Kind in Spanien in 110 Meter tiefen Schacht gefallen

In Spanien ist ein zweijähriger Junge beim Spielen in einen 110 Meter tiefen Brunnenschacht gestürzt. Der Junge soll am Sonntagmittag bei einem Ausflug seiner Familie aufs Land in den Schacht mit einem Durchmesser von rund 25 Zentimeter gefallen sein. Mit einer Kamera sei man bis in eine Tiefe von knapp 80 Metern vorgedrungen. Weil sich Erde gelöst habe, die den Schacht verstopfe, komme man mit der Kamera nicht weiter vorwärts, hieß es. Auch Feuchtigkeit und Kälte erschwerten am Montag die Suche. Nach der Abtragung der abgelösten Erde und der Verstärkung der Innenwände des Schachtes wollte man möglichst noch am Dienstag parallel zum Schacht ein Bohrloch anlegen, um zu dem Kind zu gelangen. Zudem wurde erwogen, mit Spezialmaschinen den Schacht auszuweiten.

Der Unfall in Spanien erinnert an den italienischen Fall Alfredo „Alfredino“ Rampi. Der sechsjährige Bub war am 10. Juni 1981 bei Vermicino nahe Frascati (Latium) in einen 80 Meter tiefen artesischen Brunnen gestürzt. Der Junge blieb zunächst bei einer Tiefe von 36 Meter in den nur rund 28 Zentimeter breiten Schacht stecken. Zwei junge Höhlenforscher der Alpenrettung versuchten sich kopfüber in den Schacht abzuseilen, konnten aber nur bis zu einer Tiefe von 24 Meter vordringen. Man beschloss, einen zweiten Brunnen abzuteufen, um dann mit einem zwei Meter langen Querschlag die Stelle, wo der Junge festsaß, zu erreichen. Eine Bohrsonde wurde geliefert, wobei die Geologin Laura Bortolani warnte, dass im Boden härtere Schichten zu erwarten waren, die den Vortrieb erheblich verlangsamen würden.

Die Gegend ist durch vulkanischen Ablagerungen gekennzeichnet, darunter "Peperino", die lokale Bezechnung für verfestigten vulkanischen Tuff. Zunächst schaffte die Bohrsonde fast 2 Meter in zwei Stunden, erreichte aber dann wie befürchtet eine feste Schicht. Eine zweite Bohrsonde mit einer höheren Leistung wurde angeliefert. Diese zweite Maschine schaffte es, einen 50 Zentimeter breiten Brunnen bis in einer Tiefe von 20 Meter abzuteufen.

Laut Techniker würde es mindestens 8 bis 12 Stunden dauern, um die nötige Tiefe zu erreichen. Stunden später war aber nur ein weiterer Meter erbohrt worden. Am 12. Juni war eine Tiefe von 25 Meter erreicht, wo man eine weichere Schicht antraf, was die Bohrung merklich beschleunigte. Bei 30 Meter beschloss man den Querschlag auszuführen, man vermutete nämlich, dass Alfredino bei 32 Meter festsaß, und wollte einige Meter über oder unter den Jungen in den Brunnen vorstoßen. Da der Bohrer für den Querschlag eine technische Panne hatte, musste der Schacht mit Pickel und Schaufel gegraben werden. Der Brunnen wurde schließlich bei einer Tiefe von 34 Meter angegraben. Unglücklicherweise war Alfredino während den Arbeiten weiter abgerutscht. Einer der Höhlenforscher stieg über den Querschlag in den Brunnen ab und stellte fest, dass der Junge bis in eine Tiefe von 60 Meter abgerutscht war. Mehrere Freiwillige versuchten bis zum Jungen hinabzusteigen. Der einfache Arbeiter Angelo Licheri schaffte es schließlich, aber beim Versuch dem Jungen einen Rettungsgurt anzulegen, rutschte er weiter ab. Danach stieg der Höhlenforscher Donato Caruso hinunter, aber wieder scheiterten alle Versuche den Jungen zu sichern. Caruso stieg zweimal ab, als er merkte, dass der Junge nicht mehr zu atmen schien. Nachdem am 13. Juni der Tod des Jungen bestätigt wurde, wurde flüssiger Stickstoff in den Brunnen eingeleitet, um den Körper für die späteren Bergungsmaßnahmen zu konservieren.

Einen Monat später wurden Mineure beauftragt den kleinen Körper aus den Brunnen zu holen. Ein 80 Zentimeter breiter Schacht wurde angelegt und mittels eines 16 Meter langen Querschachts wurde eine Stelle unterhalb des Jungen angegraben. Der noch gefrorene Körper kommt schließlich am 11. Juli wieder ans Tageslicht.

