Wird ein Erdbeben gemeldet, ist einer der ersten genannten Orte in der Regel das Epizentrum . Es erscheint als Punkt auf einer Karte und wird oft als der Ort beschrieben, an dem das Erdbeben stattfand.
Ein Erdbeben beginnt jedoch nicht tatsächlich im Epizentrum.
Der Bruch beginnt unterirdisch an einem Punkt, der als Hypozentrum oder Erdbebenherd bezeichnet wird. Das Epizentrum ist der Punkt an der Erdoberfläche, der sich direkt über diesem unterirdischen Ausgangspunkt befindet.
Ganz einfach ausgedrückt:
Hypozentrum = der Ort, an dem der Erdbebenbruch unter der Erdoberfläche beginnt.
Epizentrum = der Punkt auf der Oberfläche direkt über dem Hypozentrum.
Die Unterscheidung ist wichtig, weil die Tiefe und Lage des Hypozentrums Wissenschaftlern helfen zu verstehen, wie ein Erdbeben zustande kam, während das Epizentrum eine praktische geografische Referenz auf Karten darstellt.
Was ist das Hypozentrum eines Erdbebens?
Das Hypozentrum ist der Punkt unter der Erdoberfläche, an dem der Bruch einer Verwerfung beginnt.
Spannungen können sich entlang einer Verwerfung über Jahre, Jahrzehnte oder noch viel länger aufbauen. Wenn die Spannung die Festigkeit des Gesteins übersteigt, rutscht ein Teil der Verwerfung plötzlich ab.
Der erste Punkt, an dem dieser Riss beginnt, ist das Hypozentrum.
Die gespeicherte elastische Energie wird dann freigesetzt und breitet sich als seismische Wellen nach außen aus, darunter P-Wellen, S-Wellen und Oberflächenwellen.
Der Begriff Fokus wird häufig auch für denselben Ort verwendet.
Damit:
Hypozentrum = Erdbebenherd
Allerdings sollte das Hypozentrum nicht mit dem gesamten Erdbebenbruch verwechselt werden.
Ein starkes Erdbeben kann an einem Punkt beginnen und dann Dutzende oder sogar Hunderte von Kilometern einer Verwerfung aufreißen. Das Hypozentrum markiert lediglich den Ausgangspunkt dieses größeren Bruchs.
Was ist das Epizentrum eines Erdbebens?
Das Epizentrum ist der Punkt auf der Erdoberfläche, der sich direkt über dem Hypozentrum befindet.
Stellen Sie sich vor, Sie ziehen eine senkrechte Linie von dem Punkt unter der Erde, an dem das Erdbeben beginnt, nach oben. Der Punkt, an dem diese Linie die Oberfläche berührt, ist das Epizentrum.
Beginnt ein Erdbeben beispielsweise in 18 Kilometern Tiefe, so liegt sein Hypozentrum in einer Tiefe von 18 Kilometern. Der geographische Punkt direkt darüber ist das Epizentrum.
Deshalb enthalten Erdbebenberichte oft Formulierungen wie:
Das Epizentrum lag 25 Kilometer östlich einer Stadt.
Das Epizentrum lässt sich auf einer Karte leichter darstellen als die dreidimensionale Position des Hypozentrums.
Wichtig ist jedoch, sich vor Augen zu halten, dass das Epizentrum ein Bezugspunkt an der Oberfläche ist , nicht der unterirdische Ort, an dem der Bruch der Verwerfung tatsächlich beginnt.
Epizentrum vs. Hypozentrum: Wichtigste Unterschiede
| Funktion | Epizentrum | Hypozentrum |
|---|---|---|
| Standort | Erdoberfläche | Unter der Erdoberfläche |
| Bedeutung | Punkt direkt über dem Hypozentrum | Punkt, an dem der Riss beginnt |
| Anderer Name | Oberflächenbezugspunkt | Erdbebenzentrum |
| Beinhaltet Tiefeninformationen? | Nein | Ja |
| Werden sie üblicherweise auf Karten dargestellt? | Ja | Üblicherweise werden sie in Querschnitten oder 3D-Modellen dargestellt. |
| Beziehung | Direkt über dem Hypozentrum | Direkt unterhalb des Epizentrums |
| Stellt den gesamten Bruch dar? | Nein | Nein, nur der Ausgangspunkt des Bruchs |
Der Unterschied liegt daher hauptsächlich in der Tiefe und der Position.
