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StartseiteForschung aktuellWenn Sandsteine singen19.01.2015

GeologieWenn Sandsteine singen

Sie bilden den Hintergrund zahlloser Computerbildschirme: die Sandsteinbögen des Arches-Nationalparks in Utah. Eine Million Menschen bewundern jährlich die weitgespannten, oft fragilen Gebilde inmitten der Wüste und wandern dabei oft direkt unter ihnen durch oder an ihnen vorbei. Deshalb wollen Geologen herausfinden, ob diese Gebilde auch halten.

Von Dagmar Röhrlich

Der filigrane Landscape Arch im Arches-Nationalpark (Utah) nähert sich wohl dem Ende seiner "Lebenszeit" (Jeffrey Moore, University of Utah)
Der filigrane Landscape Arch im Arches-Nationalpark (Utah) nähert sich wohl dem Ende seiner "Lebenszeit" (Jeffrey Moore, University of Utah)

Es geschah in der Nacht zum 5. August 2008: Im Arches-Nationalpark in Utah brach der Wall Arch zusammen - ein Sandsteinbogen, hoch wie ein dreistöckiges Haus, der wohl massiver wirkte, als er war. Sein Zusammenbruch an sich ist nicht ungewöhnlich. Irgendwann wird jeder dieser weltberühmten Bögen Opfer von Erosion und Schwerkraft. Problematisch wird es jedoch, wenn Menschen betroffen sind:

"Um einmal eine Vorwarnung zu ermöglichen, nehmen wir mit sehr kompakten Seismometern die Schwingungen der Gesteinsbögen auf. Wir erfassen also für den vermessenen Bogen die Resonanzeigenschaften. Die hängen unter anderem von seiner Masse und seinen mechanischen Eigenschaften ab. Ändert sich ein Parameter, etwa, weil neue Risse entstehen, sollten wir das indirekt durch Veränderungen in den Resonanzeigenschaften erkennen."

Das Prinzip sei aus dem Bauingenieurwesen altbekannt, man erweitere es nun auf Felsen, erklärt Jeff Moore von der University of Utah in Salt Lake City. Und so stellen die Geologen für ihre zerstörungsfreie Untersuchungen Neigungsmesser, Temperaturfühler und etwa bechergroße Seismometer auf einem Bogen ab. Die zeichnen mindestens eine Stunde lang selbst kleinste Bewegungen im Gestein auf - das "seismische Rauschen":

"Zu diesem seismischen Rauschen tragen viele Quellen bei: die Meereswellen etwa, selbst bei uns in Utah. Wir hören ferne Erdbeben ebenso wie vorübergehende Menschen. Vor allem aber ist es der Wind."

Dieses seismische Rauschen lässt sich hörbar machen. Hier schwingt eine der Berühmtheiten des Nationalparks im Wind: der weitgespannte, filigrane Landscape-Arch. Er ist 88 Meter lang, aber nur zwei Meter breit, und hat wohl keine lange Zukunft mehr. Derzeit liegt seine Eigenfrequenz bei rund 1,8 Hz, also 1,8 Schwingungen pro Sekunde. Sollten neue Risse entstehen, müsste diese Eigenfrequenz abfallen:

"Unsere Methode arbeitet relativ. Wir erfassen derzeit die Ausgangsdaten der Bögen, also den Istzustand. Durch den Vergleich mit diesen Ist-Daten können wir dann bei künftigen Messungen beurteilen, ob in der Zwischenzeit beispielsweise ein Erdbeben oder ein Unwetter die Stabilität der Bögen verändert hat."

Wird ein Bogen instabil, müsste die Umgebung sicherheitshalber gesperrt werden. Und auch wenn die Geologen ihre Methode anhand der Sandsteinbögen entwickeln, so sei sie doch sehr viel breiter einsetzbar, erklärt Jeff Moore. Für Felstürme eigne sie sich ebenso wie für Bergrutsche, für den Einsatz über Tage genauso wie in einer Mine.

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