieses Erdbebens mit der des Erdbebens von Wenchuan 2008 vergleichbar sein (die Bruchlänge des Erdbebens von Wenchuan 2008 betrug mehr als 300 Kilometer und die Herdtiefe lag ebenfalls unter 20 Kilometern). Bei diesem Erdbeben ist Gaziantep, eine Großstadt im Süden des Landes, nur etwa 20 Kilometer vom Epizentrum entfernt. Da hier etwa zwei Millionen Menschen dauerhaft leben, dürften die Verluste enorm sein.

Gaziantep Nachtansicht | Bildquelle: Wikipedia

drei

Wird das Erdbeben in der Türkei Auswirkungen auf die Gebiete entlang des chinesischen Erdbebengürtels haben?

Das ist tatsächlich eine sehr schwer zu beantwortende Frage. Der Hauptgrund liegt darin, dass Erdbeben ihren Ursprung unter der Erde haben und durch das Aufbrechen von Gesteinsschichten verursacht werden. Wir können nicht durch die Gesteinsschichten hindurchsehen, um die Gesteinseigenschaften, Strukturen und Konstruktionen in unterschiedlichen Tiefen unter der Erde sowie die Spannungszustände, denen sie ausgesetzt sind, zu verstehen. Daher ist unsere derzeitige Arbeit zur Erdbebenvorhersage sehr schwach und wir sind natürlich nicht in der Lage, Voraussagen wie Wettervorhersagen zu machen oder die zukünftige Auswirkungsbreite bestimmter extremer Wetterbedingungen einzuschätzen.

Trotzdem untersuchen immer noch viele Seismologen diesen Inhalt. Eine der Methoden besteht darin, herkömmliche statistische Methoden anzuwenden. Einige Wissenschaftler haben die Auswirkungen der verstärkten seismischen Aktivität im eurasischen Erdbebengürtel auf Erdbeben der Stärke 7 oder höher auf dem chinesischen Festland berechnet. Die Ergebnisse zeigen, dass, wenn die Energie, die durch Erdbeben im eurasischen Erdbebengürtel im Laufe des Jahres freigesetzt wird, 50 % der weltweit freigesetzten Erdbebenenergie übersteigt, eine relativ hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass sich innerhalb der nächsten drei Jahre auf dem chinesischen Festland ein Erdbeben der Stärke 7 oder höher ereignet; Wenn das Erdbebenenergieverhältnis im eurasischen Erdbebengürtel 50 % übersteigt und sich dort ein Erdbeben der Stärke 8 ereignet hat, könnte es in China innerhalb von drei Jahren zu mehreren Erdbeben der Stärke 7 oder höher oder sogar der Stärke 8 kommen. Dieses Ergebnis wurde auf Signifikanzniveau von 10 % getestet, was bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit der Richtigkeit 90 % beträgt.

Der eurasische Erdbebengürtel verläuft durch Europa und Asien und die Türkei ist ein Teil davon. Bildnachweis: Chen Xuezhong, Li Yan'e und Wang Hengxin. Analyse der Beziehung zwischen der erhöhten seismischen Aktivität im eurasischen Erdbebengürtel und dem Auftreten von Erdbeben über der Magnitude 7 auf dem chinesischen Festland[J]. Erdbeben, 2020, 34(1): 34-40.

Das Energieverhältnis des eurasischen Erdbebengürtels ändert sich im Laufe der Zeit. Es ist ersichtlich, dass die Energiequote vor 2008 bei etwa 90 % lag. Bildquelle: Chen Xuezhong, Li Yan'e und Wang Hengxin. Analyse der Beziehung zwischen der erhöhten seismischen Aktivität im eurasischen Erdbebengürtel und dem Auftreten von Erdbeben über der Magnitude 7 auf dem chinesischen Festland[J]. Erdbeben, 2020, 34(1): 34-40.

Wir müssen uns jedoch darüber im Klaren sein, dass es sich hierbei lediglich um eine empirische Statistik handelt und dass uns in unserer Forschung zu Plattenbewegungen viele Aspekte fehlen, wie etwa der Grad der gegenseitigen Beeinflussung der Plattenbewegungen, die Art und Weise, wie Energie nach einer Kollision abgeleitet wird usw. Diese Faktoren bestimmen, wie groß die Spannung an einem Ort sein wird und ob es zu einem schweren Erdbeben kommt. Daher müssen wir gemäß diesem Artikel das Erdbebenenergieverhältnis im eurasischen Erdbebengürtel in diesem Jahr bestimmen, um aus empirischer Sicht vorherzusagen, ob es Auswirkungen auf China haben wird. Auf lange Sicht müssen wir mehr über die Tiefen der Erde wissen, bevor wir Erdbeben und die darauf folgenden Einschlagsserien vorhersagen können.

Produziert von: Science Popularization China

Herausgeber: Sun Chenyu

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