Der Einfluss von Klimawandel und Geologie auf das Kletterrisiko

„Wo sich Italien mit Rätien verbindet,
berührt das steile Gebirge die Sterne und bietet sogar im Sommer
nur einen fruchtbaren Pfad. So mancher, als ob er die Gorgo gesehen,
ward tödlich gefroren durch Eis; andere wurden verschlungen
durch mächtige Massen von Schnee. Gar oft versinken die zerschellten Wägen
mit dem Zugvieh in den weiß schimmernden Abgrund.
Manchmal bringt der Berg plötzlich Verderben durch gleitendes Eis,
von warmen Wind gelöst verliert der Fels den Grund.“
Claudius Claudianus (ca. 370-404 n. Chr.)

Die Alpen waren schon immer ein gefährlicher Ort wie diese historische Beschreibung zeigt, aber wie sieht die Zukunft aus, vor allem in Anbetracht der bereits stattfindenden Veränderungen von Klima und Landschaft?

Der Klimawandel trifft den Alpenraum besonders hart, hier war der Temperaturanstieg vom späten 19. Jahrhundert bis zum Beginn des 21. Jahrhunderts um die  2 °C, doppelt so hoch wie im globalem Durchschnitt. Die höheren Temperaturen haben nicht nur Einfluss auf Pflanzen und Tiere, sondern auch auf Felsen und Berge - Gletscher ziehen sich zurück und der Permafrost schmilzt ab.

Abschmelzender Permafrost führt nicht nur dazu das der Eis-Kitt in Felsspalten verloren geht, sondern auch das Wasser eindringen kann und die Volumenänderung des Felsen durch Temperaturschwankungen verstärkt wird. 

Erhöhte Steinschlaggefahr  in den europäischen Alpen wurde mit dem Abschmelzen des Permafrosts in Zusammenhang gebracht. Allerdings ist es schwierig die derzeitige Steinschlagaktivität mit der Vergangenheit zu vergleichen, es gibt kaum Quellen dazu (wie zum beispiel alte Photos), und daher einen direkten Zusammenhang mit dem Temperaturanstieg in den letzten 150 Jahren herzustellen. Forscher haben nun auf ungewöhnliche Dokumente zurückgegriffen – historische Beschreibungen von Kletterrouten. 

Die ersten Kletterführer wurden in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts, mit dem Aufkommen des Alpinismus, veröffentlicht - zuerst in englischer, später auch deutscher Sprache und in immer größeren Zahlen. Viele Beschreibungen von Kletterrouten umfassen nicht nur die Lage, Art und Schwierigkeit einer Route, sondern auch mögliche objektive Gefahren, wie brüchiger Felsen oder Steinfall. Durch das Vergleichen wie sich diese Beschreibungen in verschiedene Ausgaben von Kletterführern über die Jahre hin verändert haben, kann die Steinschlaggefahr abgeschätzt werden. In den letzten 148 Jahren haben sich bei 19% der Kletterrouten im Eigergebiet die Gefahrenabschätzung geändert, zumeist wurde die Gefahr von plötzlichen Steinschlag als höher eingestuft oder der Fels als brüchiger bezeichnet (es gab allerdings auch positive Entwicklungen). Die Gefahr wurde besonders in den letzten Jahrzehnten als höher eingestuft.

 

 

Abb.1. Geologisches Profil der Schweizer Alpen nach Albert Heim (1919). Die Gipfel bestehen aus Karbonatgestein und anderen Meeresablagerungen, wie auch die berühmte Eiger-Nordwand. Rot: Autochthones Kristallin des Aarmassiv, Blau: Decken des Helvetikum und Penninikum.

Die Gefährlichkeit einer Route hängt einerseits von ihrer Lage ab, ob auf einem Grat, Felsturm oder Rinne gelegen, ihrer Exposition und der Geologie ab. Rinnen sind prinzipiell gefährdeter als Grate. Speziell Routen auf Süd-Südwest exponierte Flächen wurden seit 1980 als gefährdeter angesehen, Hinweis das Temperaturerhöhung auf sonnigen Flächen eine Rolle spielt.  Auch Routen in Granit und Amphibolit zeigen erhöhte rezente Steinschlagaktivität, auch wenn hier die Rolle des Klimawandels nicht ganz klar ist. 
Die Steinschlaganfälligkeit hängt von vielen Faktoren ab, wie Druckfestigkeit, Verwitterbarkeit, Kluftdichte, thermische Ausdehnung und Albedo des Gesteins.
 
Die Rolle der Gesteinsart auf Kletterrouten ist fast eine eigene Wissenschaft, da hier nicht nur das Wissen des Geologen, sondern auch die Erfahrung des Kletterers zählt. In den Alpen können alle wichtigen Gesteinsarten gefunden werden, von metamorphe Gesteine in den Zentralalpen über magmatische Gesteine, wie beim Montblanc, Seealpen, Adamello, Rieserferner, zu den Sedimentgesteinen der Kalkalpen und Dolomiten. 

