Erdbeben: Entstehung, Stärke und Folgen
Du lernst, wie Erdbeben entstehen, wie ihre Stärke beschrieben wird und wie Bauwerke und Warnungen ihre Folgen begrenzen können.
Kurz gesagt
Ein Erdbeben kann entstehen, wenn verhaktes Gestein sich plötzlich verschiebt. Seine Stärke beschreibt die Magnitude, ein Maß, das mit der frei werdenden Energie zusammenhängt; die Schäden hängen auch vom Boden und von den Gebäuden ab.
Bei einem Erdbeben gerät der Boden ins Schwingen. Viele Erdbeben beginnen, wenn sich große Gesteinsbereiche plötzlich gegeneinander verschieben. Wie schwer die Folgen sind, hängt von mehreren Bedingungen ab.
Deine Lernziele
Die feste äußere Gesteinshülle der Erde ist in große Erdplatten geteilt. Diese Platten bewegen sich sehr langsam. Ein tektonisches Erdbeben entsteht durch eine plötzliche Verschiebung von Gestein im Zusammenhang mit diesen Plattenbewegungen.
Wir betrachten ein vereinfachtes Modell an einer Plattengrenze, also dort, wo zwei Erdplatten aneinandergrenzen. Dort können sich Gesteinsbereiche verhaken. Die Platten bewegen sich trotzdem weiter. Dadurch verformt sich das festhängende Gestein. Es baut sich Spannung auf: Im verformten Gestein wird Energie gespeichert, die Bewegung auslösen kann.
Wird die Spannung zu groß, gleiten die Gesteinsbereiche ruckartig aneinander vorbei. Das geschieht an einem Bruch, einer Trennfläche im Gestein. Gespeicherte Energie wird frei. Ein Teil davon breitet sich als Erdbebenwellen aus. Das sind Schwingungen, die vom Beginn des Bruchs aus in alle Richtungen durch die Erde laufen und den Boden erschüttern.
Tektonisches Erdbeben
Ein Beben durch eine plötzliche Verschiebung von Gestein im Zusammenhang mit der Bewegung der Erdplatten.
Beispiel: Ein gedachtes Modell an einem Plattenrand
- 1Zwei raue Gesteinsbereiche an einer ausgedachten Plattengrenze hängen fest.
- 2Die Platten bewegen sich weiter. Das Gestein verformt sich und speichert Energie.
- 3Die Gesteinsbereiche gleiten plötzlich aneinander vorbei.
- 4Energie wird frei. Erdbebenwellen breiten sich aus.
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Der Erdbebenherd ist die Stelle im Erdinneren, an der der Bruch bei einem Beben beginnt. Ein anderer Name dafür ist Hypozentrum. Von dort breiten sich die ersten Erdbebenwellen aus. Die Wellen bewegen sich weiter; das Hypozentrum bezeichnet weiterhin die Stelle des Beginns.
Das Epizentrum liegt an der Erdoberfläche direkt über dem Hypozentrum. Die beiden Begriffe bezeichnen also unterschiedliche Stellen: den Beginn im Erdinneren und die Stelle direkt darüber an der Oberfläche.
Die Magnitude beschreibt die Stärke eines Bebens als Ganzes. Sie hängt mit der Energie zusammen, die beim Beben frei wird. Eine größere Magnitude steht für ein stärkeres Beben mit mehr frei werdender Energie. Fachleute bestimmen die Magnitude aus Messungen.
Die Magnitude nennt weder die Tiefe des Hypozentrums noch die Schäden an einem Haus. Auch die örtliche Erschütterungsstärke ist etwas anderes: Sie beschreibt, wie stark der Boden an einem bestimmten Ort schwingt. Bei demselben Beben können die Erschütterungen an verschiedenen Orten unterschiedlich stark sein.
| Begriff | Bedeutung |
|---|---|
| Hypozentrum | Stelle im Erdinneren, an der der Bruch beginnt |
| Epizentrum | Stelle an der Erdoberfläche direkt über dem Hypozentrum |
| Magnitude | Maß für die Stärke des Bebens als Ganzes |
Merke: Hypozentrum und Epizentrum bezeichnen Stellen. Die Magnitude beschreibt die Stärke des Bebens, nicht die Erschütterung an einem einzelnen Haus.
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Die Magnitude reicht nicht aus, um die Schäden an einem Ort zu bestimmen. Entscheidend ist auch, wie stark der Boden dort schwingt. Mit größerer Entfernung vom Bruch werden die Erschütterungen meist schwächer. Die Bedingungen am Ort können ihre Stärke jedoch verändern.
Zum Untergrund gehören der Boden und das Gestein unter einem Ort. Bestimmte lockere oder weiche Böden können Erschütterungen gegenüber festem Fels verstärken. Das bedeutet nicht, dass jeder weiche Boden bei jedem Beben gleich wirkt.
Auch die Bauweise ist wichtig. Bei gleich starken Erschütterungen können instabile, also wenig standfeste Gebäude eher einstürzen als Gebäude, die für solche Belastungen geplant wurden. Außerdem macht es einen Unterschied, wie viele Menschen und Gebäude betroffen sind. Ein dicht bebauter Ort und eine unbebaute Fläche bieten unterschiedlich viele Möglichkeiten für Schäden.
