Im Frühjahr 2024 erlebte die Region um Klingenthal und Kraslice, gelegen im grenzüberschreitenden Gebiet zwischen Deutschland und Tschechien, den ersten signifikanten Erdbebenschwarm seit über einem Jahrhundert. Die Forscher des GFZ Helmholtz-Zentrums für Geoforschung, unter der Leitung von Dr. Pinar Büyükakpinar, veröffentlichten kürzlich ihre Erkenntnisse über mehr als 8.000 Erdbeben in der Fachzeitschrift „Nature Communications Earth and Environment“. Diese umfassende Analyse beleuchtet die zeitlichen und räumlichen Entwicklungen der seismischen Aktivitäten und identifiziert zwei Hauptphasen des Bebenschwarms.
Der Erdbebenschwarm, der 2024 begann, ist ein Beispiel für die besonderen geologischen Gegebenheiten in der Region Vogtland/Nordwest-Böhmen, die als ein Hotspot für Schwarmbeben gilt. In der Vergangenheit, insbesondere seit 1897, gab es hier immer wieder kleinere seismische Aktivitäten. Die aktuelle Studie legt nahe, dass aufsteigende magmatische Fluide und erhöhter Druck in diesen Fluiden entscheidende Faktoren für die Auslösung der Beben waren. Die Wissenschaftler erkannten, dass zwei verschiedene Fluid-Chargen in eine bestehende Verwerfungszone in etwa zehn Kilometern Tiefe eindrangen und die beiden Phasen des Bebenschwarms erklärten.
Schwarmbeben sind ein Phänomen, bei dem innerhalb eines bestimmten Zeitraums zahlreiche Erdbeben ähnlicher Stärke in einer Region auftreten. Diese Art von seismischer Aktivität ist in der deutsch-tschechischen Grenzregion besonders häufig und bleibt ein Rätsel, insbesondere hinsichtlich der genauen Ursachen und der Dynamik dieser Ereignisse. Dr. Pinar Büyükakpinar beschreibt das Gebiet um den Egergraben als ein ideales natürliches Labor, um die Wechselwirkungen zwischen tektonischen Prozessen, Magmatismus und der Migration von Fluiden zu untersuchen.
Die Forschenden konnten auf eine der dichtesten seismischen Überwachungsinfrastrukturen Europas zurückgreifen, die unter anderem sieben tiefen Bohrungen und zahlreiche seismische Stationen umfasst. Diese hochauflösenden Messungen ermöglichten es den Wissenschaftlern, die Erdbebenaktivität mit einer beispiellosen Genauigkeit zu erfassen und mehr als 8.000 seismische Ereignisse zu dokumentieren. Die Daten wurden durch innovative Methoden des maschinellen Lernens analysiert, um die Mechanismen hinter den Beben besser zu verstehen.
Die Untersuchung zeigt, dass der Schwarm in zwei Entwicklungsstadien ablief. Zunächst gab es eine schnelle, asymmetrische Ausbreitung der seismischen Ereignisse über einen Zeitraum von fünf Tagen, gefolgt von einer langsamen, radialen Ausbreitung über mehrere Wochen. Diese beiden Phasen wurden durch unterschiedliche Fluid-Chargen verursacht, die in die Erdkruste eindrangen. In der ersten Phase stieg ein leichtes, dünnflüssiges Fluid auf, während in der zweiten Phase ein schwereres Fluid mit höherem Dichteunterschied in das Gestein eindrang.
Die Studie identifiziert aufsteigendes Kohlendioxid und magmatische Flüssigkeiten als zentrale Ursachen für die Erdbebenaktivitäten und hebt die Rolle des Überdrucks in diesen Fluiden hervor. Die Forscher glauben, dass die Reservoirs magmatischer Flüssigkeiten, die sich in der Erdkruste und im oberen Erdmantel bilden, instabil werden können und dadurch Erdbebenschwärme auslösen. Diese Erkenntnisse tragen entscheidend zum Verständnis der zugrunde liegenden Prozesse bei und könnten auch Auswirkungen auf die zukünftige seismische Überwachung in der Region haben.
In Anbetracht der Ergebnisse des Schwarmbebens von 2024 wird auf die Notwendigkeit einer intensiveren und grenzüberschreitenden Überwachung der seismischen Aktivitäten in Nordwestböhmen und im Vogtland hingewiesen. Ein neues seismologisches Experiment, bekannt als EGER Large-N (ELISE), wurde bereits initiiert, um die seismologische Erfassung in der Region zu verbessern. Diese umfassende Überwachung könnte dazu beitragen, das Verständnis von Schwarmbeben weiter zu vertiefen und die zugrunde liegenden Mechanismen besser zu erforschen.
Die Forschungsergebnisse bieten nicht nur neue Einsichten in die seismische Aktivität der Region, sondern auch wichtige Grundlagen für zukünftige wissenschaftliche Studien und die Entwicklung von Monitoring-Systemen, die die Sicherheit der Anwohner in diesen erdbebengefährdeten Gebieten erhöhen können.