Sedimentgesteine umfassen Sandsteine und Karbonate, diese können mehr oder weniger verfestigt und zementiert sein. Für den Kletterer sind in den Alpen Kalk- und Dolomitgesteine von Interesse. Sehr anfällig für chemische Verwitterung, bilden diese Gesteine interessante Kletterrouten aus mit Rinnen, Löcher, Leisten und Rissen. Sie zerfallen meist zu kleineren Blöcken und die Schutthalden am Fuß der Felswand sind mühsam zu begehen. 

 

Magmatische Tiefengesteine wie Granit sind harte, massive und homogene Klettergesteine, bilden oft steile bis vertikale Felswände aus die einen guten Reibungswiederstand aufweisen. Allerdings sind solche Intrusivkörper meist eher eintönig und die Felswände eher wenig strukturiert. Granit bricht in große Blöcke oder Platten ab, die Blöcke sind gegen chemische Verwitterung sehr resistent und verwittern langsam, es kommt zur Bildung von schwer begehbaren Blockhalden.  Es ist auch mit einer erhöhten Steinschlaggefahr zu rechnen.

Metamorphe Gesteine dominieren in den Alpen und weisen, wenn  massiv, ähnliche Klettereigenschaften wie Magmatite auf. Amphibolite, vor allem aber Gneise sind ähnlich wie Granite gut zu klettern, Gneis-Gebirge sind beliebte für Gratkletterei. Schiefergestein bilden eher brüchige Abschnitte, da diese zwei Gesteinsarten oft ineinander übergehen bilden sich komplexe Gebirgslandschaften.

"Urgestein", damit werden oft magmatische und metamorphe Gesteine zusammengefasst, bilden oft Grate aus die durch hervorstehende Köpfel und Blöcke gekennzeichnet sind. Diese Grate sind oft zwar sicherer von der Steinschlag-Gefahr her aber schwieriger mittels Seile abzusichern (Absturz-Gefahr!).

Literatur:

TEMME, A.J.A.M. (2015): Using climber’s guidebooks to assess rock fall patterns over large spatial and decadal temporal scales: an example from the Swiss Alps. Geografiska Annaler: Series A, PhysicalGeography, 97: 793-807

Peter tanzt auf dem Vulkan

Auch nun Teil der Geschichte ;( 

Seismologie und Atomtests

Seit 1996 ist ein weltweiter Kernwaffen-Teststopp gültig, den bis heute 165 Staaten unterzeichnet und 91 ratifiziert haben. Um diesen Teststopp zu überwachen spielt auch die Seismologie eine Rolle (auch der vermeintliche Test von Nordkorea wurden damit entdeckt). Beim ersten Unterwassertest - Kodename "Baker" - eines nuklearen Sprengkörpers wurde klar, dass die erzeugten Druckwellen eine Überwachung von Atomexplosionen möglich machten. Eine Explosion verursacht charakteristisches Wellen, die durch die Erdoberfläche geleitet und von einer Erdbebenwarte erfasst werden können – mit dem heutigen Überwachungsnetz können Sprengungen ab einer Stärke von 1000 Tonnen TNT nachgewiesen werden (als Vergleich, die Atombombe von Hiroshima hatte eine Sprengkraft von 12.500 Tonnen TNT).
 

Im Unterschied zu einem Erdbeben, das entlang einer Störungsfläche entsteht und daher eine bevorzugte "Ausstrahl-Richtung" bei den Erdwellen zeigt, strahlen bei einer Explosion die Erdwellen konzentriert und kreisförmig von einem einzelne Punkt aus (wie ein Stein der in einem Teich geworfen wird). Das Wellenmuster bei einem Erdbeben ist auch komplexer weil es zu Streuungs- und Brechungseffekten kommt (P= Druckzellen, S= Sekundäre Wellen, R= Oberflächenwellen).

Jedoch hat diese Methode auch ihre Grenzen. Die genaue Erfassung einer Atomexplosion hängt von Rahmenbedingungen – wie die Geologie des Testgeländes ab – sind diese Unbekannt oder gibt es keine Erdbebenwarte in der Nähe kann es zu Fehlern in der Abschätzung der Stärke und Tiefe kommen. Dies wurde deutlich als in 1998 bekannt wurde, das Indien und Pakistan mehrere Test durchgeführt hatten, aber die Anzahl und Stärke vom weltweiten Überwachungsnetzwerk unterschätzt wurde. Noch 1963 vereitelte die unsichere Erfassung von Atomtests sogar ein umfassendes Testverbot da es keine Möglichkeit gab die Einhaltung des Verbots zu kontrollieren.

Geologen sind Menschen, die Steine verstehen...

Letzte Woche konnte ich mit Karl Urban (den ich hier nochmals für die Gelegenheit danken möchte), Betreiber des AstroGeo Podcast und dazugehörigen Blog, ein ausführliches Gespräch über die Geschichte der Geologie führen – mit all ihren Irrungen und Wirrungen. Das Gespräch kann online gehört oder am besten als Podcast für zwischendurch heruntergeladen werden – Viel Spaß (Podcasts mit geologischen Hintergrund sind leider noch viel zu selten).