Das Hypozentrum befindet sich im Erdinneren.
Das Epizentrum ist seine Oberflächenprojektion.
Wie tief kann ein Erdbebenhypozentrum liegen?
Der Abstand zwischen dem Hypozentrum und der Erdoberfläche wird als Herdtiefe bezeichnet.
Erdbeben treten in sehr unterschiedlichen Tiefen auf, werden aber üblicherweise in drei große Gruppen unterteilt.
Flache Erdbeben
Flache Erdbeben treten in Tiefen von etwa 0–70 Kilometern auf.
Die meisten Erdbeben weltweit sind oberflächennah.
Viele zerstörerische Erdbeben entlang kontinentaler Verwerfungen fallen ebenfalls in diese Kategorie, da der Bruch relativ nahe an der Oberfläche auftritt.
Erdbeben mittlerer Tiefe
Mittelstarke Erdbeben treten in Tiefen von etwa 70–300 Kilometern auf.
Sie treten insbesondere in Subduktionszonen auf , wo eine tektonische Platte unter eine andere absinkt.
Erdbeben können auch weiterhin innerhalb der abtauchenden Platte auftreten, während diese tiefer in den Erdmantel vordringt.
Tiefe Erdbeben
Tiefenbeben treten in einer Tiefe von etwa 300–700 Kilometern auf.
Sie befinden sich hauptsächlich innerhalb tief abtauchender Platten.
Erdbeben werden unterhalb von etwa 700 Kilometern extrem selten, da die hohen Temperaturen und Drücke in größeren Tiefen ein gewöhnliches sprödes Versagen zunehmend erschweren.
Warum ist die Erdbebentiefe wichtig?
Benioff Zone diagram showing shallow, intermediate, and deep earthquakes along a subducting oceanic plate beneath an overriding plateDie Herdtiefe hat einen starken Einfluss darauf, wie ein Erdbeben an der Oberfläche wahrgenommen wird.
Bei einem flachen Erdbeben wird die Energie relativ nahe an Städten, Straßen und Gebäuden freigesetzt. Die seismischen Wellen legen daher eine kürzere Strecke zurück, bevor sie die Erdoberfläche erreichen.
Dies kann zu heftigen Erschütterungen in der Nähe des Bruchs führen.
Ein tieferes Erdbeben kann in einem viel größeren Gebiet spürbar sein, aber die Erschütterungen in Bodennähe können manchmal schwächer sein als bei einem flachen Erdbeben ähnlicher Stärke.
Tiefe ist jedoch nur ein Teil der Geschichte.
Die Schäden durch Erdbeben hängen auch von folgenden Faktoren ab:
- Größe,
- Abstand von der Bruchstelle,
- Fehlermechanismus
- Bruchrichtung,
- lokale Geologie,
- Bodenverhältnisse
- Gebäudedesign und Bauqualität.
Aus diesem Grund können zwei Erdbeben ähnlicher Stärke sehr unterschiedliche Schadensausmaße verursachen.
Liegt das Epizentrum immer dort, wo die stärksten Erschütterungen auftreten?
Nein.
Dies ist eines der häufigsten Missverständnisse über Erdbeben.
Das Epizentrum ist lediglich der Punkt an der Erdoberfläche direkt über dem Hypozentrum. Es markiert nicht automatisch den Ort der stärksten Bodenbewegung oder des größten Schadens.
Große Erdbeben können sehr lange Abschnitte von Verwerfungen aufreißen.
Angenommen, ein Erdbeben beginnt an einem Ende einer Verwerfung und der Bruch breitet sich dann 120 Kilometer entlang dieser Verwerfung aus. Eine Stadt, die 60 Kilometer vom Epizentrum entfernt liegt, könnte tatsächlich viel näher an einem anderen Teil der Bruchzone liegen.
In dieser Stadt könnten stärkere Erschütterungen auftreten als an einem Ort direkt im Epizentrum.
Auch andere Faktoren können das Schüttelmuster verändern.
Bruchrichtung
Ein Bruch durch eine Verwerfung kann sich bevorzugt in eine Richtung ausbreiten und die seismische Energie auf bestimmte Gebiete konzentrieren.
Lokale Geologie
Weiche Sedimentbecken können seismische Wellen verstärken, während nahegelegene Gebiete, die auf festem Grundgestein errichtet wurden, eine geringere Verstärkung erfahren können.
