Prüfungen von Gestein, das hohen Temperaturen und Drucken ausgesetzt wurde, haben einen Weg gewiesen, die Entstehung von Erdbeben auf neue Art zu klären.

Dr. Robert E. Rieker führte am Forschungslabor der US-Luftwaffe in Cambridge (Massachusetts) Versuche durch, aus denen sich ergab, daß die Festigkeit von wasserhaltigen Mineralien erheblich nachläßt, wenn sie durch große Hitze dehydriert werden. Außerdem stellte der Forscher eine plötzliche Veränderung der kristallinen Struktur von Gesteinen fest, die einem starken Druck ausgesetzt worden waren.

Seit langer Zeit bezweifeln Geologen die Allgemeingültigkeit der klassischen Theorie, nach der Erdbeben entstehen, weil Gesteinsmassen an einer Nahtstelle in der Erdkruste ins Rutschen geraten. Im Erdmantel, in dem die tiefen Beben ihren Ursprung haben, herrscht ein Druck von Hunderttausenden von Atmosphären, der die Gesteinsschichten so fest zusammenpreßt, daß eine Verschiebung physikalisch nicht mehr möglich ist. Die Kräfte, die das Rutschen in höheren Schichten verursachen, werden im Erdmantel unter dem enormen Druck von der Deformation der Gesteinsstruktur absorbiert, ehe eine Verschiebung eintreten könnte.

An der neuen, gewaltigen Presse, die im Cambridger Labor der US Air Force installiert worden ist, untersuchte Dr. Rieker die Eigenschaften von Gesteinsproben, die einem Druck und einer Temperatur ausgesetzt waren, wie sie den Bedingungen in einer Tiefe von 200 Kilometern entsprechen – bis zu 60 000 Atmosphären und 1000 Grad Celsius. Zwei der in dieser Weise geprüften Mineralien zeigten dabei Veränderungen, die das Entstehen von Erdbeben erklären könnten.

Aus Serpentin, einem grünlichen Magnesiumsilikat, wurde das in der Kristallstruktur eingeschlossene Wasser bei einer Temperatur von über 500 Grad herausgetrieben. Dadurch verringerte sich die Festigkeit des Materials erheblich. Der gleiche Effekt tritt vermutlich auch bei anderen wassereinschließenden Gesteinen des Erdmantels ein, wenn die Temperatur infolge hohen Druckes auf den kritischen Wert anwächst. Dann aber würde das Material zusammenbrechen und die umgebenden Gesteinsschichten einstürzen lassen. Die Folge wäre ein Erdbeben.

Der Test, den Dr. Rieker an dem in tiefen Regionen der Erde vorkommenden Silikat Estatit durchführte, ergab ebenfalls Strukturveränderungen unter Druck- und Temperaturverhältnissen, die vorübergehend im Erdmantel herrschen können. Bei einer Erhitzung auf 500 bis 700 Grad Celsius ging die Kristallstruktur des Materials unter Druck in eine andere "Phase" über, bei der sich das Volumen um zehn Prozent verringerte. Als Rieker den Druck erhöhte, trat diese Phasenveränderung schon bei niedrigeren Temperaturen ein. Ein solcher Volumen-Verlust könnte ebenfalls ein Erdbeben auslösen. V. G.