Abb.1. Der Geologe im Gespräch? Selenit (Fasergips) in einer Abbildunge aus dem "Hortus Sanitatis", ein Leitfaden zu den angeblichen Heilwirkungen von Tieren, Pflanzen und Steinen aus dem Jahre 1483.

Geokalypse Now

Ein Artikel des "Daily Mail", der gestern veröffentlicht wurde, stellt die Frage "Ob ein Supervulkan nur 600* Kilometer entfernt von London bereit ist auszubrechen?" Wie Andrew Alden auf seinem Blog "Geology.About" bemerkt: wenn eine Schlagzeile schon in Form einer rhetorischen Frage daherkommt kann es nur eine Antwort geben: NEIN!
Der vermeintliche Supervulkan ist in diesem Fall der Laacher See, ein Kratersee der sich ungefähr 40 km südlich von Bonn innerhalb des rheinischen Grabenbruchsystems findet. Der See bildete sich als die ehemalige Magmakammer des Laacher See Vulkans zusammenbrach und die Caldera sich mit Wasser füllte.
Aufgrund von durch Aschablagerungen verschütteten Pflanzen und radiometrischen Altersdaten (C14; 40Ar/39Ar) wird das Alter des Ausbruches mit 12900+-560 B.P. angegeben (Dendrochronologie ergab ein Alter von 12.916 B.P., publizierte Daten nach BAALES et. al. 2002). Die Pflanzenfossilien lassen auch vermuten, dass der Ausbruch im Spätfrühling - Frühsommer einsetzte.
Rezentvergleiche und die geringe Erosion der Ascheschichten (es wurden Abdrücke von Regentropfen und Tierspuren, die in der feuchten Asche erhalten blieben, gefunden) lassen auf eine Ausbruchsdauer von einigen Stunden bis 3 Wochen bzw. wenigen Monaten schließen. Der gesamte Vulkanismus der Eifel ist sicherlich um einige Millionen Jahre älter. Allerdings gibt es keine Hinweiße darauf dass das Gebiet, wie im Daily Mail Artikel behauptet, periodisch aktiv ist und daher, nach 10.000 Jahren, "wieder einmal" bereit ist auszubrechen. Der Vulkanologe Erik Klemetti stellt auf seinem Blog "Eruptions" auch klar, das die angebliche wachsende vulkanische Tätigkeit - vor allem das Ausströmen von Gasen wie Kohlendioxid im See (siehe Video mit Mofetten am Ufer des Laacher Sees) - seit Jahrhunderten besteht und tatsächlich nichts Ungewöhnliches für die Gegend ist.



Die Eifel mit ihren vielen Kratern und Maaren hat schon immer die Fantasie von Geologen beschäftigt - handelt es sich doch um eines der größten "Vulkangebiete" Mitteleuropas und die alten vulkanischen Ablagerungen beweisen das große Eruptionen tatsächlich stattfanden.
Kein Wunder das auch der Geologe Ulrich C. Schreiber in seinem Thriller "Die Flucht der Ameisen - Eine Geokalyptische Vision" (2006) das Szenario eines gewaltigen Ausbruch hier ansiedelt. Ein Vulkan der in Island ausbricht ist zwar auch faszinierend, aber eine Bedrohung mitten in Siedlungs- und Industrieraum Europas steigert nun mal die Spannung.

- Der fiktive drohende Vulkanausbruch kündigt sich durch Erdbeben, Gasaustritte und verrückt gewordene Ameisen, sowie thermischen Anomalien an, Phänomene die teilweise tatsächlich zur Prognose von steigender Vulkantätigkeit genutzt werden.
- Der fiktive Ausbruch ist begleiten von Pyroklastischen Strömen und schleudert zuerst große Mengen Asche in die Atmosphäre.
Auch bei dem prähistorischen realen Ausbruch kam es zunächst zu einer heftigen explosiven Ausbruchstätigkeit. Durch den Kontakt des aufsteigenden Magmas mit Grundwasser bzw. Oberflächenwasser kommt es zu heftigen Dampfexplosionen (sogenannte phreatomagmatische Eruptionen), die den Krater freisprengten und Feinmaterial hoch in die Atmosphäre schleuderten.
Das gesamte ausgeschleuderte Material wird aufgrund der Verbreitung und der gemessenen Schichtmächtigkeit auf über 20 Kubikkilometer geschätzt, daher der Vergleich im Daily Mail Artikel mit dem rezenten Vulkanausbruches des Pinatubos im Jahre 1991 auf den Philippinen. Fast 98% des Aschematerials gingen in unmittelbarer Umgebung der Caldera nieder, der Feinanteil wurde jedoch bis in die Stratosphäre geschleudert und dort in die vorherrschende Windrichtung über beinahe ganz Mitteleuropa verfrachtet (SCHMINCKE et. al. 1999). Die Laacher See Tephra-Schicht ist daher auch ein wichtiger Markerhorizont in europäischen Quartär-Sedimenten.

