30.01.2014|Potsdam: Die Bewegung tektonischer Platten gegeneinander ist im Allgemeinen mit Erdbeben, langsamer Verschiebung oder Kriechen verbunden. Bei älteren divergenten Plattengrenzen hingegen gleicht das Eindringen von Magma in die Hohlräume das Volumendefizit aus, das durch die Krustenbewegung entsteht. In den Phasen der Grabenbildung in Riftzonen steigt Magma aus Kammern in der Erdkruste auf und bildet vertikale Magmaschürzen, auch magmatische Gänge genannt. Es wird angenommen, dass dieser Prozess periodisch zum Abbau von Dehnungsspannung führt, ähnlich wie Serien von Erdbeben und Nachbeben Scherspannung abbauen, die durch Plattentektonik aufgebaut wurden.

Seitdem moderne Messverfahren zur Verfügung stehen, wurden zwei größere Phasen von Rifting aufgezeichnet: in Island die Krafla-Rifting von 1975 bis 1984 und in Äthiopien das Manda-Hararo-Rifting von 2005 bis 2010. Für diese beiden Ereignisse stehen Abschätzungen über die eingedrungenen Magma-Volumina zur Verfügung, die aus publizierten Inversionen von Krustendeformationsdaten stammen. Wissenschaftler des Deutschen GeoForschungsZentrums und der University of California Santa Cruz konnten nun zeigen, dass die statistischen Eigenschaften der Phasen der Magma-Intrusion viele Ähnlichkeiten mit den Haupt- und Nachbebensequenzen von Erdbeben haben.

Es ist bekannt, dass die Häufigkeitsverteilung von Erdbeben in Abhängigkeit von ihrer Größe der Gutenberg-Richter-Beziehung folgt, vom lokalen bis zum globalen Maßstab. Die Abnahme der Nachbeben mit der Zeit nach einem Starkbeben folgt dem Gesetz von Omori. Auf diesen statistischen Gesetzmäßigkeiten baut die Gefährdungsabschätzung für Erdbeben auf. Die physikalischen Ursachen dieser Gesetzmäßigkeiten sind von großem Interesse und werden breit diskutiert. Die Autoren der vorliegenden Studie fanden heraus, dass die Größe der Magma-Intrusionen in die Krustengänge analog zur Gutenberg-Richter-Beziehung einem Potenzgesetz folgt und dass die langfristige Impulsfreisetzung einer Beziehung gehorcht, die dem Omori-Gesetz entspricht.

Allerdings: die Größe macht in diesem Fall einen Unterschied aus: die Verfügbarkeit von Magma regelt die zeitliche Abfolge des Magma-Aufstiegs. Nach großen Volumenfüllungen sind die Zeitintervalle länger, im Gegensatz zu Erdbeben, wo bei starken Ereignissen die Nachbebenfolge rascher ist.

Luigi Passarelli, Eleonora Rivalta and Ashley Shuler: “Dike intrusions during rifting episodes obey scaling relationships similar to earthquakes”; Scientific Reports, 4, Article number:3886, doi:10.1038/srep03886

http://www.nature.com/srep/2014/140127/srep03886/full/srep03886.html