Überblick

In Kalifornien ist die Grenze zwischen der Pazifischen Platte und der Nordamerikanischen Platte als Horizontalverschiebung ausgebildet (San-Andreas-Verwerfung). Die Pazifische Platte bewegt sich nordwärts, die Nordamerikanische Platte südostwärts. Senkrecht zur Erdoberfläche bzw. zum Ozeanboden verlaufen Störungsflächen in Richtung des Erdinneren. Daran reiben sich die beiden Platten, sie üben Druck aufeinander aus und verhaken sich ineinander. Eine gleichmäßige horizontale Bewegung kann sich im Bereich der starren Erdkruste so nicht ausbilden. Die Granitintrusionen beiderseits der Störungsfläche sind besonders widerstandsfähige Teile der Erdkruste. Sie halten einen Teil der Bewegungen zurück und speichern elastische Spannungsteile so lange, bis die Widerstandsfähigkeit der Gesteine gegen Bruch überschritten ist. Dann lösen sich die Spannungen schlagartig in Erdbeben. Dies erklärt die Häufung von Erdbeben entlang der aktiven Verwerfungslinien.

Seismisches Gefahrenpotenzial

Unter den Erdbeben in Kalifornien wurden zahlreiche sehr starke Beben mit einer Stärke von 7 oder mehr auf der Richterskala verzeichnet. Solche Ereignisse kommen weltweit knapp 20-mal pro Jahr vor und führen in besiedelten Gebieten großflächig zu Zerstörungen an Gebäuden, Brücken oder Dämmen. Diese Schäden gehen einher mit Landschaftsveränderungen und immer neuen Begleitbrüchen.

Das bislang stärkste Erdbeben in der Region war das San-Francisco-Beben von 1906. Es hatte die Stärke 8,3 und gehört damit zu den stärksten Erdbeben des 20. Jahrhunderts. Mit weniger als 1 000 Toten bei einer Bevölkerung von damals rund 400 000 Menschen hatte es noch einen vergleichsweise glimpflichen Verlauf. 30 000 Häuser stürzten ein; vor allem Hochhäuser in Stahlbetonbauweise blieben aber stehen. Auf 600 Kilometern Länge gab es horizontale Verschiebungen – an einigen Stellen von bis zu sieben Metern – sowie neue Spalten und Verwerfungen. Für Geologen war diese Katastrophe Ausgangspunkt der modernen Erdbebenforschung. (Die Einstufung von Erdbeben hinsichtlich ihrer Stärke erfolgte bis 1935 nach der Skala von Mercalli; die Angaben in der Karte nach der Richterskala wurden nachträglich geschätzt.)

Das seismische Gefahrenpotenzial in Kalifornien ist unterschiedlich. Am größten ist es entlang der Hauptverwerfung, der San-Andreas-Verwerfung. Ihr Verlauf ist zwischen Los Angeles und San Francisco identisch mit dem Küstengebirge, nördlich von San Francisco folgt sie zunächst der Küste und wechselt dann auf den Ozeanboden. Weitere Gebiete hoher Gefährdung liegen an Nebenverwerfungen im Bereich der Sierra Nevada und südlich des Kalifornischen Längstals. Am geringsten ist das seismische Gefahrenpotenzial am Ostrand des Kalifornischen Längstals.

Die San-Andreas-Verwerfung

Die San-Andreas-Verwerfung ist Teil der Randzone des Pazifischen Ozeans (s. 256.3) und gehört damit zum „pazifischen Feuergürtel“, in dem sich etwa 80 Prozent aller tektonischen Erdbeben auf der Erde ereignen (s. 256.2). Sie zieht sich über fast 1 300 Kilometer von Mexiko bis zum Kap Mendocino nördlich von San Francisco, um dort nach Norden in den Pazifik abzutauchen. Das Festland ist zerfurcht von einer Vielzahl miteinander verbundener Brüche und Verwerfungslinien.

Im Bereich der San-Andreas-Störung leben mehr als 20 Mio. Menschen. Dort liegen mit San Francisco und Los Angeles zwei der größten Städte der USA; San Francisco befindet sich sogar in unmittelbarer Nähe der Hauptverwerfung. Obwohl es in der Region bereits wiederholt starke und verheerende Erdbeben gegeben hat, für die Zukunft weitere große Erdbeben vorhergesagt werden und an vielen Stellen entlang der Verwerfungslinien die Bewegungen der Erdkruste durch versetzte Bäche, Felder, Straßen, Brücken oder Gebäude sichtbar sind, wachsen die Siedlungen und weitere neue Wolkenkratzer, Brücken, Highways, Dämme und Staubecken entstehen.

Geotektonische Verhältnisse

Der Erdkörper besteht aus einem festen inneren und einem flüssigen äußeren Erdkern, einer dünnen, harten Kruste und einer weniger starren, träge fließenden Übergangszone aus plastisch verformbarem Gestein dazwischen (s. 254.2). Die Platten der Erdkruste verschieben und verändern sich an ihren gemeinsamen Grenzen ständig (s. 254.3, 256.2).

Aus dem Versatz gleichaltriger Sediment- und Vulkangesteinsschichten beiderseits der San-Andreas-Verwerfung wurde ein langfristiger Mittelwert der Horizontalverschiebung von rund 300 Kilometern in 16 Mio. Jahren errechnet, was einem Versatz von ein bis zwei Zentimetern pro Jahr entspricht. Die gegenwärtigen Verschiebungswerte liegen sogar deutlich höher. Geotektonisch trennt die San-Andreas-Verwerfung den westlichen Teil Kaliforniens, der zur Nordpazifischen Platte gehört, von der Nordamerikanischen Platte.

Neben den horizontalen Bewegungen sind aber auch vertikale Verschiebungen zu verzeichnen. So sinkt das Kalifornische Längstal kontinuierlich ab und nimmt Sedimente der umliegenden Gebirgszüge auf.