Studie: Wiederholt schwere Erdbeben in Hamburg

Das Abschmelzen der Gletscher in Nord- und Mitteleuropa zum Ende der letzten Eiszeit hat in den vergangenen 10.000 Jahren vielerorts zu schweren Erdbeben geführt. Massive Hebungen der Erdkruste infolge des Gewichtsverlusts ließen vor allem in Schweden und Finnland riesige tektonische Störungen entstehen, die sich bei massiven Erdbeben formten. Jüngere Studien konnten zudem derartige seismische Ereignisse an mehreren Orten Norddeutschlands nachweisen, unter anderem auf Rügen, im Harz, im Teutoburger Wald und jüngst auch in Schleswig-Holstein. Eine in dieser Woche veröffentlichte Studie liefert nun erstmals Hinweise auf wiederholt aufgetretene schwere Erdbeben im Hamburger Stadtgebiet. 

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An einer Baustelle im Hamburger Stadtteil Wandsbek wurden im Boden geologische Überbleibsel schwerer Erdbeben, sogenannte Seismite, gefunden. Der Fundort (blaue Markierung) befindet sich südlich der Bahntrasse der Linie U1 nahe der Haltestelle „Trabrennbahn“. Dort kam es demnach in den vergangenen 32.000 Jahren zu mindestens fünf großen Erdbeben.

In den an einer Baustelle im Hamburger Stadtteil Wandsbek freigelegten Sedimenten konnte Dr. Alf Grube, Geologe beim Landesamt Hamburg, in den Jahren 2016 und 2017 Spuren vergangener Erdbeben nachweisen. Die Ergebnisse wurden im Februar 2019 veröffentlicht. Demnach fanden sich an den rund 200 Meter langen Rändern der Baugrube zahlreiche Sedimentstrukturen, wie sie durch starke Bodenbewegungen infolge seismischer Aktivität entstehen können. Zu den sogenannten Seismiten zählen unter anderem „Sand Bowls“ und „Sand Dykes“, die durch Verflüssigung des Bodens entstehen, oder auch flammenartige Verzerrungen von Sedimentschichtgrenzen.
Bei einigen der gefundenen Strukturen könnten auch Gletscherprozesse direkt zur Entstehung geführt haben, doch gebe es hier in den meisten Fällen „eindeutige Hinweise“, dass seismische Aktivität ursächlich ist.

Norddeutschland zählte in historischer Zeit nicht zu den Regionen mit hoher seismischer Aktivität. Nur wenige Beben, unter anderem im Norden Sachsen-Anhalts und im Teutoburger Wald, erreichten Magnitude 4. Kleinere Erdbeben in Teilen Niedersachsens und Mecklenburg-Vorpommerns treten auch in heutiger Zeit immer wieder auf. Die bis heute andauernden Bewegungen der Erdkruste infolge der eiszeitlichen Vergletscherungen werden in den meisten Fällen als ursächlich für diese Aktivitäten angesehen. Paläoseismologische Nachweise schwerer Beben aus der Übergangsphase von Kalt- und Warmzeit zu Beginn des Holozäns (vor ca. 10000 Jahren) und danach gibt es aus dem gesamten Ostseeraum und auch von den Britischen Inseln. Im Süden Schwedens formten diese massiven Erdbeben, die dort sogar Magnitude 8 erreicht haben könnten, noch heute sichtbare topographische Strukturen.

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Im Hamburger Stadtgebiet beschränkt sich historische seismische Aktivität auf Mikroerdbeben, die auf einstürzende Salzstöcke zurückzuführen sind. Tektonische Erdbeben, auch solche infolge postglazialer Prozesse, sind nicht bekannt. Doch zeigen die Funde aus Wandsbek, dass es auch inmitten der heutigen Millionenstadt in junger geologischer Vergangenheit zu schweren Erdbeben kam. Zuletzt möglicherweise nur wenige Jahre vor der Gründung Hamburgs.

