Erdbeben oder Erschütterungen treten auf, wenn eine schnelle Freisetzung von Energie unter der Erdoberfläche eine seismische Welle erzeugt. Erdbeben lassen den Boden erzittern und können Tsunamis, Erdrutsche, Brände, Vulkane und andere große Katastrophen auslösen. Die fünf Stadien eines Erdbebens basieren auf der elastischen Rückpralltheorie, die der Geologe Henry Fielding Reid nach dem großen Erdbeben von San Francisco 1906 entwickelt hat.
Elastischer Aufbau
Die Theorie des elastischen Rückpralls basiert auf dem Konzept, dass die Erdbeben aus Kräften resultieren, die bei weitem nicht dem tatsächlichen Erdbeben entsprechen. Die erste Stufe eines Erdbebens ist der allmähliche Aufbau elastischer Dehnungen, der über Jahrtausende auftritt. Wenn sich beide Seiten der Verwerfung bewegen, baut sich die elastische Spannung im Gestein langsam auf, wodurch die Gesteinspartikel zusammengedrückt werden.
Dilatanz
Stufe zwei tritt auf, wenn die Gesteine in der Erde so eng wie möglich zusammengepackt sind. Die Gesteine müssen sich dann durch Rissbildung ausdehnen, um ihren Platzbedarf zu vergrößern. Dieser Vorgang wird als Dilatanz bezeichnet. Wenn sich kleine Risse bilden, wird das Wasser in den Poren des Gesteins herausgedrückt und Luft eingelassen. Dadurch werden die Felsen stärker. Der Prozess ermöglicht es den Gesteinen, noch mehr elastische Spannungen zu halten.
Zufluss von Wasser
Stufe drei tritt auf, wenn das Wasser, das aus den Felsen gesickert ist, aufgrund des Umgebungsdrucks zurückgedrückt wird, ähnlich wie Wasser ein Loch im Sand füllt. Wenn das Wasser wieder hineingedrückt wird, verliert das Gestein an Festigkeit. Die Felsen werden dadurch erheblich belastet. Der Wasserzufluss verhindert, dass sich weitere Risse bilden, was dazu führt, dass sich das Gestein nicht mehr ausdehnt. Das Wasser dient später schließlich als Gleitmittel, wenn die im Laufe der Zeit aufgebaute elastische Spannung nachlässt.
Erdbeben
Stufe vier ist das eigentliche Erdbeben. Da das Gestein der elastischen Belastung nicht mehr standhalten kann, kommt es zu einem plötzlichen Bruch. Die im Gestein gespeicherte Energie wird nun verdrängt und in Form von Hitze und seismischen Wellen freigesetzt. Seismische Wellen sind große Energiewellen, die wie Wellen in einem Teich durch die Erdkruste nach außen fließen. Die Wellen verursachen ein plötzliches, oft heftiges Erschüttern des Bodens.
Nachbeben
Stufe fünf ist die letzte Stufe, in der ein plötzlicher Stressabfall kleine Nachbeben verursacht, bei denen es sich um kleinere Erdbeben oder Brüche handelt. Die Nachbeben lösen die verbleibende elastische Dehnung. Nachbeben sind oft unvorhersehbar und können Jahre nach dem ersten Erdbeben auftreten. Abhängig von der Größe des Hauptbebens können die Größe und Häufigkeit der Nachbeben erheblich sein. Schließlich nimmt die Belastung ab, so dass normale Bedingungen unter der Oberfläche zurückkehren können.