Wie entstehen Erdbeben? Verwerfungen, Magnitude und Erdbeben in Deutschland

Ein Erdbeben kann ohne Vorwarnung zuschlagen und festen Boden in etwas verwandeln, das unter den Füßen schwankt und ruckt. Einige der verheerendsten Naturkatastrophen der Geschichte – von Lissabon 1755 über Japan 2011 bis zur Türkei und Syrien 2023 – wurden durch Erdbeben ausgelöst. Sie zu verstehen, ist der erste Schritt, um mit ihnen zu leben.

Die Erde ist ein Puzzle

Die äußerste Schicht der Erde, die Lithosphäre, ist keine einheitliche Schale. Sie ist in riesige Stücke zerbrochen, die tektonischen Platten, zwischen 15 und 200 Kilometer dick. Sie bewegen sich mit wenigen Zentimetern pro Jahr über die heiße, langsam fließende Schicht darunter – etwa so schnell, wie Fingernägel wachsen.

An ihren Rändern wirken die Platten auf drei Arten aufeinander:

Wie entsteht ein Erdbeben?

Platten gleiten nicht reibungslos. An Verwerfungen – Bruchflächen in der Kruste – verhaken sich die Gesteine und blockieren sich durch Reibung. Da sich die Platten weiterbewegen, baut sich in diesen blockierten Bereichen Spannung auf. Das Gestein verbiegt sich langsam, wie ein Lineal, das man biegt.

Irgendwann übersteigt die Spannung die Festigkeit des Gesteins, und die Verwerfung rutscht binnen Sekunden ruckartig ab. Geologen sprechen vom elastischen Rückprall: Das verbogene Gestein schnellt zurück und setzt Energie frei, die sich über Jahrzehnte oder Jahrhunderte angesammelt hat.

• Erdbebenherd (Hypozentrum): der Punkt im Untergrund, an dem der Bruch beginnt. Die meisten Beben beginnen in 0 bis 70 Kilometer Tiefe.
• Epizentrum: der Punkt an der Erdoberfläche direkt über dem Herd – der Ort, der in den Nachrichten genannt wird.

Bei großen Beben bricht die Verwerfung nicht nur an einem Punkt, sondern auf Dutzenden oder Hunderten Kilometern. Beim Erdbeben von Kahramanmaraş in der Türkei 2023 riss die Verwerfung auf mehr als 300 Kilometern.

Seismische Wellen: wie sich das Beben ausbreitet

Die freigesetzte Energie wandert als Wellen durch und über die Erde. Es gibt drei Hauptarten:

• P-Wellen (Primärwellen): die schnellsten, rund 6 Kilometer pro Sekunde in der Kruste. Sie stauchen und dehnen das Gestein. Das erste Grollen und ein leichter Ruck sind oft P-Wellen.
• S-Wellen (Sekundärwellen): kommen mit etwa 3,5 Kilometern pro Sekunde, schütteln den Boden auf und ab sowie seitwärts und sind stärker.
• Oberflächenwellen: die langsamsten, aber meist zerstörerischsten Wellen entlang der Erdoberfläche. Sie verursachen den Großteil der Gebäudeschäden.

Aus dem Zeitabstand zwischen P- und S-Wellen berechnen Seismologen die Entfernung eines Bebens. Erdbeben-Frühwarnsysteme nutzen diesen Abstand: Erfassen Stationen nahe dem Epizentrum die schnellen P-Wellen, kann eine Warnung entfernte Städte Sekunden bis Dutzende Sekunden vor den zerstörerischen Wellen erreichen.

Was bedeutet die Magnitude?

Die Zahl, die die am Herd freigesetzte Energie beschreibt, heißt Magnitude. Heute nutzt die Forschung meist die Momenten-Magnitude (Mw). Ihr wichtigstes Merkmal: Sie ist logarithmisch.

• Jede Stufe mehr bedeutet etwa 32-mal so viel Energie.
• Zwei Stufen mehr bedeuten rund 1.000-mal so viel Energie.

Ein Beben der Magnitude 7,8 ist also nicht nur „etwas stärker“ als eines mit 5,8, sondern setzt etwa tausendmal mehr Energie frei. Das stärkste je gemessene Beben, 1960 in Chile, erreichte Magnitude 9,5.