Die in den Seismiten gefundenen organischen Partikel, vor allem Zweige von Bäumen und Wurzeln, konnten mit der Radiokarbonmethode datiert werden, um so das ungefähre Alter der Strukturen und damit den Zeitpunkt des jeweiligen Erdbebens zu ermitteln. Die Ergebnisse zeigen, dass drei der fünf nachweisbaren Erdbeben sich während kurzer Warmperioden (Interstadials) ereigneten, in denen sich die Vergletscherung zurückgezogen hat.
Davon ausgehend, dass der Großteil der postglazialen Erdbeben an Überschiebungen ähnlich der Osning-Störung (Teutoburger Wald) und der Harz-Nordrandstörung auftreten, würde die Gewichtsbelastung der Gletscher das Entstehen von Erdbeben verhindern, bzw. hinauszögern, während das Abschmelzen die Entstehung von Erdbeben begünstigt.
Die Datierungen ergaben, dass sich die Beben in Hamburg während der Interstadials vor 31.000 Jahren, 27.000 Jahren und 19.000 Jahren ereignet haben. Zudem wurden Seismite gefunden, die deutlich jünger sind und lange nach dem Ende der Vergletscherung entstanden. Datierungen ergeben in diesen Fällen ungefähre Alter von 5000 und 1300 Jahren. Das heißt, das jüngste Erdbeben ereignete sich im 7. oder 8. Jahrhundert nach Christus und damit vermutlich kurz vor der Stadtgründung Hamburgs im Jahre 810. Die durchschnittliche Wiederkehrperiode der Erdbeben liegt somit bei rund 5000 Jahren.

In der Studie wird darauf hingewiesen, dass die Datierungen (mit Ausnahme der jüngsten) mit gewissen Unsicherheiten verbunden sind. Zudem können biologische Prozesse im Sediment (Bioturbation) zu Verfälschungen führen, sodass die Strukturen im Zweifel als etwas älter zu betrachten sind.

Die möglichen Auswirkungen eines großen Erdbebens in Hamburg: Intensität VII bis VIII in weiten Teilen des Stadtgebiets, Schäden bis nach Lübeck und Kiel denkbar. Das Beben wäre in ganz Norddeutschland deutlich zu spüren, wahrscheinlich sogar bis Prag und Paris.
Karte: Mit freundlicher Genehmigung von A. Schäfer, CATews | CEDIM

Den Erdbeben konnte, ausgehend davon, dass alle das selbe Ursprungsgebiet nur wenige Kilometer vom Fundort entfernt aufweisen, allerdings keine ursächliche Störungszone zugeordnet werden, sodass das genaue Epizentrum unklar bleibt. Im Raum Hamburg gebe es jedoch zahlreiche (potentiell aktive) Störungszonen. Besonders die postulierte aber noch nicht nachgewiesene Elbe-Störungslinie, auf die topographische und geologische Strukturen entlang des namensgebenden Flusses hindeuten, käme für ein derartiges Beben in Betracht.
Da keine Störungsfläche aufgeschlossen ist, sei auch die Schätzung der Stärke der Erdbeben nur anhand von vergleichbaren Strukturen aus jüngerer Zeit möglich. Demnach sei davon auszugehen, dass Seismite wie die in Wandsbek nur bei Erdbeben über Magnitude 6 entstehen.
Sollte sich ein solches Erdbeben wiederholen, könnte es in Hamburg zu massiven Schäden kommen. Mehr als eine Million Menschen wären potentiell bedroht.

Die Studie liefert somit einen weiteren Hinweis auf massive Erdbebenaktivität in Nord- und Mitteleuropa aufgrund des Abschmelzens der Gletscher nach der letzten Eiszeit. Daraus resultierende tektonische Prozesse halten bis heute an, wie sich in immer wieder auftretenden kleineren Erdbeben zeigt. Hinweise, dass auch in Zukunft in Nordeuropa, möglicherweise auch in Norddeutschland, schwere Erdbeben auftreten könnten.

Originalveröffentlichung:
Grube, A. (2018). Palaeoseismic structures in Quaternary sediments of Hamburg (NW Germany), earthquake evidence during the younger Weichselian and Holocene. International Journal of Earth Sciences, 1-17. https://doi.org/10.1007/s00531-019-01681-2


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Jens ist 25 Jahre alt und studierte von 2013 bis 2019 an der Ruhr-Universität Bochum, zunächst Geowissenschaften (B.Sc. Abschluss) und später mit Spezialisierung auf Erdbebenphysik und -gefährdung. Seit Juni 2019 lebt er in Karlsruhe und arbeitet im Bereich Katastrophenforschung.

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