Ein Mal im Jahr reist die Schweizer Geophysikerin Sabrina Metzger zur geophysikalischen Feldarbeit nach Island. Dort tritt das untermeerische Gebirge, der so genannte Mittelatlantische Rücken, über die Wasseroberfläche und macht die Insel deshalb zu etwas Besonderem.

Halb Europa, halb Amerika

Am Mittelatlantischen Rücken bewegen sich die tektonische Platte Amerikas und die Eurasiens mit einer Geschwindigkeit von etwa zwei Zentimetern pro Jahr auseinander. Die Ränder der beiden Platte ziehen sich quer durch die Insel, die somit je zur Hälfte aus eurasischer beziehungsweise amerikanischer Kruste besteht. Unter der Insel wölbt sich der Erdmantel weit zu den Krustenplatten hinauf. Das Magma hat somit einen leichten Weg, durch Risse in der Kruste an die Oberfläche zu gelangen und speist so über 100 aktive Vulkane. Weil sich die Platten auseinander bewegen, kann die ozeanische Kruste zerbrechen, es bilden sich Störungen. Da sich die Bruchflächen der Störungen relativ zueinander bewegen, können sie sich ineinander verhaken und in der Kruste entstehen Spannungen. Wenn sich diese ruckartig lösen, kommt es zu einem Erdbeben.

Eine der Störungszonen, die so genannte Húsavík-Flatey-Störung, verläuft mitten durch die 2500-Seelen-Gemeinde Húsavík – «was für Island fast eine grosse Stadt ist», sagt Metzger. Diese Störungszone formte die malerische Bucht, an der sich einst ahnungslos Wikinger ansiedelten. Metzger untersucht für ihre Doktorarbeit in der scheinbar idyllische Umgebung die Oberflächendeformationen, die durch die Bewegungen an der Störung entstehen.

Die Stärke des grösstmöglichen Erbebens bestimmen

Die Wissenschaftlerin möchte genau wissen, was an dieser Störungszone passiert. Dafür will sie unter anderem das genaue Ausmass der Bruchzone und die Rate, mit der sich die Platten relativ zueinander verschieben, herausfinden. Hierfür muss sie mit Hilfe von GPS-Daten und InSAR-Interferogrammen ermitteln, wie weit die Verwerfung in die Tiefe reicht. «InSAR ist eine junge Technik, mit der ich die Wellenphasen-Informationen zweier Satellitenbilder, die genau denselben Bildausschnitt, aber in einem zeitlichem Abstand von mehreren Monaten zeigen, vergleichen kann», erläutert Metzger. Hat sich während dieser Zeitspanne die Oberfläche durch tektonische Bewegungen, etwa Verschiebungen oder Vertikalbewegungen verändert, sind die Phasen der reflektierten Signale nicht mehr deckungsgleich.

Die Wissenschaftlerin kann durch InSAR Veränderungen in der Oberfläche im Millimeterbereich erfassen. Auch die GPS-Messungen rund um die Störungszone, für welche die ETH Zürich in Kooperation mit dem Meteorologischen Dienst Islands zehn Stationen installierte, messen ihre Position auf den Millimeter genau. Mit beiden Datensätzen kann Metzger die Oberfläche modellieren und so auf die Tiefe der Bruchzone und die relative Geschwindigkeit, mit der sich diese verschiebt, schliessen.

Zudem kann sie darüber abschätzen, welche maximale Stärke ein künftiges Erdbeben in der Region erreichen kann. Das letzte starke Erdbeben an dieser Störungszone fand 1872 statt, seither ist es verdächtig ruhig. «Eigentlich ist hier ein Erdbeben längst fällig», sagt Metzger. Neben den wissenschaftlichen Erkenntnissen über diese bis anhin nur wenig erforschte Störungszone wird die Studie dazu dienen, die Gefahren für die Region einzuschätzen. Für die Bewohner von Húsavík ist das derzeit von besonderem Interesse, da ein Hochenergiewerk zur Aluminiumherstellung geplant ist.

Geschichten aus Saudi Arabien

Derzeit weilt Metzger jedoch als Gastwissenschaftlerin in Saudi Arabien, an der neu gegründeten King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), denn ihr Betreuer, der isländische Geophysiker Sigurjón Jónsson, wechselte von der ETH Zürich als Assistenzprofessor an die KAUST. Von dort wird Sabrina Metzger in den kommenden Wochen in der neuen ETH-Life-Rubrik «Globetrotter» über ihre Erfahrungen berichten. Metzger wird aber rechtzeitig wieder zurück sein, um auch diesen Sommer nach Island zu reisen. Dort soll sie die GPS-Stationen wieder auf Vordermann bringen und sich mit den Wissenschaftlern des Icelandic Met Office (IMO), dem Meteorologischen Dienst und Erdbebendienst von Island, austauschen. Das IMO kümmert sich im Schadensfall um die GPS-Stationen und speichert täglich die GPS-Daten der Messgeräte auf einen Server, von dem sie Metzger jederzeit online herunterladen kann.

Sabrina Metzger

Sabrina Metzger hat an der ETH Zürich Interdisziplinäre Naturwissenschaften studiert. Nachdem sie anschliessend beim Schweizerischen Erdbebendienst für ein Jahr bei einem Projekt mitarbeitete, bei dem Mikrobeben in der Nähe des im Bau stehenden Gotthard-Basis-Tunnel untersucht wurden, wechselte sie zur Spectraseis Technologie AG, ein Spin-off der Uni Zürich. Im Frühjahr 2008 kehrte sie an die ETH zurück, um am Institut für Geophysik zu promovieren.