Wie sich ein Erdbeben auf die Biosphäre und Hydrosphäre auswirkt

Die Erde besteht aus riesigen beweglichen Teilen, die als tektonische Platten bezeichnet werden und mit großer Kraft gegeneinander drücken. Wenn eine Platte plötzlich einer anderen Platz macht, kommt es zu einem Erdbeben. Erdbeben beeinträchtigen die Biosphäre, die Schicht der Erdoberfläche, in der Leben existieren kann. Dazu gehört das gesamte Wasser auf oder in der Nähe der Erdoberfläche, der Hydrosphäre. Die Schwere eines Erdbebens nimmt mit zunehmender Stärke (seine relative Größe, gemessen mit einem Seismographen) zu und mit zunehmender Entfernung von der Störung, die es verursacht hat, ab.

Die meisten Zerstörungen von Menschenleben bei einem Erdbeben resultieren aus dem Einsturz von Gebäuden, der in der Sprache der Physik durch eine Kombination von Körper- und Oberflächenwellen verursacht wird. Diese Wellen versetzen den Boden und auf dem Boden ruhende Gebäude auf komplexe Weise in Schwingungen. Die Wellen wandern durch Gebäudefundamente nach oben und bekämpfen ihre Trägheit oder ihren Widerstand gegen Veränderungen. Wände und Fugen werden belastet, was Gebäude zerstört, die nicht dafür gebaut wurden.

Erdbeben können verschiedene Arten von Erdrutschen verursachen. Die häufigste Art von erdbebenbedingten Erdrutschen ist ein Felssturz, der an steilen Hängen auftritt. Bodenlawinen können an steilen Hängen auftreten, die im Allgemeinen stabil sind, aber an denen der Boden feinkörnig und nicht fest verankert ist. Unterwasser-Erdrutsche können in Deltas auftreten und für Schäden an Hafenanlagen verantwortlich sein, wie es 1964 in Seward, Alaska, geschah.

Sandige Böden, die normalerweise stabil und tragfähig sind, können sich während eines Erdbebens mit Wasser vermischen und zu wie Treibsand – ähnlich dem, was passiert, wenn du deine Zehen im Sand nahe der Wasserlinie wackelst Strand. Das Ergebnis ist eine Verflüssigung, die sich auf verschiedene Weise manifestieren kann. Eine seitliche Streuung ist die seitliche Bewegung großer Bodenflächen an einem leichten Hang. Der Boden kann sich zwischen 10 und 150 Fuß bewegen und kann für unterirdische Pipelines destruktiv sein. Ein Strömungsfehler ist eine Schicht aus intaktem Material, die über einer Schicht verflüssigten Bodens an Land oder unter Wasser schwebt. Bei einer Geschwindigkeit von bis zu mehreren zehn Meilen pro Stunde können Strömungsausfälle katastrophal destruktiv sein. Boden, der normalerweise ein Gebäude oder eine andere Struktur trägt, verliert bei der Verflüssigung an Tragfähigkeit, wodurch sich die getragene Struktur absetzen und kippen kann. Sandschläge treten auf, wenn durch längeres Schütteln verflüssigter Schichten Wasser aus der Sandschicht ausbricht.

Erdbeben können den Grundwasserfluss aus Quellen verändern, indem sie eine Ausdehnung und Kontraktion des Grundwasserleiters verursachen, aus dem die Quelle fließt. Die Änderung kann entweder vorübergehend oder dauerhaft sein. Erdbebenverwerfungen können auch zu versetzten Stromkanälen und Durchhangbecken führen, Wasser, das sich in der Vertiefung entlang einer Streichen-Gleit-Verwerfungslinie sammelt. Die mit Abstand größte Auswirkung von Erdbeben in der Hydrosphäre ist der Tsunami, was auf Japanisch „Hafenwelle“ bedeutet. Tsunamis entstehen durch eine plötzliche vertikale Verschiebung des Meeresbodens, normalerweise dort, wo sich tektonische Platten treffen, die durch ein Erdbeben, einen Erdrutsch oder einen Vulkan verursacht werden kann. Eine kleine Welle, im Allgemeinen nur wenige Meter hoch, wird erzeugt. Mit abnehmender Wassertiefe in Landnähe nimmt die Wellenhöhe jedoch um ein Vielfaches zu, und ist in der Lage, Hunderte oder Tausende von Kilometern vom Standort des Erdbeben. Eine Miniaturform des Tsunamis, die in Seen auftreten kann, wird Seiche genannt.

Große Erdbeben können die Höhe der Berge um einige Zentimeter bis zu einigen Fuß erhöhen. Wenn sich eine Seite einer Verwerfung relativ zur anderen Seite der Verwerfung nach oben bewegt, entsteht ein steiler Grat, der als Steilhang bezeichnet wird. Wenn entlang einer Verwerfung wiederholt Erdbeben auftreten, wird das Gestein entlang der Verwerfung gebrochen und unterliegt einer Erosion, die im Laufe der Zeit ein Tal in der Verwerfungszone bilden kann. Eine Störung kann die Grundwasserbewegung beeinträchtigen, seinen Pegel anheben oder senken und zur Bildung von Teichen oder Quellen führen. Ein Gleitbruch auf der Erdoberfläche zeigt sich als lange flache Unterbrechung, die als Maulwurfsspur bezeichnet wird.