Neuseeland: „Unterirdisches Meer“ dämpft Erdbeben

Immer wieder wird Neuseeland von Erdbeben heimgesucht. Diese sind jedoch oft wesentlich schwächer als jene in Chile oder dem Nahen Osten. Nun haben Forscher eine mögliche Ursache für diese Beobachtung gefunden, die tief in der Erdkruste verborgen liegt.

So teilten Geologen der Universität Texas (USA) mit, dass sie ein unterirdisches „Meer voller Wasser“ gefunden haben, eingeschlossen in Sedimenten und Gesteinen eines verlorenen vulkanischen Plateaus. Wie eine seismische Aufnahme zeigt, liegt das Wasser mehr als drei Kilometer unter dem Meeresboden vor der Küste Neuseelands. Dieses Wasserreservoir dämpft laut den Forschern womöglich eine große Erdbebenverwerfung vor der Nordinsel Neuseelands.

Verschüttetes Wasser

Die Verwerfung in Neuseeland ist dafür bekannt, dass sie Erdbeben in Zeitlupe hervorruft, sogenannte „Slow Slip Events“ oder Gleitbeben. Diese können den aufgestauten tektonischen Druck über Tage und Wochen hinweg nahezu harmlos abbauen. Diese treten jedoch nur an manchen Verwerfungen auf, was bei den Geologen die Frage nach dem Warum aufwarf.

Bislang vermutet die Wissenschaft, dass viele Gleitbeben mit „verschüttetem Wasser“ zusammenhängen. Allerdings gab es für diese Verwerfung noch keine direkten geologischen Beweise, dass hier ein großes verborgenes Wasserreservoir existiert.

„Wir können noch nicht tief genug sehen, um die Auswirkungen auf die Verwerfung genau zu erkennen. Was wir aber sehen können, ist, dass die Wassermenge, die hier hinunterfließt, tatsächlich viel höher ist als normal“, erklärt Studienhauptautor Andrew Gase vom Institut für Geophysik der Universität Texas.

Um dem Rätsel auf den Grund zu gehen, müssen tiefere Bohrungen durchgeführt werden, so Gase. Nur damit könnten die Geologen feststellen, wo das Wasser landet und ob es den Druck um die Verwerfung herum beeinflusst. Dies sei laut dem Geophysiker eine wichtige Information, die zu einem genaueren Verständnis großer Erdbeben führen könnte.

Von Lava so groß wie die USA geschaffen

Das unterseeische Wasserbecken ist Teil einer riesigen Vulkanlandschaft östlich von Neuseeland, die vor rund 125 Millionen Jahren entstanden ist. Damals brach im Pazifischen Ozean eine Lavawolke von der Größe der Vereinigten Staaten Amerikas durch die Erdoberfläche. Dieses Ereignis war einer der größten bekannten Vulkanausbrüche der Erde und dauerte mehrere Millionen Jahre an.

Das Hikurangi-Plateau liegt nordöstlich von Neuseeland an der Grenze zwischen der Australischen Platte und der Pazifischen Platte. Foto: Andrew Gase, Universität Texas

Andrew Gase nutzte seismische Scans, um ein 3D-Bild des alten vulkanischen Plateaus namens Hikurangi zu erstellen. Bereits da erkannte der Geologe, dass es sich hier um dicke, geschichtete Sedimente handeln muss, die die begrabenen Vulkane umgeben. Seine Kollegen untersuchten zusätzlich Bohrkerne des Vulkangesteins und fanden heraus, dass fast die Hälfte des Volumens aus Wasser besteht.

„Normale Ozeankruste sollte, wenn sie etwa sieben bis zehn Millionen Jahre alt ist, viel weniger Wasser enthalten“, erklärt Gase. Die beprobte Meereskruste war jedoch zehnmal so alt und dennoch viel feuchter geblieben.

Die Geologen vermuten, dass das Wasser des damals noch flachen Meeres einige Vulkane ausgehöhlt und gefüllt hat, sodass sich dort Wasser speichern konnte. Im Laufe der Zeit verwandelten sich das poröse Gestein und die Gesteinsfragmente in Ton und schlossen noch mehr Wasser ein.

Weitere Verwerfungen dieser Art auf der ganzen Welt

Für die Forscher ist diese Entdeckung von enormer Bedeutung, da der unterirdische Wasserdruck wahrscheinlich eine Schlüsselrolle dabei spielt, wie gute Bedingungen für langsame Gleitbeben geschaffen werden.

Bislang war in der Wissenschaft lediglich bekannt, dass wasserreiche Sedimente, die mit einer Verwerfung begraben wurden, Wasser im Untergrund einschließen konnten. Die neuseeländische Verwerfung enthält jedoch nur wenig von diesen typischen Meeressedimenten. Stattdessen gehen die Forscher davon aus, dass die alten Vulkane und die Tone große Mengen Wasser mit sich führen, während sie von der Verwerfung verschluckt werden.

Laut Demian Saffer, einem Mitautor der Studie, könnten sich weitere Erdbebenverwerfungen rund um den Globus in einer ähnlichen Situation befinden.

„Es ist ein wirklich klarer Zusammenhang zwischen Flüssigkeiten und der Art der tektonischen Verwerfungsbewegung – einschließlich des Erdbebenverhaltens“, so Saffer. „Dies ist etwas, das wir in Labor vermutet haben und das von einigen Computersimulationen vorhergesagt wird.“

Die Studie erschien am 16. August 2023 in der Zeitschrift „Science Advances“.