Entfernung zur Verwerfung
Bei großen Erdbeben kann die Entfernung zur eigentlichen Bruchfläche manchmal wichtiger sein als die Entfernung zum Epizentrum.
Damit:
Epizentrum bedeutet nicht „der gefährlichste Punkt“.
Es handelt sich in erster Linie um einen geografischen Bezugspunkt.
Wie finden Wissenschaftler das Epizentrum und das Hypozentrum eines Erdbebens?
Wissenschaftler lokalisieren Erdbeben mithilfe von Netzwerken seismischer Stationen.
Wenn ein Erdbeben beginnt, breiten sich verschiedene Arten von seismischen Wellen nach außen aus.
P-Wellen bewegen sich schneller und erreichen eine seismische Station normalerweise zuerst.
S-Wellen breiten sich langsamer aus und kommen später an.
Die Differenz zwischen ihren Ankunftszeiten wird als S–P-Intervall bezeichnet.
Je größer der zeitliche Abstand zwischen dem Eintreffen der P- und S-Wellen, desto weiter ist die Station im Allgemeinen vom Erdbebenherd entfernt.
Eine einzelne Station kann die Entfernung schätzen, aber sie kann den genauen Standort nicht selbst bestimmen.
Daher werden Daten von mehreren seismischen Stationen kombiniert.
Moderne Erdbebenortungssysteme verwenden:
- Ankunftszeiten der P-Welle
- Ankunftszeiten der S-Welle
- viele seismische Stationen
- seismische Geschwindigkeitsmodelle,
- computergestützte Inversionsmethoden.
Aus diesen Daten schätzen Wissenschaftler:
- Breite,
- Längengrad,
- Fokustiefe,
- Ursprungszeit.
Die geografische Breite und Länge definieren das Epizentrum.
Durch Hinzufügen der Tiefeninformation erhält man die vollständige dreidimensionale Position des Hypozentrums.
Warum ändern sich manchmal das gemeldete Epizentrum oder die Tiefe?
Es ist üblich, dass Erdbebenorte nach der ersten Meldung revidiert werden.
Eine erste automatische Lösung könnte beispielsweise Folgendes auflisten:
Tiefe: 10 km
und später ändern zu:
Tiefe: 16 km
Das Epizentrum kann sich auch um mehrere Kilometer verlagern.
Das bedeutet nicht, dass sich das Erdbeben selbst bewegt hat.
Die frühesten Erdbebenlösungen werden oft automatisch anhand der seismischen Daten generiert, die in den ersten Minuten nach dem Ereignis verfügbar sind.
Da immer mehr Stationen das Erdbeben aufzeichnen, erhalten die Wissenschaftler mehr Informationen.
Die Lösung kann dann verfeinert werden.
Ein weiterer Faktor ist das seismische Geschwindigkeitsmodell.
Seismische Wellen breiten sich in verschiedenen Gesteinsarten nicht mit der gleichen Geschwindigkeit aus. Die Erdkruste besteht aus Schichten und Strukturen mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften.
Durch die Verwendung eines besseren Modells dieser unterirdischen Geschwindigkeiten kann die geschätzte Erdbebenlokalisierung verbessert werden.
Kleine Korrekturen des Epizentrums oder Hypozentrums sind daher normal.
Kennzeichnet das Epizentrum die Verwerfung, die zum Bruch geführt hat?
Nicht unbedingt.
Liegt das Epizentrum in der Nähe einer bekannten aktiven Verwerfung, so ist diese Verwerfung möglicherweise ein naheliegender Kandidat.
Doch das Epizentrum allein reicht in der Regel nicht aus, um nachzuweisen, welche Verwerfung sich bewegt hat, insbesondere in Regionen, in denen mehrere Verwerfungen nahe beieinander liegen.
Wissenschaftler nutzen zusätzliche Beweise wie beispielsweise:
- Nachbebenverteilung,
- Brennmechanismen,
- Oberflächenriss,
- GPS-Messungen,
- Satellitenverformung
- seismische Wellenformanalyse.
Nachbeben können besonders nützlich sein.
Wenn man Hunderte von Nachbebenhypozentren dreidimensional darstellt, kann man aus ihrem Muster die Geometrie der aufgebrochenen Verwerfung ablesen.
Dadurch können sogar Fehler sichtbar werden, die an der Oberfläche kaum oder gar nicht erkennbar sind.
