SAN ANDREAS VERWERFUNG - Folgen der Erdbeben

5.1 Menschliche Verluste

Nur von den stärksten und tragischsten Beben erfahren wir hin und wieder aus der Presse und dem Fernsehen. Die Vernichtung beträchtlicher, oft mühsam geschaffener materieller Werte steckt hinter so mancher dieser kurzen Mitteilungen. Nicht zufällig sind dabei die Ärmsten der Armen betroffen. Bekanntlich kommen oft genug auch Menschen körperlich zu Schaden, werden getötet oder verletzt. Drei Milliarden Menschen - über 50% der Weltbevölkerung - leben in erdbebengefährdeten Gebieten. Seit der Jahrhundertwende sind auf der ganzen Welt 1,35 Millionen Menschen bei Erdbeben umgekommen, jährlich sind das 15'000 Erdbebenopfer! "Spitzenreiter" sind China mit 500'000, Japan mit 200'000 und Italien mit 95'000. Und obwohl auch Kalifornien eines der erdbebengefährdetsten Gebieten ist, hat dieser Bundesstaat der USA in den letzten 90 Jahren genau so viel Erdbebentote gehabt (ca. 1'500), wie Rumänien, wo in dieser Zeit die Erde nur einmal (1977) stark bebte.

Die Zukunftsprognosen sehen aber keineswegs so rosig aus. Eine Wiederholung des Bebens von San Francisco 1906 könnte bei der heutigen Ausdehnung der Stadtgebiete die schlimmste Naturkatastrophe bedeuten, die die Vereinigten Staaten je erlebt haben. Man schätzt, dass ein schweres Beben nur im Raum von San Francisco 30'000 Todesopfer fordern und Sachschaden in Höhe von über einer Milliarde Dollar verursachen würde.

5.2 Gebäudeschäden

Gebäudeschäden nach einem Erdbeben können verschiedene Ursachen haben. An erster Stelle kommen natürlich die Schwingungsschäden. Das Gebäude wird beim Durchgang seismischer Wellen zu Schwingungen erregt. Diese führen zu Bewegungen, Deformationen und Spannungen im Bauwerk, die an einzelnen oder vielen Stellen zulässige Grenzwerte der Festigkeit überschreiten. Es treten Fliesserscheinungen und Brüche im Mauerwerk auf. Die letzte Konsequenz ist dann der Zusammenbruch des Gebäudes. Viele Schäden die durch die Schwingungen verursacht werden, sind auf eine schlechte Konstruktion zurückzuführen. Oft sind es kopflastige Bauwerke, wie Wassertürme oder Schornsteine, oder Konstruktionen, bei denen insbesondere das Erdgeschoss nicht ausreichend ausgesteift ist. Bei Belastung der Stützen durch die vorwiegend horizontal wirkenden Massenkräfte, die mit der Höhe der Gebäude anwachsen, werden die Spannungen so stark, dass die Stützen nachgeben und das Erdgeschoss von der darüber befindlichen Masse zusammengedrückt wird.

Die sogenannten Energieschäden nehmen in Kalifornien eine immer wichtiger werdende Rolle ein. Schon die Auswirkungen des San Francisco-Bebens 1906 waren im wesentlichen durch diesen Schadenstyp bestimmt. Der Bruch von Gasleitungen und die Zerstörung von Feuerstellen verursachen Brände, die nicht mehr gelöscht werden können, da auch die Wasserleitungen zerstört worden sind. Die Brände führen zu einem Feuersturm, der die Katastrophe immer weiter anwachsen lässt. Heute kommen zu den Stadtgasleitungen noch grössere Rohrnetze für den Überlandtransport von Gas und Öl hinzu.

Erst die Zunahme der Stahlbetonweise hat auf einige bedeutende Einflüsse des Untergrunds bei der Schadensbildung aufmerksam gemacht. Besonders gefährdet ist ein steifer, wasserreicher Boden, wie z.B. in San Francisco. Der Stadtteil Marina steht hier auf aufgeschüttetem Grund in der Bucht. Bei einem Erdbeben wird der Untergrund durch die Schwingungen des Systems Bauwerk-Untergrund so stark durchbewegt, dass sich die Bodenteilchen mit einer Wasserhülle umgeben. Die Festigkeit des Bodens lässt dadurch sehr stark nach und das Gebäude beginnt sich zu neigen, oder fällt ganz um.

In Kalifornien wurden schon viele Gebäude über einer sich bewegender Verwerfung errichtet. Diese sind einem zweifachen Risiko ausgesetzt. Einmal befinden sie sich bei einem eventuell auftretenden Beben in der geringsten denkbaren Distanz zum Herd. Die seismischen Wellen besitzen hier noch ihre volle Stärke. Dadurch gibt es praktisch keinen Bestandteil eines Bauwerkes, der nicht zu Schwingungen erregt wird. Ausserdem wird das Gebäude durch die kriechende Dislokation zerschert.