Abb.1. Die Laacher See Tephra als graue Schicht in weißen Seekreiden, wie sie in einem Bohrkern aus dem französischen See Lautrey gefunden werden kann.

- Es kommt danach auch zur Bildung von Spalten aus denen große Mengen von dünnflüssiger Lava ausströmen, die im Roman den Rhein blockieren und ein Seebecken bilden - ein See der droht auszubrechen und Millionen Menschen gefährdet. Tatsächlich bildete sich während des explosiven Laacher See Ausbruches ein Damm, allerdings aus Ignimbriten und Pyroklastischen Strömen, der die Mosel und der Rhein zum Neuwied-Rhein-See aufstaute. Seesedimente werden hier von chaotischen Sedimenten abgelöst die auch einen Seeausbruch vermuten lassen, allerdings ist nicht klar wie katastrophal dieser Ausbruch tatsächlich war.

Schreiber nutzt zwar als Geologe wissenschaftliche Erkenntnisse, aber als Buchautor nimmt er sich natürlich auch Freiheiten. Der Verlauf des Ausbruches ist zwar insgesamt plausibel, aber zeitlich ziemlich übertrieben. Der Vulkan "erwacht" plötzlich innerhalb weniger Monate um innerhalb von Tagen gewaltige Explosionen zu verursachen. Noch Monate danach kommt es zu gewaltigen Lavaflüsse die ganze Täler überfluten.
Aber selbst Schreiber stellt klar - im Gegensatz zu sensationsgeilen Reportern - das es zurzeit keine Hinweiße oder außergewöhnliche vulkanische Aktivität in der Eifel gibt. Ein geologisches Risiko für eine kurzfristige Eruption besteht zwar, aber wer Geologen kennt sollte eigentlich wissen, dass sie in Millionen von Jahren denken.

* eigentlich sind es um die 500 Kilometer

Literatur:

SCHMINCKE, H.S.; PARK, C. & HARMS E. (1999): Evolution and environmental impacts of the eruption of Laacher See Volcano (Germany) 12,900 a BP. Quaternary International 61: 61-72
BAALES, M.; JÖRIS, O.; STREET, M.; BITTMANN, F.; WEININGER, B. & WIETHOLD, J. (2002): Impact of the Late Glacial Eruption of the Laacher See Volcano, Central Rhineland, Germany. Quaternary Research 58: 273-288

Können Tiere Erdbeben voraussehen?

 Zusammenfassung des ursprünglichen Artikels von Scientific American
"Can Animals Sense Earthquakes?"

Einer der frühesten Berichte die von einem "unnatürlichen" Verhalten von Tieren vor einem Erdbeben berichten, stammt vom römischen Historiker Aelian, der in 373 vor Christus über die Zerstörung der Stadt Helike berichtet: 5 Tage vor dem Erdbeben flüchtete ein langer Zug aus Ratten, Wiesel, Schlangen und Insekten aus der Stadt. In den folgenden Jahrhunderten folgen immer wieder Geschichten mit ähnlichem Ablauf: unerklärliches oder unruhiges Verhalten von Tieren bald darauf gefolgt von einer Katastrophe. 

 Abb.1. Viele Zeitungen (hier P.M. 6/2003), Dokumentation und vor allem Internetseiten publizieren gerne die Idee das Tiere Erdbeben vorausahnen können (am liebsten mit einem paranormalen Sinn, der ihnen praktischer weise auch andere zukünftige Katastrophen verrät), allerdings sind meistens die ins Feld geführten Ereignisse oder Anekdoten schlampig zusammengetragen und die Argumente fußen auf falsch verstandener Wissenschaft.

Eine besonders lange Tradition verbindet Tiere und Erdbeben im alten China und Japan (letzteres importierte teilweise auch Mythen vom chinesischen Festland). Nach japanischer Tradition ist der Verursacher von Erdbeben ein riesiger Katzenwels, auf dessen Rücken die japanischen Inseln liegen, allerdings gibt es auch ältere Legenden die Katzenwelse als warnende Vorboten von Erdbeben darstellen, bzw. indem der Wels die gefürchteten Wasserdrachen verspeist auch Erdbeben verhindern kann.
Laut alten Berichten wurde tatsächlich vor den großen Erdbeben von Tokio in 1855 und 1923 ein seltsames Verhalten der Katzenwelse beobachtet: diese sonst trägen Fische schwammen aufgeregt an der Wasseroberfläche und waren somit leichte Beute für die Fischer. Auch vor dem Erdbeben von Tohoku im April 2011 soll laut Erzählungen von Fischern die Fangmenge von Tintenfischen Monate vor dem Erdbeben ungewöhnlich hoch gewesen sein, allerdings weisen Marinbiologen darauf hin dass eher die ungewöhnlich milden Temperaturen in diesem Zeitraum eine Rolle spielten.