Das Schadensrisiko beschreibt, wie wahrscheinlich Schäden sind und wie schwer sie ausfallen können. Um es einzuschätzen, musst du deshalb mehrere Bedingungen zusammen betrachten. Selbst dann lässt sich nicht jeder einzelne Schaden sicher vorhersagen.
| Bedingung | Bedeutung für mögliche Schäden |
|---|---|
| Entfernung zum Bruch | Mit größerer Entfernung werden die Erschütterungen meist schwächer. |
| Untergrund | Bestimmte weiche Böden können die Erschütterungen verstärken. |
| Bauweise | Instabile Gebäude können bei gleicher Erschütterung eher einstürzen. |
| Menschen und Gebäude | Es macht einen Unterschied, wie viele davon betroffen sind. |
Merke: Gleiche Magnitude bedeutet nicht gleiche Schäden. Die örtlichen Erschütterungen, die Bauweise und die betroffenen Menschen und Gebäude zählen mit.
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Starke Erdbeben können Häuser beschädigen oder zum Einsturz bringen. Dabei können Menschen verletzt werden. Beschädigte Straßen und Brücken können Wege unterbrechen. Wenn Wasserleitungen oder Stromleitungen beschädigt werden, kann die Versorgung ausfallen.
Vorsorge bedeutet, sich auf eine mögliche Gefahr vorzubereiten und mögliche Schäden zu verringern. Dazu gehört eine passende Bauweise. Als erdbebensicher bezeichnet man Bauwerke, die so geplant und gebaut sind, dass sie Erschütterungen standhalten sollen. Das hilft besonders, Einstürze zu verhindern. Trotzdem können auch an solchen Bauwerken Schäden auftreten. Erdbebensicher bedeutet deshalb nicht schadensfrei.
Ein Frühwarnsystem nutzt Messgeräte, die erste Wellen eines bereits begonnenen Bebens erkennen. Eine Warnmeldung kann schneller weitergegeben werden, als starke Erschütterungen einen weiter entfernten Ort erreichen. Dann bleibt dort möglicherweise kurz Zeit für Schutzmaßnahmen. Ein System kann zum Beispiel das Abbremsen von Zügen auslösen.
Frühwarnung funktioniert nur, wenn Erkennen, Übermitteln und Handeln rechtzeitig möglich sind. Nahe am Beginn des Bruchs treffen starke Erschütterungen sehr schnell ein. Dort kann die Zeit zum Warnen fehlen. Eine Frühwarnung ist keine Vorhersage vor dem Beginn eines Bebens. Sie verhindert weder den Bruch im Gestein noch garantiert sie Schutz vor Schäden.
| Schutz | Mögliche Hilfe | Grenze |
|---|---|---|
| Erdbebensichere Bauweise | Verringert besonders die Gefahr von Einstürzen | Auch so gebaute Häuser können Schäden bekommen. |
| Frühwarnsystem | Kann nach Bebenbeginn kurz Zeit für Schutzmaßnahmen schaffen | Nahe am Bruch kann die Warnung zu spät kommen. |
Merke: Gutes Bauen und rechtzeitiges Warnen können Folgen begrenzen. Sie machen ein Erdbeben nicht ungefährlich.
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Alles auf einen Blick
Erdbeben
Verhaktes Gestein verformt sich, Spannung wächst und Gesteinsbereiche gleiten schließlich ruckartig. Erdbebenwellen breiten sich aus.
Das Hypozentrum ist die Stelle im Erdinneren, an der der Bruch beginnt. Das Epizentrum liegt direkt darüber an der Erdoberfläche.
Die Magnitude beschreibt das Beben als Ganzes. Die Erschütterung an einem einzelnen Ort ist eine andere Angabe.
Entfernung, Untergrund, Bauweise und betroffene Menschen und Gebäude beeinflussen die Folgen.
Erdbebensicheres Bauen kann Einstürze verhindern, garantiert aber keine Schadensfreiheit. Frühwarnung kann nach Bebenbeginn kurz Zeit schaffen.
Das Schadensrisiko zweier erfundener Orte vergleichen
- 1Das Beispiel ist erfunden: Ein Beben trifft die Orte „Felsheim“ und „Sandwinkel“. Wir prüfen, wo der Untergrund das Schadensrisiko erhöht.
- 2Beide Orte sind gleich weit vom Bruch entfernt. Für diesen Vergleich nehmen wir gleich empfindliche Gebäude und gleich viele betroffene Gebäude an.
- 3Felsheim liegt auf festem Fels. Sandwinkel liegt auf weichem Boden, der in diesem Beispiel die Erschütterungen gegenüber dem Fels verstärkt.
- 4Damit schwingt der Boden in Sandwinkel stärker. Dieser Unterschied entsteht durch den Untergrund, nicht durch eine andere Magnitude des gemeinsamen Bebens.
- 5Unter diesen Bedingungen ist das Schadensrisiko in Sandwinkel größer. Welche einzelnen Schäden tatsächlich auftreten, lässt sich daraus nicht sicher vorhersagen.
Fehler finden
Fehler in Zeile 2Die zweite Aussage verwechselt Frühwarnung mit einer Vorhersage. Richtig: Beim Erfassen dieser Wellen hat das Beben bereits begonnen.
Lückentext
Der Bruch eines Bebens beginnt im Erdinneren. Diese Stelle heißt . Eine Angabe beschreibt die Stärke des gesamten Bebens und nicht die Erschütterung an einem einzelnen Haus. Gemeint ist die . Ein Warnsystem erkennt die ersten Wellen eines Bebens. Seine Warnung erfolgt damit dem Beginn des Bebens.