Was wir von den Bergen der Alpen sehen können, ist noch lange nicht alles: Ähnlich wie Eisberge, deren größerer Teil unter Wasser liegt, haben die Alpen eine Wurzel, die weit in die Tiefe bis hinein in den Erdmantel reicht. Um sie zu erforschen, werten Geologinnen und Geologen der Ruhr-Universität Bochum gemeinsam mit Kollegen aus ganz Europa Erdbebenwellen aus aller Welt aus. Für das Projekt Alp Array haben sie rund 600 Seismometer im gesamten Alpenraum installiert.

Wellen breiten sich unterschiedlich schnell aus

Hintergrund der Forschung ist, dass sich Erdbebenwellen in verschiedenen Gesteinsarten unterschiedlich schnell ausbreiten. Aus ihrer Geschwindigkeit lassen sich also Rückschlüsse darauf ziehen, durch welche Art von Untergrund sie gelaufen sein müssen.

"Die kontinentale Erdkruste und damit auch die Wurzel der Berge besteht vorrangig aus Gestein geringerer Dichte, wie zum Beispiel Kalkstein, Granit, Gneis oder Sedimenten. Der darunterliegende Erdmantel besteht eher aus dichterem Gestein", beschreibt Dr. Kasper Fischer, Leiter des Seismologischen Observatoriums der RUB, das Prinzip.

Daten werden zentral gesammelt

Nach dem Projektstart im Jahr 2015 war das dichte Netz aus Messpunkten zwei Jahre später fertig aufgebaut. Alle Daten sämtlicher Messpunkte werden an zentralen Stellen in Europa gesammelt und können jedem, der ihre Nutzung beantragt, zur Verfügung gestellt werden.

"Kleinere auswertbare Erdbeben finden fast täglich statt, größere Ereignisse natürlich wesentlich seltener", sagt Kasper Fischer. Je nachdem, wo ein Erdbeben seinen Ursprung hat, kommen seine Wellen früher oder später in der Alpenregion an und verlaufen aus verschiedenen Richtungen durch das Messnetz.

Detaillierte Auswertung

Besonders interessant sind für die Forscher die sogenannten Raumwellen. Diese Wellen gehen kugelförmig vom Ursprung eines Bebens aus, der meist in großer Tiefe liegt, und verbreiten sich durch den Erdkörper. Im Gestein des Erdmantels breiten sie sich schneller aus als in der Erdkruste. Durch die Wurzel der Alpen laufen sie also auch langsamer als durch das umgebende Gestein. Das enge Netz des Alp Array erlaubt es, die Informationen, die in den Oberflächenwellen enthalten sind, ebenfalls detailliert auszuwerten.

Erkenntnisse zur Dynamik der Kontinentalplatten

Über die Kenntnis des Untergrunds der Alpen hinaus erhoffen sich die am Projekt beteiligten Forscherinnen und Forscher Rückschlüsse auf die Dynamik der Kontinentalplatten Afrikas und Europas, deren Kollision zur Bildung der Alpen geführt hat. "Nach der gängigen Auffassung taucht Europa unter die adriatische Platte ab", erläutert Kasper Fischer, "aber ganz so einfach ist das nicht. Vielleicht ist es auch umgekehrt, oder an verschiedenen Stellen unterschiedlich." Mehr Wissen über den Untergrund in dieser Region erlaubt dann möglicherweise auch Rückschlüsse auf Strömungen im Erdmantel und die genauen Folgen der Bewegungen der Kontinente.

Initiative Alp Array

Die europäische Initiative Alp Array ist eingebunden in das Schwerpunktprogramm 2017 "4D-MB - Gebirgsbildungsprozesse in vier Dimensionen", das die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert. Mehr als 50 Einrichtungen aus 18 Ländern sind zurzeit daran beteiligt.