Warum bebt es dort am stärksten, wo man am wenigsten damit rechnet?

Дата публикации: 02-07-2026 13:11:49

Nach klassischer Theorie dürften an sehr flachen Verwerfungen kaum Riesenbeben entstehen. Einige der größten Erdbeben der Geschichte beweisen das Gegenteil – jetzt gibt es eine Erklärung dafür.

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Fukushima und andere

Stand: 02.07.2026 15:11 Uhr

Sumatra 2004 (Magnitude 9,3), Tōhoku 2011 (9,1 – das Fukushima-Beben) und Maule 2010 (8,8) zählen zu den stärksten je gemessenen Erdbeben – und alle drei ereigneten sich an ungewöhnlich flach liegenden Verwerfungen von nur 8 bis 18 Grad Neigung. Nach klassischer Theorie ist das eigentlich unwahrscheinlich. Ein Team um Satoshi Ide von der Universität Tokio hat nun anhand von fast 50 Jahren globaler Erdbebendaten gezeigt, warum ausgerechnet an solchen Verwerfungen Mega-Beben entstehen.

von MDR WISSEN / RR

Drei der stärksten Erdbeben der jüngeren Geschichte ereigneten sich alle an Verwerfungen, die extrem flach in die Erdkruste eintauchen. Das ist bemerkenswert, denn nach der klassischen Theorie der Erdbebenentstehung sollte sich an derart flachen Verwerfungen eigentlich nicht genug Spannung aufbauen können, um ein Beben dieser Wucht zu erzeugen. Genau diesem Widerspruch ist ein Forschungsteam um den Seismologen Satoshi Ide von der Universität Tokio nachgegangen.

Der b-Wert: ein Gradmesser für das Erdbebenrisiko

Um dem Rätsel auf die Spur zu kommen, nutzte das Team eine Kennzahl, die in der Seismologie "b-Wert" genannt wird. Sie beschreibt das Verhältnis von kleinen zu großen Erdbeben in einer Region: Ein niedriger b-Wert bedeutet, dass kleine Beben dort überdurchschnittlich oft zu großen heranwachsen. Wie stark sich das auswirken kann, verdeutlicht ein Rechenbeispiel aus der Studie: Die Wahrscheinlichkeit, dass ein kleines Beben der Magnitude 2 zu einem Mega-Beben der Magnitude 9 heranwächst, ist bei einem b-Wert von 0,8 mehr als 600-mal so hoch wie bei einem b-Wert von 1,2 – obwohl beide Werte auf den ersten Blick nah beieinanderliegen.

Die Auswertung eines globalen Erdbebenkatalogs mit Daten von 1976 bis 2024 zeigte einen klaren Trend: An Verwerfungen mit einer Neigung von mehr als 30 Grad liegt der b-Wert bei etwa 1,1. Bei Neigungswinkeln unter 15 Grad sinkt er auf etwa 0,65 – ein außergewöhnlich niedriger Wert, der auf eine stark erhöhte Wahrscheinlichkeit für Mega-Erdbeben hindeutet. "Da diese Kataloge Standardwerkzeuge und keine Ausnahme sind", so Ide, "ist es überraschend, dass ein so klarer Zusammenhang zwischen der Erdbeben-Wachstumswahrscheinlichkeit und dem Neigungswinkel der Verwerfung bisher übersehen wurde."

Ein Widerspruch zur klassischen Theorie

Dieser Befund passte zunächst nicht zur sogenannten Andersonschen Bruchtheorie, einem seit über hundert Jahren etablierten Grundpfeiler der Seismologie. Sie beschreibt, bei welcher Ausrichtung von Verwerfung und Spannungsfeld ein Gesteinsbruch am wahrscheinlichsten ist. Für sogenannte Aufschiebungen – also Verwerfungen, wie sie in Subduktionszonen entstehen, wenn eine ozeanische Platte unter eine andere abtaucht – sagt die Theorie einen "optimalen" Neigungswinkel von etwa 30 bis 40 Grad voraus.

