Co-seismic and Post-seismic Seismic Velocity Changes Along the Sagaing Fault Following the 28 March 2025 Mw 7.7 Myanmar Earthquake: Insights from Ambient Noise Interferometry and Volumetric Strain Modelling

Die Erde ist kein statischer, unveränderlicher Felsbrocken; sie ist ein lebendiges, atmendes System, das sich ständig verschiebt und anpasst. Wenn ein gewaltiges Erdbeben zuschlägt, bewirkt es mehr, als nur das Erschüttern des Bodens und das Einstürzen von Gebäuden. Es sendet eine Schockwelle durch das Gefüge der Kruste, die winzige Brüche im Gestein entstehen lässt und den Druck der Fluide tief unter der Erde neu ordnet. Wissenschaftler wissen seit langem, dass diese gewaltsamen Ereignisse die Geschwindigkeit verändern, mit der sich seismische Wellen durch den Boden ausbreiten. Stellen Sie sich die Erdkruste wie einen Schwamm vor: Wenn sie zusammengedrückt oder aufgerissen wird, ändert sich die Art und Weise, wie sich Schall durch sie bewegt. Indem sie dem ständigen, niederfrequenten Grollen des Planeten lauschen – einem Geräusch, das durch Meereswellen und Wind, der auf die Küste trifft, erzeugt wird – können Forscher diese subtilen Veränderungen der Geschwindigkeit messen. Diese Technik ermöglicht es ihnen zu sehen, wie der Boden während eines Erdbebens beschädigt wird und wie langsam er danach wieder heilt, was ein Fenster zu den verborgenen mechanischen Prozessen öffnet, die die Stabilität unseres Planeten bestimmen.

Am 28. März 2025 erschütterte ein schweres Erdbeben der Magnitude 7,7 Zentralmyanmar und riss entlang der Sagaing-Verwerfung, einer massiven geologischen Grenze, an der zwei tektonische Platten aneinander vorbeigleiten. Der Bruch erstreckte sich über fast 500 Kilometer und verursachte weitreichende Verwüstungen in Städten wie Mandalay. Infolge dieser Katastrophe wandte ein Forschungsteam seine Aufmerksamkeit dem Boden selbst zu und nutzte ein Netzwerk aus vier empfindlichen Messstationen, um zu überwachen, wie das Erdbeben die Geschwindigkeit der seismischen Wellen veränderte. Durch die Analyse kontinuierlicher Aufzeichnungen des Umgebungsrauschens von März bis April 2025 konnten sie den unmittelbaren Schaden und die anschließende Erholung der Kruste verfolgen. Ihre Ergebnisse zeigen eine klare Geschichte von Zerstörung und teilweiser Heilung und belegen, dass der Boden in der Nähe der Verwerfung am schwersten beschädigt wurde, während Gebiete weiter entfernt viel mildere Auswirkungen erfuhren.

Die Forscher beobachteten unmittelbar nach dem Hauptbeben einen dramatischen Abfall der seismischen Geschwindigkeit. An der Station, die der Verwerfung am nächsten lag, verlangsamte sich die Geschwindigkeit der Wellen um fast 2 Prozent – eine signifikante Veränderung, die darauf hindeutet, dass das Gestein gebrochen und geschwächt worden war. Als sie sich die Stationen betrachteten, die weiter entfernt lagen, wurde der Effekt progressiv kleiner. In einer Entfernung von etwa 140 Kilometern betrug die Verlangsamung etwa 0,6 Prozent, und an der am weitesten entfernten Station war die Veränderung kaum noch wahrnehmbar. Dieses Muster bestätigt, dass die physische Beschädigung der Kruste in der Nähe der Verwerfungslinie konzentriert ist, wo das Erschüttern am intensivsten ist. Der Boden wurde im Wesentlichen poröser und rissiger, was dazu führte, dass die seismischen Wellen langsamer reisten, ganz ähnlich wie Schall, der durch eine kaputte Wand gegenüber einer soliden Wand wandert.

Was diese Studie besonders aufschlussreich macht, ist die Art und Weise, wie die Forscher diese Geschwindigkeitsänderungen mit der spezifischen Art und Weise verknüpften, wie der Boden während des Bebens gedehnt oder gestaucht wurde. Sie modellierten die statische Dehnung, also die permanente Dehnung oder Kompression der Erdkruste, die durch das Gleiten der Verwerfung verursacht wurde. Sie fanden heraus, dass die Station mit dem größten Geschwindigkeitsabfall in einer Zone lag, in der der Boden auseinandergezogen bzw. dilatiert wurde. Diese Dehnung hat wahrscheinlich bestehende Risse erweitert und neue geschaffen, was den Schaden verstärkte. Im Gegensatz dazu befanden sich die weiter entfernten Stationen in Zonen, in denen der Boden leicht komprimiert wurde. Diese Kompression wirkte wie eine Klammer, die das Gestein zusammenhielt und einen Teil des Schadens verhinderte, den das Erschüttern ansonsten verursacht hätte. Dies deutet darauf hin, dass, obwohl das heftige Beben überall die ersten Risse erzeugt, das zugrunde liegende Spannungsfeld der Verwerfung genau bestimmt, wie schwerwiegend der Schaden an einem gegebenen Ort tatsächlich ausfällt.

Nach dem ersten Schock begann der Boden einen langsamen Prozess der Erholung. Die seismische Geschwindigkeit begann wieder anzusteigen, da sich die winzigen Risse im Gestein schlossen und der Druck innerhalb der Kruste stabilisiert wurde. Diese Heilung war jedoch unvollständig. Selbst einen Monat nach dem Erdbeben hatte der Boden, insbesondere in der Nähe der Verwerfung, nicht wieder seinen Zustand vor dem Beben erreicht. Die Forscher stellten fest, dass die Erholung kein glatter, stetiger Anstieg war; sie wurde immer wieder durch kleine Einbrüche unterbrochen, wann immer starke Nachbeben auftraten. Dies deutet darauf hin, dass sich die Kruste noch immer anpasst, wobei neue Spannungen freigesetzt und alte Risse wieder aufgerissen werden. Die Daten schlossen auch andere potenzielle Ursachen für diese Veränderungen aus, wie etwa starke Regenfälle oder Verschiebungen des atmosphärischen Drucks, und bestätigten, dass die beobachteten Effekte rein das Ergebnis der mechanischen Auswirkung des Erdbebens auf das Gestein waren.

Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die Reaktion der Erde auf ein großes Erdbeben ein komplexes Zusammenspiel zwischen der unmittelbaren Gewalt des Erschütterns und den langsameren, permanenten Änderungen der Spannung ist. Die schwersten Schäden treten dort auf, wo der Boden gedehnt wird, und die Erholung ist ein gradueller Prozess der Heilung, der lange dauern kann. Indem sie dem ständigen Summen der Erde lauschen, können Wissenschaftler nun diese unsichtbaren Verletzungen kartieren und verstehen, wie der Planet sich selbst repariert. Dieses Wissen ist entscheidend für das Verständnis der langfristigen Risiken in erdbebengefährdeten Regionen und erinnert uns daran, dass sich der Boden unter unseren Füßen auch dann noch weiter verändert und anpasst, wenn das Beben bereits aufgehört hat.