In 1970 veröffentlichten chinesische Behörden ein Leitfaden in dem ungewöhnliches Verhalten von 58 Tierarten beschrieben wurde, und das als Vorwarnzeichen für ein Erdbeben gedeutet wurde. Besonders von Nagetieren, Fledermäusen und Schlangen wurde angenommen dass sie besonders sensibel auf drohende Gefahr reagierten (Abb.2. & 3. Nach 1970 publizierten die chinesischen Behörden verschiedene Schautafeln auf denen ungewöhnliches Verhalten von Tiere vor einem Erdbeben dargestellt wurden: Pferde werden unruhig und lassen sich kaum beruhigen, Nagetiere wie Ratten werden am helllichten Tag in offenen Räumen beobachtet oder flüchten und Fische sind dermaßen unruhig, dass sie aus dem Wasser springen).

Im Februar 1975 wurde beobachtet wie Schlangen aus ihren Winterschlaf-Verstecken krochen und im Freien erfroren. Die zuständigen Behörden beschlossen die Stadt Haicheng zu evakuieren. Tatsächlich ereignete sich am 4. Februar 1975 ein Erdbeben, mehr als 1.000 Personen wurden getötet, aber im Verhältnis zu der dicht besiedelten Region wurde diese Zahl als großer Erfolg der "Tierprognose" angesehen. Allerdings ereignete sich nur ein Jahr später ein Erdbeben, das mehr als 600.000 Opfer verursachte. Anschließende Untersuchungen ergaben dass es Berichte über ungewöhnliches Tierverhalten gegeben hatte, sich aber Niemand in den Behörden dafür zuständig gefühlt hatte.
Noch bei den Erdbeben von Virginia in diesem Jahr berichteten die Zeitungen ausgiebig über das seltsame Verhalten der Tiere im Zoo von Washington - einige kletterten auf Bäume Augenblicke bevor das Erdbeben von dem Zoopersonal gefühlt wurde. Großes Medienecho fand auch die Geschichte der Kröten die das Erdbeben in L´Aquila am 6. April 2009 "vorhergesehen" hatten.

Das Problem mit dieser (lange noch nicht vollständigen) Liste ist ihr anekdotenhafter Charakter - die meisten ungewöhnlichen Verhaltensweisen der Tiere  sind im Nachhinein niedergeschrieben worden. Es lässt sich kaum überprüfen ob das Verhalten dass von so vielen Beobachtern als ungewöhnlich empfunden wurde, auch unter anderen Umständen, also ohne Erdbeben, als bemerkenswert angesehen worden wäre. Viele Anekdoten werden auch völlig aus dem Zusammenhang von leichtgläubigen Journalisten wieder und wieder zum besten gehalten: die chinesische Stadt von Haicheng war berühmt-berüchtigt für vergangene Erdbeben, die Evakuierung wurde bereits im Dezember 1974 vor allem wegen der Monate lang spürbaren Vorbeben beschlossen, allein in den letzen 72 Stunden vor dem 4. Februar erfolgten mehr als 500 Vorbeben. Die Schlangen reagierten keineswegs aus heiterem Himmel auf ein unerklärliches Ereignis, aber auf die starke seismische Aktivität.

Allerdings lassen diese Anekdoten immerhin zu, dass wir eine Hypothese aufstellen: Gibt es geophysikalische Prozesse vor einem Erdbeben die von Tieren wahrgenommen werden können und auf die sie reagieren?

Es gibt sicherlich nicht spezielle Sinnesorgane die nur auf ein mögliches Erdbeben ausgerichtet sind - es hätte wenig evolutionärer Sinn, vor allem für kleine oder territoriale Tiere die von einem großräumigen Erdbeben sowieso nicht flüchten könnten (da wären Sinne gegen Steinschlag oder Bergstürze schon sinnvoller).

Glaubt man der Literatur kann das ungewöhnliche Verhalten von Tiere vor einem Erdbeben grob in zwei Kategorien eingeteilt werden: kurzfristige Reaktion -Sekunden bis Stunden- und langfristige Reaktionen, Tage bis Wochen vor dem Ereignis.

Für kurzfristige Reaktionen gibt es verschiedene Erklärungsversuche, die sich auf die unterschiedliche Geschwindigkeit von Erdbebenwellen stützen. Primäre Wellen sind im Schnitt 1,6x schneller als die stärkeren Sekundärwellen. Von vielen Tieren ist bekannt dass sie Vibrationen oder Infraschall wahrnehmen können, besonders Elefanten sind bekannt dafür dass sie Infraschall als Kommunikationsmittel einsetzen und langwelligen Frequenzen über ihre Füße wahrnehmen können. Weiters ist es möglich dass Tiere hören (immer im Bereich von Infraschall) wenn sich z.B. ein Tsunami nähert, da Schallwellen in der Luft um einiges schneller sind als die Materiewellen im Wasser.