Was können uns die Nachbeben-Hypozentren verraten?
Nach einem großen Erdbeben treten häufig kleinere Erdbeben in der Nähe der Bruchzone auf.
Diese Nachbeben treten nicht zufällig auf.
Ihre Hypozentren können die unterirdische Verwerfungsstruktur aufzeigen.
Wenn Wissenschaftler sie dreidimensional darstellen, könnten sie Folgendes erkennen:
- der Winkel der Verwerfung,
- die Tiefenreichweite des Bruchs,
- die Länge der aktivierten Verwerfungszone,
- nahegelegene Verwerfungen, die ebenfalls stark beansprucht wurden.
Dies ist einer der Gründe, warum Hypozentrumsinformationen so wertvoll sind.
Ein Epizentrum gibt einen Ort auf einer Karte an.
Eine Ansammlung von Hypozentren kann die verborgene Geometrie eines gesamten Verwerfungssystems unter der Oberfläche offenbaren.
Kann das Epizentrum im Ozean liegen?
Ja.
Viele der wichtigsten Plattengrenzen der Erde verlaufen unter den Ozeanen, daher sind Erdbeben vor der Küste extrem häufig.
Einige der weltweit größten Erdbeben ereignen sich entlang von Unterwasser- Subduktionszonen.
Ein Epizentrum vor der Küste bedeutet jedoch nicht automatisch, dass ein Tsunami auftreten wird.
Die Entstehung von Tsunamis hängt von mehreren Faktoren ab, darunter:
- Erdbebenstärke
- Fokustiefe,
- Fehlertyp,
- Ausmaß und Richtung der Meeresbodenverschiebung.
Große, flache Erdbeben, die eine signifikante vertikale Bewegung des Meeresbodens verursachen, sind die wichtigsten Tsunami-auslösenden Ereignisse.
Ein tiefes Erdbeben oder ein Erdbeben, bei dem es hauptsächlich um horizontale Verwerfungsbewegungen geht, kann selbst dann, wenn sein Epizentrum vor der Küste liegt, nur einen geringen oder gar keinen Tsunami auslösen.
Epizentrum, Hypozentrum und Verwerfung: Was ist der Unterschied?
Fault plane diagram showing the hypocenter where earthquake rupture begins, the epicenter directly above it, and the inclined fault surface where rocks slipDiese drei Begriffe beschreiben verschiedene Teile des Erdbebenprozesses.
Hypozentrum:
Der unterirdische Punkt, an dem der Bruch beginnt.
Epizentrum:
Der Oberflächenpunkt direkt über dem Hypozentrum.
Fehler:
Der Bruch oder die Bruchzone, entlang der sich Gesteinsmassen bewegen.
Eine Verwerfung kann sich über Hunderte von Kilometern erstrecken.
Das Hypozentrum ist nur ein Punkt auf der Verwerfung, an dem ein bestimmtes Erdbeben beginnt.
Sobald der Bruch beginnt, kann er sich über einen viel größeren Abschnitt der Verwerfung ausbreiten.
Deshalb kann ein starkes Erdbeben nicht allein durch die Betrachtung seines Epizentrums verstanden werden.
Ein einfaches Beispiel
Stellen Sie sich vor, ein Erdbeben beginnt 12 Kilometer unter der Erdoberfläche.
Der Ausgangspunkt der U-Bahn ist der/die/das:
Hypozentrum
Der Punkt direkt darüber ist der:
Epizentrum
Nehmen wir nun an, der Bruch breitet sich entlang einer 80 Kilometer langen Verwerfung nach Osten aus.
Eine Stadt, die 40 Kilometer vom Epizentrum entfernt liegt, befindet sich zufällig direkt neben der Bruchstelle und auf dicken, weichen Sedimentschichten.
Eine weitere Stadt liegt fast genau im Epizentrum, ist aber auf festem Felsgestein erbaut.
Die Stadt, die weiter vom Epizentrum entfernt liegt, könnte stärkere Erschütterungen und größere Schäden erleiden.
Das Beispiel zeigt, warum die Auswirkungen von Erdbeben von viel mehr abhängen als von der Position eines einzelnen Punktes auf einer Karte.
Warum sind Epizentrum und Hypozentrum wichtig?
Das Epizentrum ist deshalb nützlich, weil es der Öffentlichkeit und den Wissenschaftlern einen unmittelbaren geografischen Bezugspunkt für ein Erdbeben bietet.
