Wie Überschall-Erdbeben funktionieren – und warum sie heftiger zuschlagen

Der seismische Überschallknall

Die meisten Erdbeben sind schon erschreckend genug. Aber eine seltene Art von Beben lässt den Boden schneller aufbrechen, als sich seine eigenen seismischen Wellen ausbreiten können – wodurch ein Schockwelleneffekt entsteht, der dem Durchbrechen der Schallmauer durch ein Flugzeug ähnelt. Dies sind Überschall-Erdbeben, und Seismologen glauben zunehmend, dass sie eine größere Gefahr darstellen, als Standardmodelle annehmen.

Bei einem typischen Erdbeben bewegt sich die Bruchfront – die vordere Kante des Bruchs entlang einer Verwerfung – mit etwa 80 bis 90 Prozent der lokalen Scherwellengeschwindigkeit, etwa 3 Kilometer pro Sekunde in der Erdkruste. Ein Überschall-Erdbeben überschreitet diese Schwelle und erreicht manchmal Kompressionswellengeschwindigkeiten von fast 5–6 km/s, oder etwa 18.000 Kilometer pro Stunde.

Wie sich ein Mach-Kegel unter der Erde bildet

Wenn ein Bruch seine eigenen Scherwellen überholt, passiert etwas Dramatisches. Die seismische Energie staut sich zu einer kegelförmigen Wellenfront auf, die als Mach-Kegel bezeichnet wird – das unterirdische Äquivalent eines Überschallknalls. Für alle, die sich innerhalb der Grundfläche dieses Kegels an der Oberfläche befinden, treffen die Wellen des gesamten Bruchs fast gleichzeitig ein, anstatt sich mit der Zeit auszubreiten.

Das Ergebnis ist eine Erschütterung, die doppelt so stark sein kann wie bei einem Unterschall-Beben der gleichen Magnitude, konzentriert in einem schmalen Korridor entlang der Verwerfung. Gebäude weit vom Epizentrum entfernt, die normalerweise keinen ernsthaften Schaden erleiden würden, können stattdessen heftige, konzentrierte Bodenbewegungen erfahren.

Welche Verwerfungen werden zu Überschall-Verwerfungen?

Nicht jede Verwerfung kann diesen Effekt erzeugen. Eine im Seismological Research Letters veröffentlichte Studie zeigt, dass Überschall-Brüche überwiegend an Blattverschiebungen auftreten – wo zwei Krustenblöcke horizontal aneinander vorbeigleiten. Die Verwerfung muss lang, relativ gerade und "ausgereift" sein, was bedeutet, dass sich über viele Erdbebenzyklen hinweg erhebliche Spannungen aufgebaut haben.

Eine globale Untersuchung großer Blattverschiebungs-Erdbeben über Magnitude 6,7 ergab, dass etwa 14 Prozent über einen Zeitraum von 20 Jahren Überschallgeschwindigkeiten erreichten – weitaus häufiger als Wissenschaftler einst annahmen.

Bekannte Kandidaten sind:

• Die San-Andreas-Verwerfung in Kalifornien – das Erdbeben von San Francisco im Jahr 1906 war wahrscheinlich ein Überschall-Erdbeben
• Die Nordanatolische Verwerfung in der Türkei, die mit mehreren verheerenden Überschall-Ereignissen in Verbindung gebracht wird
• Die Sagaing-Verwerfung in Myanmar, wo das Erdbeben der Magnitude 7,7 im Jahr 2025 über 450 km mit Überschallgeschwindigkeit aufbrach

Warum es für die Sicherheit wichtig ist

Die aktuellen Bauvorschriften und seismischen Gefahrenkarten gehen weitgehend von Unterschall-Bruchgeschwindigkeiten aus. Wenn Überschall-Ereignisse häufiger auftreten als erwartet, können Strukturen im Mach-Kegel-Korridor Kräften ausgesetzt sein, denen sie nie standhalten sollten.

Die Erdbebensequenz in der Türkei und Syrien im Jahr 2023, bei der mindestens 58.000 Menschen ums Leben kamen, umfasste Überschall-Segmente. Forschungen der UCLA zum Erdbeben in Myanmar im Jahr 2025 zeigten drei verstärkende "Superfaktoren" – darunter die Überschallausbreitung –, die die Zerstörung weit über die typischen Vorhersagen hinaus verstärkten.

Seismologen fordern nun aktualisierte Baustandards, die Überschall-Erschütterungen berücksichtigen, insbesondere entlang bekannter Verwerfungs-"Superhighways", wo die Bedingungen für extreme Bruchgeschwindigkeiten günstig sind.

Erkennung und Vorbereitung

Die Echtzeit-Identifizierung von Überschall-Erdbeben bleibt eine Herausforderung. Wissenschaftler verlassen sich auf dichte Seismometernetzwerke, Satellitenradar und – in einem neueren Durchbruch – sogar auf CCTV-Aufnahmen, die eine Verwerfung zeigten, die sich während des Ereignisses in Myanmar in 1,3 Sekunden um 2,5 Meter verschob. Fortschrittliche Simulationen modellieren nun, welche Verwerfungssegmente am wahrscheinlichsten zu Überschall-Verwerfungen werden, und helfen so, gezielt dort verstärkte Infrastruktur zu schaffen, wo sie am dringendsten benötigt wird.

Da die Überwachung verbessert wird und mehr Überschall-Ereignisse dokumentiert werden, hoffen Seismologen, Frühwarnsysteme zu entwickeln, die in der Lage sind, das erhöhte Risiko in Echtzeit zu erkennen – und den Gemeinden im Weg des Mach-Kegels wertvolle zusätzliche Sekunden zu geben, um Schutz zu suchen.