Der Boden wankt und zittert. Manchmal nur ganz leicht. In den vergangenen Jahren wurden das Vogtland an der deutsch-tschechischen Grenze und die Region Halle-Leipzig immer wieder von Erdbeben heimgesucht. Geophysiker haben die Erdstöße nun näher analysiert und halten es für möglich, dass eine uralte geologische Störung vom Vogtland bis in die Region Halle-Leipzig führt. Sie könnte die Erdbeben ausgelöst haben.

Im Vogtland – dem Dreiländereck zwischen Sachsen, Bayern und Tschechien – gibt es vor allem auf der tschechischen Seite ein seltenes geologisches Phänomen: kleine Tümpel, gefüllt mit Wasser, in denen es unablässig blubbert und spritzt. Mofetten nennen Experten wie die Geophysiker Torsten Dahm und sein Kollege Heiko Woith vom Deutschen Geoforschungszentrum (GFZ) in Potsdam das Phänomen.

Gase könnten Erdbeben ausgelöst haben

Die Gase, die nicht nur aus dem Wasser, sondern auch aus trockenem Boden an die Erdoberfläche strömen, bestehen hauptsächlich aus Kohlenstoffdioxid. Für Insekten und Kleintiere wie Molche, Kröten und sogar kleine Säuger sind sie meist tödlich. Auch Pflanzen sterben an einem Mofettenstandort ab oder sind deutlich im Wuchs gehemmt. Oft ist der Boden frei von jeglicher Vegetation. Und nicht nur das: „Die Analyse der Gase zeigt klar, dass sie aus sehr großer Tiefe stammen. Denn sie enthalten eine bestimmte Form des Edelgases Helium, die nur im heißen Erdinnern gebildet wird“, erklärt der Geophysiker Heiko Woith. Deshalb vermuten die Wissenschaftler sogar, dass die Gase die Erdbeben ausgelöst haben könnten, die die Region an der tschechisch-bayrischen Grenze immer wieder erschüttern.


Erst kürzlich, in der Nacht zum 23. Januar, wurden hier 70 kleinere Erdstöße gemessen. 2018 gab es im Vogtland den letzten längeren Erdbebenschwarm, der sich vom Mai bis in den Juni hineinzog. Die Einzelbeben des Schwarms mit Magnituden über 4 verursachten zwar nur geringfügige Schäden, konnten aber noch in weit mehr als 50 Kilometern Entfernung vom Erdbebenherd gespürt werden.

Stärkstes Schwarmbeben Mitte der 1980er Jahre

Als Schwarmbeben wird eine bestimmte Form von Erdbebenserien bezeichnet, die sich innerhalb eines begrenzten Zeitraums wiederholt. Wie lange so ein Schwarmbeben dauert, ist schwer vorauszusagen. Manchmal sind es nur ein paar Tage, es kann sich aber auch über Monate hinziehen. „Das ist schon beunruhigend für die Bevölkerung“, sagt der Geophysikprofessor Torsten Dahm. Das stärkste dort gemessene Schwarmbeben ereignete sich Mitte der 1980er-Jahre. Es hatte immerhin eine Stärke von 4,6. Damals gab es Risse in Gebäuden und Mauern und es fielen sogar Schornsteine ein. Tschechische Geowissenschaftler konnten in jüngster Zeit nachweisen, dass die Region in den vergangenen 3000 Jahren sogar noch von viel stärkeren tektonischen Aktivitäten heimgesucht wurde.

Nicht zuletzt deshalb wollen die GFZ-Forscher die Ursache dieser Beben besser verstehen. Eine Arbeitshypothese der Erdbebenforscher ist, dass flüssiges Magma an Gesteinsstörungen bis in Tiefen von etwa zehn Kilometern aufsteigt. Dann bleibt es stecken und löst so allein durch seine Platznahme und den damit verbundenen Druck auf das Gestein die Erdstöße aus. „Eine zweite Möglichkeit ist, dass das CO2 bei seinem Aufstieg durch das zerklüftete Gestein gestoppt wird, weil viele Klüfte nicht bis zur Erdoberfläche weitergehen. Der dadurch entstehende Überdruck könnte die Erdbebenschwärme auslösen“, erläutert Dahm.

Aktiver Vulkanismus in Mitteldeutschland?

Dass es das Magma in geologischen Vorzeiten auch schon mal an die Erdoberfläche geschafft hat, ist unstrittig. Sogar Spuren von Maaren haben die Geologen vor kurzem entdeckt. Diese wassergefüllten Krater, die nach heftigen Vulkan-Explosionen entstehen, waren in Deutschland bislang fast nur aus der Eifel bekannt.