Das Hypozentrum liefert zusätzliche Informationen, die für das Verständnis des Erdbebens selbst unerlässlich sind.
Seine Tiefe kann Aufschluss über die tektonische Umgebung geben.
Eine Ansammlung von Hypozentren kann die Form einer verborgenen Verwerfung aufzeigen.
Veränderungen in der Hypozentrumsverteilung können Aufschluss darüber geben, wo Nachbeben auftreten.
Die Informationen über Epizentrum und Hypozentrum helfen Wissenschaftlern gemeinsam, Erdbeben dreidimensional zu verstehen, anstatt sie als isolierte Punkte auf einer Karte zu betrachten.
Häufig gestellte Fragen
Ist das Hypozentrum identisch mit dem Brennpunkt?
Ja. Hypozentrum und Erdbebenherd bezeichnen im Allgemeinen dasselbe: den Punkt unter der Erdoberfläche, an dem der Bruch beginnt.
Beginnt ein Erdbeben im Epizentrum?
Nein. Es beginnt im Hypozentrum unter der Erde. Das Epizentrum ist der Punkt an der Oberfläche, der sich direkt darüber befindet.
Liegt das Epizentrum immer dort, wo die Erdbebenschäden am größten sind?
Nein. Der Schaden hängt von der vollständigen Bruchfläche der Verwerfung, der Entfernung, der lokalen Geologie, den Bodenverhältnissen, der Bruchrichtung und der Anfälligkeit von Gebäuden ab.
Wie tief kann das Hypozentrum eines Erdbebens liegen?
Die meisten Erdbeben sind flach, doch Erdbeben in Subduktionszonen können Hunderte von Kilometern unter der Erdoberfläche auftreten. Die tiefsten Erdbeben erreichen Tiefen von fast 700 Kilometern.
Warum können flache Erdbeben verheerendere Schäden anrichten?
Der Bruch erfolgt näher an der Oberfläche, sodass starke seismische Energie nahegelegene Siedlungen über eine kürzere Distanz erreichen kann. Magnitude, Geologie, Entfernung zur Verwerfung und Gebäudequalität spielen ebenfalls eine wichtige Rolle.
Kann ein Erdbeben mehr als ein Epizentrum haben?
Ein Erdbebenherd hat üblicherweise ein Hypozentrum und ein zugehöriges Epizentrum. Bei einem starken Erdbeben kann jedoch ein sehr großes Verwerfungsgebiet aufreißen, sodass das Epizentrum nicht das gesamte Bruchgebiet repräsentiert.
Warum ändert sich das Epizentrum eines Erdbebens manchmal nach der ersten Meldung?
Frühe Lokalisierungen sind oft automatische Schätzungen auf Basis begrenzter Daten. Mit zunehmender Verfügbarkeit seismischer Aufzeichnungen lassen sich Epizentrum und Herdtiefe präzisieren.
Kann das Epizentrum eines Erdbebens unter Wasser liegen?
Ja. Viele Erdbeben ereignen sich unter den Ozeanen, insbesondere entlang mittelozeanischer Rücken und Subduktionszonen.
Fazit
Der Unterschied zwischen Epizentrum und Hypozentrum ist einfach, aber wichtig.
Das Hypozentrum ist der Punkt im Untergrund, an dem ein Erdbebenbruch beginnt.
Das Epizentrum ist der Punkt auf der Erdoberfläche, der sich direkt über dem Beben befindet.
Aber keiner der beiden Punkte repräsentiert das gesamte Erdbeben.
Große Bruchzonen können sich über Dutzende oder Hunderte von Kilometern entlang der Verwerfung ausbreiten, und die stärksten Erschütterungen treten nicht unbedingt im Epizentrum auf.
Das Hypozentrum fügt eine weitere entscheidende Dimension hinzu: die Tiefe.
Zu wissen, wo ein Bruch unter der Erdoberfläche beginnt, hilft Wissenschaftlern, das Verhalten von Erdbeben zu verstehen, verborgene Verwerfungen zu kartieren, Nachbebenmuster zu interpretieren und die dafür verantwortlichen tektonischen Prozesse zu identifizieren.
Wenn auf einer Erdbebenkarte also ein einzelner Punkt mit der Bezeichnung Epizentrum angezeigt wird , dient dieser Punkt lediglich als Oberflächenreferenz.
Das Erdbeben selbst begann irgendwo darunter.