Langfristige Reaktionen sind um einiges schwieriger zu erklären.
Fische und Vögel können Änderungen in elektrischen und magnetischen Feldern wahrnehmen. Es wurde vorgeschlagen, dass piezoelektrische Effekte in unter Spannung stehenden Gesteinen zu Variationen im lokalen Erdmagnetfeld führen, allerdings sind die gemessen Veränderungen sehr gering.
1993 schlug der deutsche Physiker Friedemann Freund vor, dass bestimmte Tiere wie Schlangen auf Infrarotstrahlung reagieren, die von bestimmten Gesteinen ausgesendet werden wenn sie unter hohen Belastungen stehen. Tatsächlich konnten großräumige Variationen im Infrarotbereich während des Erdbebens vom 21 Jänner 2001, dass die indischen Stadt Bhuj traf, gemessen werden.
Die "p-Hole-Theory", ebenfalls von Friedemann formuliert, beruht auf die Beobachtungen von starken elektrischen Entladungen in Form von Erdbebenleuchten vor einem Erdbeben. Piezoelektrische Effekte, wie sie früher oft vorgeschlagen wurden, sind viel zu schwach um diese Entladungen zu erklären. Die p-Hole-Theory schlägt einen effektiveren Mechanismus vor, bei dem geladenen Fehlstellen in den Kristallgittern der Minerale Sauerstoffatome ionisieren. Diese Ionen werden ins Grundwasser abgegeben oder gelangen in die Atmosphäre wo sie das Erdbebenleuchten verursachen.
In 2010 und 2011 publizierten Zoologen mithilfe dieser Arbeitshypothese einen Erklärungsversuch für das anscheinend unerklärliche Verhalten der Kröten in einem künstlichem Speicherbecken in der Nähe des Epizentrums des Erdbebens von L´Aquila. Die freien Sauerstoffionen hätten die Wasserchemie der Quellen und Zuflüsse verändert und die empfindlichen Amphibien hätten auf diese Veränderungen der Wasserchemie reagiert.

Abb.4. Die Beobachtungen von GRANT et al. wenige Tage vor und nach dem Erdbeben von L´Aquila am 6. April 2009. Die Untersuchungen hatte eigentlich die Aufgabe das Paarungsverhalten der gemeinen Kröte (Bufo bufo) zu untersuchen, allerdings verschwanden die Kröten plötzlich und tauchten erst nach dem Erdbeben und mit Vollmond wieder auf.  Um ihre Arbeitshypothese zu untermauern nutzte Grant Störungen in der Ionosphäre aus, die möglicherweise mit der Freisetzung von geladenen Sauerstoffatomen aus dem Untergrund zusammenhängen. Nach dem vorgeschlagenen Szenario fallen Störungen in der Ionosphäre mit der verstärkten Freisetzung von Ionen zusammen, die sich durch geophysikalische Prozesse im Untergrund bilden Die freigesetzten Ionen beeinflussen wiederum die Wasserchemie und den Lebensraum  der Kröten. Die Kröten reagierten daher indirekt auf geophysikalische Prozesse verursacht durch die Ansammlung von tektonischen Stress, der schließlich mit dem Erdbeben am 6. April freigesetzt wurde.

Es muss gesagt wurden dass dies alles hypothetische Mechanismen sind, die nur teilweise im Labor - unter kontrollierten Bedingungen - beobachtet wurden. Die meisten "Tierversuche" während eines Erdbebens erfolgten, wie der Fall mit den Kröten, durch Zufall. Es kann nicht ausgeschlossen werden dass die Tiere auf andere Umweltfaktoren reagierten, wenn zufällig das Erdbeben erfolgte. Die wenigen Fälle bei denen ein Erdbeben während einer Beobachtungsreihe in einem Labor erfolgte sind widersprüchlich: manche Wissenschaftler sprachen von Veränderungen im Verhalten, viele beobachteten gar nichts oder sprechen von einem "ungewöhnlichem" Verhalten, dass allerdings im kompletten Widerspruch zu anderen "Beobachtungen" steht. Möglicherweise auch eine Folge der Frage was man überhaupt als ungewöhnliches Verhalten klassifizieren sollte.

Rein physiologisch scheint es möglich dass bestimmte Effekte vor einem Erdbeben erfolgen können (aber nicht müssen, wie Vorbeben oder Änderungen des Grundwassers, die bei weitem nicht bei allen Erdbeben beobachtet wurden) die auch von Tieren wahrgenommen werden könnten - allerdings ist nicht klar ob Tiere auf diese Variationen auch mit deutlichen Veränderungen ihres Verhaltens reagieren. Bis zur Klärung dieser Fragen können Tiere allein nicht als "Prognose" für das Erdbebenrisiko herangezogen werden.