Das bekannteste Beispiel ist wohl die Weinkellerei in der Nähe von San Francisco, die auseinandergerissen wird, weil man sie quer über die Verwerfung gebaut hat. In anderen Gebieten entlang der Verwerfung gibt es Zäune, Strassen, Brücken und andere Bauten, die wegen der Verschiebung des Bodens andauernd repariert werden müssen.

Hollister
Diese Mauer und dieser Gehsteig in Hollister, südlich von San Francisco, sind verbogen bzw. versetzt durch die kriechende Verschiebung der Calaveras-Verwerfung. Eine Verschiebung von 5-6 mm pro Jahr ist typisch für diese Verwerfung.

5.3 Die Merkalli-Skala / Intensität

Neben der Magnitude gibt es eine andere Methode zur Bewertung eines Erdbebens, die Intensität. Im Gegensatz zur Magnitude beschreibt die Intensität die Auswirkungen eines Bebens an der Erdoberfläche. 1902 stellte der Italiener Giuseppe Mercalli eine Stärkeskala auf, mit der man die Intensität eines Bebens bestimmen konnte. Diese Mercalli-Skala ist zwölfteilig aufgebaut und wird in römischen Zahlen geschrieben. In Europa wird heute allgemein die sogenannte MSK- (Medvedev-Sponheuer-Karnik) oder modifizierte Mercalli-Skala benutzt.

Mit dieser Skala kann man einem bestimmten Schaden an Bauwerken aller Art eine bestimmte Zahl - die Intensität - zuordnen, indem man Beobachtungen aus der ganzen Bevölkerung eines betroffenen Gebietes sammelt. Leichte Bauschäden sind ab Intensität VI zu erwarten. Hingegen ist ein Beben schon ab etwa Intensität III deutlich spürbar.

Doch da die zwölf Stärkegrade auf Augenschein und subjektiven Empfindungen basieren, haben sie nur begrenzten Wert, da das Ausmass der Schäden nicht unwesentlich von der Entfernung vom Epizentrum, der Beschaffenheit des Untergrunds und der Bauweise der Häuser abhängt.

Die Intensität wird heute nur noch benutzt, wenn die Stärke eines historischen Erdbebens ermittelt werden soll, für das zwar keine instrumentellen Aufzeichnungen, dafür aber detallierte Schadenbeschreibungen vorhanden sind.

5.4 Einwirkungen auf das Landschaftsbild

Baeume Bei Verwerfungen entstehen die Veränderungen im Landschaftsbild nicht nur durch die Erdbeben, sondern auch durch eine stetig fortschreitende Dislokation. Felder und Baumreihen, aber auch Flussbette die von der Verwerfung durchschnitten werden, werden versetzt, bevor dann ein Erdbeben eine grössere Verschiebung bewirkt. Die vier Bilder sollen diese Verschiebung veranschaulichen.

Quer über die San-Andreas-Verwerfung wurde 1851 eine Reihe Orangenbäume gepflanzt (1). Dieselbe Baumreihe im Jahre 1874 (2). Die Erdoberfläche hat sich elastisch verzogen, ohne Verschiebung an der Nahtstelle. Der Verlauf der Baumreihe vor (3) und nach (4) dem Erdbeben von 1906 zeigt, wie die Spannung in der Erdkruste sich in einem plötzlichen Ruck entladen hat. Da die Erdbewegung schon vor dem Pflanzen der Bäume begann, ist die Baumreihe nach der Verschiebung gekrümmt.

Doch die Dislokation hat auch Auswirkungen auf das Gestein. Die Kraft, mit der die beiden Krustenplatten aneinander vorbeireiben ist so gross, dass sogar ganze Gesteinsschichten aufgewölbt und zusammengefaltet werden. In der fast vegationslosen Carizzo-Ebene ist die San-Andreas-Verwerfung gut sichtbar. Die von ihr aufgeworfenen Wälle heben sich dort plastisch von der umliegenden Landschaft ab (siehe Titelbild).

Die Seenkette südlich von San Francisco verdankt ihre Existenz ebenfalls der San-Andreas-Verwerfung. Die durch Transtension entstandenen Becken haben sich mit Wasser gefüllt.

Carizzo Ebene
Der heute ausgetrocknete Wallace-Creek auf der Carizzo-Ebene floss vor 3'500 Jahren einmal in gerader Linie über die San-Andreas-Verwerfung. Seither wurde er durch Erdbeben um 130 m versetzt. Diese Versetzung geschah auch mit anderen Flüssen der Carizzo-Ebene.
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