Und auch richtige Vulkane gibt es im Vogtland zu sehen. Der Eisenbühl bei Neualbenreuth an der tschechisch-deutschen Grenze zum Beispiel ist ein ehemaliger Vulkan. Er zählt zu den Schlackenkegeln. Diese Art von Vulkanen ist aus unterschiedlichen Schichten von grauen und schwarzen porösen Schlacken aufgebaut, weil sich bei ihrer Entstehung Magma und Wasserdampf vermischt haben. Auf etwa 300.000 Jahre wurden der Eisenbühl (tschechisch: Zelezná hurka) und der nahebei gelegene Kammerbühl (Komorní hurka) datiert.

Das ist in der gut 4,5 Milliarden Jahre währenden Erdgeschichte nur ein Wimpernschlag. Trotzdem: Ob und wann das Magma wieder an die Oberfläche tritt, ist auch für die Geologen schwer zu beantworten. „Wir denken, dass das Spannungsfeld in der Erdkruste, so wie es jetzt ausgebildet ist, eher verhindert, dass Magmen bis an die Oberfläche kommen“, sagt Dahm. Das könne sich aber im Verlauf der Zeit ändern. „Irgendwann könnte diese Veränderung dann auch wieder dazu führen, dass hier aktiver Vulkanismus entsteht“, ergänzt der Forscher.

Suche nach der Störungszone

Um das Spannungsfeld in der Erdkruste besser zu verstehen, will der Geophysiker zusammen mit tschechischen Kollegen fünf Bohrungen verteilt über die Erdbebenherde im Vogtland vornehmen. Über die seismischen Signale wollen sie die Klüfte und Störungen erkennen, an denen die Gase an die Erdoberfläche gelangen.

Und noch etwas möchten die Geowissenschaftler besser verstehen: „Wenn man sich eine Karte mit tektonischen Ereignissen von Mitteldeutschland ansieht, sticht einem sofort ins Auge, dass vom Vogtland bis nach Halle-Leipzig gehäuft Erdbebenereignisse auftreten. Wir vermuten deshalb, dass es hier eine von Nord nach Süd gerichtete Störungszone gibt“, erläutert GFZ-Forscher Dahm.

In der Region beschäftigen sich zwei andere Geowissenschaftler mit diesem Erdbebengürtel. Hundert Meter unter der Erde, im stillgelegten Kupferbergwerk Wimmelburg, haben Ivo Rappsilber vom Landesamt für Geologie Sachsen-Anhalt und Sigward Funke von der Universität Leipzig ein Seismometer installiert. Das hochsensible Messgerät, das Bodenerschütterungen erfasst, steht nicht ohne Grund so tief unter Tage: „Hier unten sind wir einfach viel besser vor Umwelteinflüssen geschützt als an der Erdoberfläche“, sagt Funke.

Spürbare Erschütterungen

Deshalb konnten die Geophysiker hier auch die letzten Erdbeben von 2015 und 2017 sehr gut messen. Mit Magnituden über drei richteten sie zwar keine Schäden an, konnten aber von der Bevölkerung deutlich gespürt werden. Und die Erdstöße weisen eine weitere Besonderheit auf, die die These von Torsten Dahm unterstützt: „Beide Erdbeben haben nach unseren Berechnungen in Tiefen von ungefähr 25 Kilometern stattgefunden und das ist schon recht ungewöhnlich für unsere Region“, sagt Rappsilber. „Das deutet auf sehr tiefliegende Strukturen hin. Da liegt der Verdacht nahe, dass das eine von Nord nach Süd gerichtete Schwächezone ist, auf der sich einerseits die tektonischen Beben im Raum Halle-Leipzig-Gera und andererseits auch die magmatisch gesteuerten Beben im Vogtland anordnen“, meint der Experte.

Um die Störungszone besser einzugrenzen, suchen die Geophysiker jetzt noch andere Standorte für ihre Seismometer. Denn obwohl die Erdbeben für Gebäude oder Menschen wahrscheinlich nicht gefährlich sind, können sie für sensible Messtechnik oder medizinische Geräte in der dicht industrialisierten Region um Leipzig durchaus gefährlich sein. Mit der Eingrenzung der tektonischen Störung hoffen die Geophysiker auch die Entstehung der Erdbeben besser zu verstehen – und sie vielleicht sogar eines Tages vorauszusagen.