Literatur:

BHARGAVA, N.; KATIYAR, V.K.; SHARMA, M.L. & PRADHAN, P. (2009): Earthquake Prediction through Animal Behavior: A Review. Indian Journal of Biomechanics: Special Issue NCBM 7-8: 159-165
GRANT, R.A. & HALLIDAY, T. (2010): Predicting the unpredictable; evidence of pre-seismic anticipatory behaviour in the common toad. Journal of Zoology 281(4): 1-9
GRANT, R.A.; HALLIDAY, T; BALDERER, W.P.; LEUENBERGER, F.; NEWCOMER, M.; CYR, G. & FREUND, F.T. (2011): Ground Water Chemistry Changes before Major Earthquakes and Possible Effects on Animals. Environmental Research and Public Health 8: 1936-1959
IKEYA, M. (2004): Earthquakes and Animals: From Folk Legends to Science; World Scientific, London: 295
KIRSCHVINK, J.L. (2000). Earthquake Prediction by Animals: Evolution and Sensory Perception, Bull. Seism. Soc. Am. 90(2): 312-323
SCHNYTZER, Y. (2011): Animal Modeling of Earthquakes and Prediction Market. Working paper
TONG, K. (1988): Abnormal Animal Behavior and the Prediction of Earthquakes. Master Thesis Dep. Earth Sciences Northeastern Illinois University.

WALKER, B. (1982): Earthquake. Planet Earth. Time Life Books: 154

Tsunamite

Spätestens nach der Weihnachts-Katastrophe 2004 ist das Interesse an Ablagerungen die durch Tsunami(s) entstehen enorm gewachsen - das Erkennen von Paleo-Tsunamis ermöglicht es nämlich gefährdete Bereiche abzuschätzen und eventuell eine Statistik über die Wiederkehrwahrscheinlichkeit eines solchen Ereignisses aufzustellen.
 
Verschiedene Ansätze haben sich mit der Korngrößenverteilung von Sedimenten beschäftigt, um Tsunami-Ablagerungen, so genannte Tsunamite, von gewöhnlicher Hintergrundsedimentation an Küsten zu unterscheiden. Generell sind Tsunami-Ablagerungen grobkörniger und normal gradiert, Strand-Ablagerungen dagegen sind feinkörniger und weisen keine charakteristische Abfolge auf. Tsunamite müssen nicht mächtig sein - der Tsunami von 2004 lagerte eine nur 0,8 bis max. 4 m dicke Schicht ab. 
Der Kontakt zu früheren Ablagerungen (zumeist Böden des Landesinneren) ist eine erosive Diskordanz, an der Basis einer Tsunami-Schicht können daher auch Intraklasten, die vom Untergrund herausgerissen wurden, auftreten.  Kornverteilung in der gesamten Abfolge ist meistens chaotisch, von riesigen Blöcken über Sand bis hin zu Feinschlamm, generell nimmt jedoch die mittlere Korngröße in der stratigraphischen Abfolge nach oben hin ab.

 Abb.1. Generelles Schema einer Tsunami-Stratigraphie.

Aufgrund der Verteilung der Korngrößen innerhalb rezenter Tsunamite wurden die Ablagerungsbedingungen innerhalb eines Tsunamis rekonstruiert: zunächst transportieren starke Grundströmungen rollend grobkörniges Material, darauf folgen normal gradierte Feinsedimente, von schwächeren Strömungen bzw. Stillwasser abgelagert. Diese Abfolge kann mehrfach auftreten, je nach Anzahl und Stärke aufeinanderfolgenden Tsunami-Wellen. Ein Großteil der Sedimente wird in Suspension transportiert, daher fallen die feinen Partikel bei nachlassender Strömung und geringeren Turbulenzen aus - hier gleichen die Tsunami-Ablagerungen normal abgelagerten Stillwassersedimenten.
Die Dicke und mittlere Korngröße von Tsunami-Schichten nimmt generell landeinwärts hin ab, allerdings können topographische Faktoren die Verteilung beeinflussen, so sind auch Tsunamite bekannt bei denen die Korngröße ins Landesinnere hin zunimmt.

Literatur:

DAWSON, A.G. & STEWART, I. (2007): Tsunami deposits in the geological record. Sedimentary Geology 200: 166-183
GOFF-CHAGUE, C.; SCHNEIDER, J.-L.; GOFF, J.R.; DOMINEY-HOWES, D & STROTZ, L. (2011): Expanding the proxy toolkit to help identify past events - Lessons from the 2004 Indian Ocean Tsunami and the 2009 South Pacific Tsunami. Earth-Science Reviews 107: 107-122
PETERS, R. & JAFFE, B. (2010): Identification of Tsunami Deposits in the Geologic Record: Developing Criteria Using Recent Tsunami Deposits. USGS, Reston, Virginia: 39
SHIKI, T.; TSUJI, Y.; YAMAZAKI, T. & MINOURA, K. (2008): Tsunamiites Features and Implications. Elsevier: 426