Magnitude und Intensität sind verschiedene Dinge. Die Magnitude ist eine Zahl für den Herd; die Intensität beschreibt, wie ein Beben an einem bestimmten Ort gespürt wird und welche Schäden es verursacht. Sie hängt von der Entfernung, dem Untergrund und der Bauweise ab. Weiche, wassergesättigte Sedimente verstärken die Erschütterungen, fester Fels bebt weniger.

Bebt es auch in Deutschland?

Ja, wenn auch selten stark. Deutschland liegt weit entfernt von Plattengrenzen, doch alte Schwächezonen in der Kruste werden durch den Druck der Afrikanischen Platte gegen Europa immer wieder aktiv. Die wichtigsten Erdbebenregionen sind:

• Oberrheingraben zwischen Basel und Frankfurt: ein Grabenbruch, an dem die Kruste auseinanderdriftet.
• Schwäbische Alb: Hier ereignete sich 1978 das Beben von Albstadt mit einer Magnitude von etwa 5,7 – eines der stärksten in Deutschland im 20. Jahrhundert.
• Niederrheinische Bucht bei Köln und Aachen: 1992 erschütterte das Beben von Roermond nahe der niederländischen Grenze mit einer Magnitude von etwa 5,8 auch große Teile Nordrhein-Westfalens.
• Vogtland an der Grenze zu Tschechien: bekannt für sogenannte Schwarmbeben, viele kleine Beben in kurzer Folge.

Schwere Katastrophen wie in Japan oder der Türkei sind in Deutschland nicht zu erwarten. Spürbare Beben mit leichten Schäden kommen aber vor, und in den Erdbebenzonen gelten besondere Bauvorschriften.

Kann man Erdbeben vorhersagen?

Mit heutigem Wissen lassen sich Zeitpunkt, Ort und Stärke eines Bebens nicht vorhersagen. Möglich ist dagegen:

• aus früheren Beben und der Bewegung von Verwerfungen abzuleiten, wo starke Beben wahrscheinlich sind,
• Erdbebengefährdungskarten zu erstellen, die Bauvorschriften zugrunde liegen,
• nach Beginn eines Bebens Frühwarnungen zu verschicken.

Behauptungen in sozialen Medien, „an diesem Tag wird es ein Erdbeben geben“, haben keine wissenschaftliche Grundlage.

Richtig handeln vor und während eines Bebens

Erdbeben lassen sich nicht verhindern, ihre Folgen aber stark mildern. Am wichtigsten sind erdbebensichere Gebäude. Außerdem gilt:

Vorher:

• Schwere Möbel wie Schränke, Regale und Kühlschränke an der Wand befestigen.
• Einen Notfallvorrat mit Wasser, Lebensmitteln, Taschenlampe, Pfeife, Erste-Hilfe-Material und Kopien wichtiger Dokumente anlegen.
• Mit der Familie einen Treffpunkt vereinbaren.

Während des Bebens:

• Hinlegen, Deckung, Festhalten: auf den Boden gehen, unter einem stabilen Tisch Kopf und Nacken schützen und festhalten.
• Abstand zu Fenstern, Glasvitrinen und allem halten, was umfallen kann.
• Während der Erschütterung nicht zu Treppen oder Aufzügen laufen.
• Im Freien eine offene Fläche abseits von Gebäuden, Bäumen und Stromleitungen aufsuchen.

Danach:

• Bei Gasgeruch keine Lichtschalter betätigen, kein Feuer machen und die Gaszufuhr schließen.
• Beschädigte Gebäude nicht betreten und mit Nachbeben rechnen.

Kurz gesagt

Erdbeben entstehen, wenn sich über Jahre an Verwerfungen aufgebaute Spannung schlagartig löst und das Gestein verrutscht. Die Energie breitet sich als seismische Wellen aus und erschüttert den Boden. Die Magnitudenskala ist logarithmisch – kleine Zahlenunterschiede bedeuten riesige Energieunterschiede. Vorhersagen lassen sich Erdbeben nicht, doch mit sicheren Gebäuden und guter Vorbereitung lassen sich ihre Folgen erheblich verringern.