Physiker vom Forschungszentrum Jülich und der Universität des Saarlandes haben neue Erkenntnisse über die mikroskopischen Prozesse bei der Bewegung von Gesteinsplatten gewonnen. Diese Forschung führt zu einem verbesserten Verständnis der Mechanismen, die Erdbeben auslösen können. Traditionell wurde angenommen, dass Gesteinskörner sich verzahnen und Reibung durch mechanische Prozesse wie Rauheit und Abrieb entsteht. Neues Wissen zeigt jedoch, dass diese Gesteinskörner in Wirklichkeit „verkleben“.
Die Studien der Physiker verdeutlichen, dass die Bewegung der tektonischen Platten unregelmäßig abläuft, was zu Erdbeben führen kann. Insbesondere wurde die Reibung zwischen Granit und Granit untersucht, um ein vereinfachtes Modell für die zugrunde liegenden tektonischen Störungen zu schaffen. Bisherige Annahmen über die Reibung als Hauptursache werden nun in Frage gestellt, da die Forscher chemische Bindungen an den Kontaktstellen zwischen Gesteinen als bedeutenden Faktor identifiziert haben. Diese Bindungen führen zur Kaltverschweißung, einem Prozess, der zumindest teilweise die entstehende Reibung erklärt, wie uni-saarland.de berichtet.
Ein neues Modell
Ein besonders interessanter Aspekt der Forschung ist der Größeneffekt, der festgestellt wurde. In kleineren Systemen brechen die Bindungen an den Kontaktstellen gleichmäßig, während in größeren Systemen ungleichmäßige Brüche auftreten. Diese Erkenntnisse wurden durch Computersimulationen an der Universität des Saarlandes untermauert, die bestätigen, dass das Aufbrechen von Bindungen tatsächlich die Hauptursache für Reibung ist.
Zusätzlich zu diesem Mechanismus trägt die Verformung und das lokale Aufschmelzen des Materials zur Gesamtreibung bei. Das neue Modell, das die Forscher entwickeln, zeigt, dass sich tektonische Platten konstant, jedoch extrem langsam bewegen – ein Prozess, der als Kriechen bekannt ist. In diesem Zusammenhang lösen sich chemische Bindungen fortlaufend und bilden sich neu, was ein dynamisches Gleichgewicht zwischen Haftung und Bewegung herstellt.
Wichtige Implikationen für Erdbebenmodelle
Eine weitere bemerkenswerte Erkenntnis der Forschung ist, dass mit steigender Geschwindigkeit der Bewegung zunächst die Reibung zunimmt. Dies geschieht bis zu einer kritischen Schwelle, nach der ein Übergang von Kriechen zu schnellem Gleiten erfolgt. Solche Informationen könnten entscheidend sein, um bestehende Erdbebenmodelle zu verbessern und realistischere Beschreibungen von Erdbebenprozessen zu ermöglichen.
Die umfassende Forschung der Physiker eröffnet neue Perspektiven im Verständnis der Geodynamik und könnte tiefgreifende Auswirkungen auf die Entwicklung zukünftiger Erdbebenprognosen haben. Diese neuen Ansätze sind notwendig, um dem komplexen Phänomen der Erdbewegungen gerecht zu werden und die Sicherheit in erdbebengefährdeten Regionen zu erhöhen.