Die 16-Millionen-Einwohner-Stadt Istanbul liegt in unmittelbarer Nähe zur Nordanatolischen Verwerfung und ist einem enormen seismischen Risiko ausgesetzt. Das Verwerfungs-Segment vor den Toren der Stadt unterhalb des Marmarameeres ist überfällig für ein Erdbeben der Magnitude 7 oder größer und hat als einziger Bereich der mehr als 1000 Kilometer langen tektonischen Plattengrenze seit 1766 kein Starkbeben erzeugt. Die mittlere Wiederkehrperiode von Starkbeben in diesem Bereich liegt bei etwa 250 Jahren – ein großes Erdbeben kann dort also jederzeit auftreten. Im September 2019 ereignete sich inmitten dieses gefährlichen Störungsabschnitts eine Abfolge von zwei mittelschweren Erdbeben der Magnituden 4,7 und 5,8. Insbesondere das stärkere dieser beiden Erdbeben wurde in Istanbul gespürt und hat damit die Gefahr des bevorstehenden großen Erdbebens in der Großstadt wieder stark in den Focus gerückt.
Das GFZ Potsdam hat seit langem einen Forschungsschwerpunkt in der Region Istanbul und dort in den letzten Jahren das geophysikalische Bohrloch-Observatorium GONAF (www.gonaf-network.org) aufgebaut. Ziel von GONAF ist es, die dort ablaufenden tektonischen Prozesse mit beispielloser Genauigkeit zu untersuchen. Durch Seismometer-Aufzeichnungen von regionalen seismischen Mess-Netzen und insbesondere von GONAF-Stationen konnten nun kleine Erdbeben erfasst und analysiert werden, die im Zuge der beiden Hauptbeben auftraten. Die Analyse dieser seismischen Sequenzen ergab, dass den beiden September-Erdbeben eine Reihe von Vorbeben vorausgegangen sind. Während einige von ihnen über die gesamte spätere Bruchzone verteilt waren, konzentrierten sich andere um den Ausgangspunkt der beiden größeren Erdbeben. Diese Beobachtungen legen nahe, dass in den zwei Tagen vor jedem der Erdbeben ein Vorbereitungsprozess stattgefunden hat. Darüber hinaus wurde dieser Prozess in den Stunden vor den Erdbeben beschleunigt und führte schließlich zu den größeren Ereignissen. Dies wirft die Frage auf, ob ein Zusammenhang zwischen der Größe des durch Vorbeben aktivierten Bereichs und der endgültigen Stärke eines Hauptbebens besteht.
Während es in den letzten Jahren weltweit mehrere Beobachtungen von Vorbeben vor großen Erdbeben gab – darunter auch die Tsunami-Beben in Tohoku/Japan mit der Magnitude 9,0 im Jahr 2011 und in Iquique/Chile mit der Magnitude M8.1 im Jahr 2014 – berichtet diese Studie nun über vergleichbare Beobachtungen vor moderaten Erdbeben. Moderate Beben treten häufiger auf und erlauben daher systematische weiterführende Studien. „Diese Beobachtungen stützen die Hypothese, dass Erdbeben kein zufälliger Prozess sind und dass ihnen eine nachweisbare Vorbereitungsphase von mehreren Stunden bis zu mehreren Tagen vorausgeht“, sagt Virginie Durand, Hauptautorin der Studie. Folglich sind diese Ergebnisse ermutigend und könnten bestehende Erdbeben-Frühwarnsysteme ergänzen und letztendlich zu einer verlängerten Warnzeit für Erdbeben führen.
Die Studie wurde im Rahmen der Helmholtz-Nachwuchs-Gruppe SAIDAN durchgeführt. Patricia Martínez-Garzón, Leiterin von SAIDAN, prognostiziert: „Als nächster Schritt steht nun an, die Messdaten des GONAF-Observatoriums schrittweise vollautomatisiert auszuwerten, um die Istanbul-Region letztlich besser auf Erdbeben vorbereiten und möglichst besser schützen zu können.“
Originalstudie:
A Two-Scale Preparation Phase Preceded an M w 5.8 Earthquake in the Sea of Marmara Offshore Istanbul, Turkey, Durand, V., S. Bentz, G. Kwiatek, G. Dresen, C. Wollin, O. Heidbach, P. Martínez-Garzòn, F. Cotton, M. Nurlu, and M. Bohnhoff (2020). , Seismol. Res. Lett., 1–9, doi: 10.1785/0220200110
Wissenschaftlicher Kontakt (Englisch / Französisch):
Dr. Virginie Durand
Wissenschaftlerin in der GFZ-Sektion Geomechanik und Wissenschaftliches Bohren
Helmholtz-Zentrum Potsdam
Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
Telegrafenberg
14473 Potsdam
E-Mail: virginie.durand@gfz-potsdam.de
Tel:+49 331 288-27502
Wissenschaftlicher Kontakt (Deutsch / Englisch):
Prof. Dr. Marco Bohnhoff
Leiter der GFZ-Sektion Geomechanik und Wissenschaftliches Bohren
Professor für experimentelle und Bohrloch-Seismologie an der Freien Universität Berlin
Helmholtz-Zentrum Potsdam
Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
Telegrafenberg
14473 Potsdam
E-mail: bohnhoff@gfz-potsdam.de
Tel.: +49 331 2881327
Medienkontakt:
Josef Zens
Leiter der Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Helmholtz-Zentrum Potsdam
Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
Telegrafenberg
14473 Potsdam
E-mail: josef.zens@gfz-potsdam.de
Tel: +49-331-288-1040