Die tatsächlichen Verwerfungen der drei genannten Jahrhundertbeben liegen mit 8 bis 18 Grad aber deutlich darunter. Was macht diese besonders flachen, eigentlich "falsch" ausgerichteten Verwerfungen dennoch zum bevorzugten Ort für die größten Erdbeben der Erde?

Drei unabhängige Bestätigungen

Um diese Frage zu beantworten, prüfte das Team seine Vermutung – dass die Ausrichtung der Verwerfung zum regionalen Spannungsfeld über die Wachstumswahrscheinlichkeit eines Bebens entscheidet – in drei voneinander unabhängigen Analysen.

Erstens verglichen die Forscher Tausende Erdbeben in Japan mit einer detaillierten, unabhängig gemessenen Karte des dortigen Untergrund-Spannungsfelds: Je besser Verwerfung und Spannungsrichtung zueinander passten, desto niedriger der b-Wert.

Zweitens werteten sie weltweit Blattverschiebungsbeben aus und verglichen sie mit der "World Stress Map", einer globalen Karte der Hauptspannungsrichtung – auch hier zeigte sich derselbe Zusammenhang.

Und drittens untersuchten sie Verwerfungen an mittelozeanischen Rücken, wo sich die Spannungsrichtung bereits aus der Plattentektonik selbst ableiten lässt, unabhängig von den Erdbebendaten. Auch dort bestätigte sich das Muster. Diese drei getrennten Bestätigungen machen den Befund deutlich belastbarer als eine einzelne Korrelation.

Die mögliche Ursache: ein sich drehendes Spannungsfeld

Der entscheidende Punkt liegt jedoch in einer Beobachtung, die über die reine Momentaufnahme hinausgeht: Die Richtung der Hauptspannung in Subduktionszonen ist keine feste Größe. In Wirklichkeit steht sie nicht horizontal, wie es die reine Andersonsche Theorie idealisiert annimmt, sondern in einem Winkel von etwa 20 bis 40 Grad zur Erdoberfläche geneigt – und dieser Winkel verändert sich im Lauf eines Erdbebenzyklus.

Vor einem großen Beben flacht er sich auf etwa 20 Grad ab, danach richtet er sich wieder auf rund 40 Grad auf. Genau in der Phase, in der die Spannung am flachsten steht, kurz vor einem Megabeben, geraten die extrem flach liegenden Verwerfungen (rund 15 Grad) fast in die optimale Ausrichtung zum Bruch – während Verwerfungen mit dem "theoretisch idealen" Neigungswinkel von rund 30 Grad, die tatsächlich am häufigsten vorkommen, zu diesem Zeitpunkt gerade vergleichsweise ungünstig ausgerichtet sind.

Das erklärt, warum ausgerechnet die ultraflachen Verwerfungen so oft zu den größten Erdbeben führen: nicht, weil sie permanent optimal liegen, sondern weil sich das Spannungsfeld im Lauf der Zeit genau dorthin dreht.

Was das für die Erdbebenvorhersage bedeutet

Die Studie liefert damit nicht nur eine nachträgliche Erklärung früherer Beben, sondern auch einen möglichen Ansatzpunkt für die Zukunft. Sollte sich das Spannungsfeld tatsächlich zyklisch drehen, könnte eine Beobachtung, die andere Forscher vor Jahren beim Tōhoku-Beben gemacht hatten – ein auffälliger Rückgang des b-Werts in den Jahren vor dem Beben von 2011 – möglicherweise als Vorwarnzeichen für eine solche ungünstige Drehung des Spannungsfelds interpretiert werden.

"Unsere Ergebnisse unterstreichen die entscheidende Bedeutung der Orientierung des tektonischen Spannungsfelds", sagt Seismologe Ide. "Die Überwachung der Spannungsorientierung in potenziellen künftigen Erdbebenregionen wird die Vorhersage von Mega-Beben deutlich verbessern." Das Team betont allerdings auch selbst, dass die gefundene Erklärung nicht zwingend die einzig mögliche ist – weitere Studien müssten zeigen, wie belastbar der Mechanismus in anderen Regionen der Erde ist.

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