Wie Risse in der Erdkruste entstehen – Erdbeben verstehen
Im Rahmen des Projekts "Laboratory earthquakes: dynamic shear cracks in heterogeneous frictional interfaces" (Earthcracks) wurden experimentelle, theoretische und numerische Methoden zur Beurteilung von Reibung, Rissinitiierung und Rissausbreitung bei Erdbeben aus einer fachübergreifenden physikalisch-geologischen Sicht eingesetzt. Die Forscher entwickelten und realisierten einen Versuchsaufbau, der eine seismische Verschiebung unter stark kontrollierten Laborbedingungen nachahmte. Sie arbeiteten mit Hochgeschwindigkeitskamera-Aufnahmeverfahren und digitalen Bildkorrelationsverfahren, um den Übergang von statischer (stehender) zu kinetischer (bewegter) Reibung an der Verschiebungsgrenzfläche zu untersuchen. Danach entwickelten sie eine theoretische Analyse für eine reibungsinduzierte Grenzflächenasymmetrie bei einem Stick-Slip-Effekt und numerische Methoden zum Verständnis von Grenzflächenbedingungen, Spannungsaufbau und nachfolgender Rissausbreitungsdynamik. Das Projekt führte zu zahlreichen wichtige Ergebnissen und die Forscher konnten, entgegen der landläufigen Meinung, feststellen, dass eine Reibungsgrenzfläche sehr uneinheitlich ist. Die Verwendung einer tangentialen Kraft verstärkt die Asymmetrie der Druckverteilung an der Grenzflächenoberfläche. Des Weiteren sind die nachfolgenden, spannungsinduzierten Inhomogenitäten viel wichtiger als die Asymmetrien in der natürlichen Geometrie bezüglich der Rissinitiierung und -ausbreitung. Zu den Projektergebnissen verfasste das Earthcracks-Team neun Artikel und hielt sechs Vorträge zu Riss- und Reibungsthemen in der Physik und in der Geologie. Dem Forschungsleiter wurde eine Festanstellung in der Forschung bei CNRS (Frankreich) vor Abschluss seines Stipendiums angeboten. Das Earthcracks-Projekt hat unser Verständnis darüber, wie Risse in der Erdkruste während eines Erdbebens entstehen und wie sich die Erdkruste bewegt, wesentlich verbessert und ermöglichte einem neuen Wissenschaftler auf diesem Gebiet eine umfassende Einarbeitung und Praxis.
