Plötzlich passiert es, und die Folgen können katastrophal sein. Erdbeben verunsichern, machen Angst. Weil sie nicht vorausgesagt werden können, Leid und Zerstörung verursachen. Und die bange Frage: Wann ist es wieder so weit?
Doch je länger ein verheerendes Erdbeben zurückliegt, desto mehr tritt diese Frage in den Hintergrund. Auch in der Schweiz, wo es verglichen mit anderen Weltregionen eher selten zu starken Erdbeben kommt.
Energie in Wellenform
Dass man die Gefahr nicht vergessen sollte, lehrt die Vergangenheit. Zwölf dokumentierte Beben mit grossen Schäden und Todesopfern haben sich hierzulande seit dem 13. Jahrhundert ereignet.
Am stärksten betroffen sind das Wallis und Basel, weil es dort die grössten Störungen im Untergrund gibt. Was aber ist da unten gestört? Ist das Gestein in der Tiefe gebrochen, entstehen Bruchflächen.
Entlang solcher Flächen entladen sich Spannungen, die sich mit der Zeit aufgebaut haben. Die Gesteinsblöcke geraten dann ruckartig in Bewegung, schrammen gegeneinander. Die dabei freigesetzte Energie breitet sich wellenförmig aus und wird als Beben wahrgenommen. Geschieht das im Wasser, können Tsunami-Wellen entstehen.
Hohe Anforderungen an Sicherheit
Die Erdkruste ist zerbrochen in viele grosse und kleine Platten. Wie Eisschollen auf dem Wasser treiben sie auf dem zähflüssigen Erdmantel und kollidieren bisweilen miteinander. Das geschieht in Zeitlupe. Die Platten bewegen sich etwa so langsam, wie Fussnägel wachsen.
Der Zusammenstoss der europäischen und der afrikanischen Kontinentalplatte hat nicht nur die Alpen aufgefaltet. Er ist auch die Hauptursache der Erdbeben in der Schweiz. Das Aufeinandertreffen der Platten erzeugt im Untergrund enorme Spannungen, die sich entlang von Brüchen im Gestein eben urplötzlich entladen.
Bebt die Erde stark, geraten Bauwerke ins Wanken. Dabei können sie beschädigt werden. Und von manchen Bauten kann selbst eine Gefahr ausgehen bei einem Erdbeben.
Daher haben zum Beispiel Staudämme oder Kernkraftwerke besonders hohe Sicherheitsanforderungen zu erfüllen. Die Schweizer Atomkraftwerke müssen Erdbeben standhalten, die sich statistisch gesehen einmal in 10’000 Jahren ereignen können. Laut dem Eidgenössischen Nuklearsicherheitsinspektorat (Ensi) haben die Kraftwerksbetreiber den Nachweis dafür erbracht.
Hohlräume werden verschlossen
Und wie sieht das beim Tiefenlager für radioaktive Abfälle aus? Im Gebiet Haberstal bei Stadel im Zürcher Unterland soll der Zugang zum Tiefenlager gebaut werden. Die oberirdischen Gebäude dort müssen die gleich strengen Auflagen punkto Erdbeben erfüllen wie Kernkraftwerke oder das Zwischenlager für radioaktive Abfälle in Würenlingen. Diese Bauwerke verschwinden wieder, sobald das Lager in der Tiefe verschlossen wird. Ab dem Zeitpunkt endet auch die Betriebssicherheit, und die Langzeitsicherheit beginnt.
Das bedeutet, dass die Sicherheitssysteme fortan passiv funktionieren müssen. Dabei schliesst der dichte Opalinuston die radioaktiven Abfälle ein. Die Bauwerke im Untergrund – die Lagerstollen und -kavernen – sind ab dann verfüllt, sodass es keine Hohlräume mehr gibt.
Intuitiv, aber falsch
Eine Million Jahre: So lange müssen die radioaktiven Abfälle gelagert werden, bis sie auf ein für Mensch und Umwelt ungefährliches Mass zerfallen sind. Doch in dieser langen Zeit sind starke Erdbeben sehr wahrscheinlich – was geschieht dann in der Tiefe?
Erstaunlicherweise weit weniger, als man denkt. Erdbeben entstehen im Untergrund, mehr oder weniger tief. Intuitiv geht man folglich davon aus, dass die Erschütterung im Tiefenlager stärker sei, weil das Lager ja näher am Ursprungsort des Bebens liegt.
Dass dem nicht so ist, veranschaulicht ein Vergleich. Ein kleiner Turm aus Bauklötzen auf einem Holztisch stürzt ein, wenn man an dem Tisch ruckartig zieht. Die freistehenden Klötze geraten in seitliche Schwingungen, also ins Wanken.
Anders ist das im Untergrund. Da ist das Bauwerk, also zum Beispiel der Lagerstollen, in das Gestein eingebettet – wie der gepolsterte Inhalt in einem Paket. Der allseits von Fels umgebene Stollen steht nicht frei, sodass er bei einem Beben mitschwingt.
Geschützt in grosser Tiefe
Das ist nicht nur Theorie, sondern auch beobachtete Realität. So wurden zum Beispiel nach starken Erdbeben in Kalifornien, Alaska und Japan zahlreiche Tunnels untersucht – das Resultat: In den Untertagebauten gab es keine oder nur kleine Schäden.
Eindrücklich und tragisch zugleich ist das Beispiel eines Bebens von 1976 in China. Während rund 80 Prozent der Häuser an der Erdoberfläche zerstört wurden und mehrere hunderttausend Menschen starben, gab es im Untergrund kaum Schäden. So haben von den 30’000 Bergleuten in 800 Metern Tiefe alle überlebt.
Den Beben lange getrotzt
In seiner rund 175 Millionen Jahre alten Geschichte hat der Opalinuston viele schwere Erdbeben überstanden. Und dabei ist das Tongestein sehr dicht geblieben. Das zeigt sich zum Beispiel daran, dass sich in den Poren des Gesteins noch immer sehr altes Meerwasser befindet.
Dank der Tonminerale quillt der Opalinuston auf, sobald über einen Riss Wasser ins Gestein eindringt. Durch das Aufquellen werden solche Risse wieder verschlossen. Dass der Opalinuston danach wieder so dicht ist wie vor der Rissbildung, das hat die Nagra in mehreren Experimenten gezeigt.
Mit dem Schlimmsten rechnen
Und trotzdem geht die Nagra vom Schlimmsten, ja Unvorstellbaren aus: Dass ein starkes Erdbeben zu Rissen quer durch die Stollen des Tiefenlagers führt und Wasser ins Lager gelangt. Auf diese Weise könnten strahlende Teilchen – sogenannte Radionuklide – ins Grundwasser gelangen.
Auch auf der Basis solcher Worst-Case-Szenarien hat die Nagra ihre Sicherheitsanalysen durchgeführt. Die Berechnungen zeigen, dass selbst dann der gesetzliche Grenzwert eingehalten würde.
Erdbeben an der Oberfläche können also zu schweren Schäden an Bauwerken führen. Entsprechend streng sind die gesetzlichen Auflagen für Nuklearanlagen. Im tiefen Untergrund hingegen sind Bauwerke wie Stollen oder Tunnels gewissermassen von Natur aus gut geschützt vor Erdbeben.
Titelfoto: iStock / iStock-Fotografie-ID: 923504666
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