Geologer från universitetet i Innsbruck kastar nytt ljus över en långvarig debatt om utlösningsmekanismen för stora bergskred. Sjöns lera i två alpina sjöar i Tyrolen avslöjar att sällsynta starka jordbävningar är den slutliga orsaken till flera, förhistoriska bergskred i östra Alperna. De branta klippsluttningarna förstördes av en serie förhistoriska jordbävningar, större än någon av de historiskt dokumenterade händelserna i regionen under de senaste ~1000 åren. Studien har nu publicerats i tidskriften Naturkommunikation .

Många branta dalar i de europeiska alperna visar resterna av stora stenskred, under vilken flera hundra miljoner kubikmeter stenar blir instabila, kollapsa och påverka allt på deras väg. "För de flesta av dessa, vi vet fortfarande inte hur de orsakas, eftersom dessa bergskred inträffade långt innan den skrivna historiens början i regionen för omkring 1000 år sedan, säger Patrick Oswald, Ph.D. student vid institutionen för geologi vid universitetet i Innsbruck och huvudförfattare till studien. "Nyfiket, många av dessa gamla bergskred inträffade tillsammans i klungor, vilket innebär att de finns i små regioner och har en ganska jämförbar ålder."

Detta gåtfulla mönster har förbryllat forskare under de senaste decennierna och underblåst några intensiva debatter. Vissa experter menar att plötsliga klimatförändringar kan försämra bergsluttningar mot instabila förhållanden, medan andra tror att kraftiga jordbävningar är den främsta orsaken. Sådana problem är notoriskt svåra att lösa, då studieobjektet — bergsluttningen — har rasat och inte längre kan utredas.

Därför, forskargruppen bestämde sig för att vända på perspektivet och sökte under vattnet efter svar på dessa frågor. "De olika sedimentlagren som år efter år avsätts på botten av våra sjöar och hav ger långsiktig information om klimatiska och ekologiska förhållanden, men registrera också störningarna som orsakats av kraftiga jordbävningar som inträffade för länge sedan, i det förhistoriska förflutna, " säger Michael Strasser, chef för arbetsgruppen för sedimentärgeologi vid institutionen för geologi och den österrikiska kärnanläggningen för vetenskaplig kärnanalys vid universitetet i Innsbruck.

Allvarliga förhistoriska jordbävningar

Geologerna fokuserade på två av Tyrolens mest massiva bergskred, Tschirgant och Fernpass. "Istället för att undersöka resterna av dessa bergskred i landskapet, vi borrade in i de leriga sedimentarkiven på botten av sjöarna Piburgersee och Plansee i regionen och sökte efter specifika spår som kunde berätta för oss när kraftiga jordbävningar ägde rum, " förklarar Jasper Moernaut från Institutionen för geologi, som ledde projektet. "Genom att jämföra jordbävnings- och bergskredrekonstruktionerna för de senaste 10, 000 år, vi kan utvärdera om dessa relaterar till varandra, eller inte."

Med hjälp av den senaste tekniken, såsom hydroakustisk profilering av sjöns underjordiska eller datortomografiska skanningar av de 8 meter långa sedimentkärnorna, forskarna hittade två olika typer av jordbävningsspår i sedimenten:Kraftiga seismiska skakningar har deformerat ytliga sediment på sjöarnas botten och även utlöst många undervattensleralaviner. Genom radiokoldatering av organiskt material i kärnorna, denna forskning upptäckte tio förhistoriska jordbävningar under de senaste 10, 000 år. Markskakningen i samband med dessa jordbävningar var starkare än för de som har drabbat regionen under de senaste ~1000 åren.

"Genom en noggrann utvärdering av historiska jordbävningsrapporter och jämförelse med de sedimentära avtrycken i sjöarna, vi uppskattade jordbävningens magnituder till M5,5 till 6,5, säger Christa Hammerl, en historisk seismolog vid det österrikiska centralinstitutet för meteorologi och geodynamik. "Eftersom jordbävningarna i östra Alperna inträffar på bara några kilometers djup, sådana jordbävningar kan orsaka betydande skador på infrastrukturen och det naturliga landskapet."

Bergskredkluster utlösta av jordbävningar

Slående, åldrarna för två extraordinära kraftiga jordbävningar sammanfaller mycket väl med åldrarna för flera stora bergskred runt 3, 000 och 4, 100 år sedan. Denna åldersslump lät geologerna dra slutsatsen att extrema seismiska skakningar i slutändan utlöste bergskred vid dessa tider, lösa debatten om orsaken till bergskredkluster i regionen. Sedan dess, inga stora bergskred eller sådana extraordinära kraftiga jordbävningar drabbade området. Resultaten indikerar också att en nära följd av minst fem allvarliga jordbävningar föregick bergsluttningens kollapser vid cirka 3, 000 år sedan.

"Därför, vi föreslår att seismiska skakningar inte bara kan utlösa bergskred, men kan också gradvis försämra bergsluttningarna mot deras kritiska tipppunkt, " förklarar Michael Strasser. "Med all denna nya information, utmaningen ligger nu i implementeringen för att bättre bedöma framtida jordbävnings- och bergskredrisker i de tätbefolkade alpdalarna. En adekvat mildrande av händelser med så låg sannolikhet men stor påverkan utgör en stor utmaning. Kunskap om dessa tidigare händelser kan hjälpa till att bättre förstå förekomsten av jordbävningar och ge nyckelinformation för att bedöma framtida jordbävnings- och bergskredrisker."