Erdbeben sind die laute Art, wie eine Verwerfung Spannung abbaut. Es gibt auch eine leise: Gestein kann über Stunden, Tage, mitunter Monate aneinander vorbeigleiten, ohne dass ein Seismometer etwas davon mitbekommt. Genau diese stillen Bewegungen hat ein Team um Zahra Zali vom GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung in Potsdam jetzt in großer Zahl sichtbar gemacht – mit Hilfe eines selbstlernenden Algorithmus und Messdaten, die seit Jahren vorlagen, aber niemand entziffern konnte. Die Ergebnisse stehen in Nature Communications.

Untersucht haben die Forschenden den Abschnitt bei Parkfield, einem Ort auf halber Strecke zwischen San Francisco und Los Angeles, der direkt auf der San-Andreas-Verwerfung liegt und seit Jahrzehnten als Freiluftlabor der Erdbebenforschung dient. Trotz dieses dichten Messnetzes blieben die langsamen Bewegungen bislang weitgehend unsichtbar. Ihre Signale sind winzig und verschwinden zwischen langfristigen Verformungstrends, Wettereinflüssen und dem Rauschen der Geräte.

Zalis Team wertete rund acht Jahre kontinuierlicher Daten von vier Bohrloch-Dehnungsmessern aus, aufgezeichnet zwischen 2009 und 2016. Diese Instrumente registrieren kleinste Verformungen der Erdkruste und schließen damit eine Lücke zwischen dem, was Seismometer und GPS-Sensoren erfassen können. Statt nach vorher definierten Signalformen zu suchen, lernte das Modell direkt aus dem Datenstrom und gruppierte ähnliche Verformungsmuster. „Künstliche Intelligenz ermöglichte es uns, Muster zu erkennen, die sonst unbemerkt geblieben wären“, erklärt Zali.

Was die Maschine fand

Herausgekommen ist der erste Katalog kurzer, nur wenige Stunden dauernder Langsambeben für Parkfield, erstellt allein aus fortlaufenden Dehnungsmessungen. Dutzende solcher Ereignisse tauchten auf. Unabhängige Messungen benachbarter Kriechmesser stützten den Befund. Ort und Richtung der Bewegung passen zum Bild der Verwerfung: geringe Tiefe, rechtsseitiger Versatz.

Der eigentlich interessante Teil kam beim Vergleich mit der Seismik. Auf die stillen Rutschungen folgte systematisch vermehrt eine besondere Klasse schwacher Erschütterungen, sogenannte niederfrequente Erdbeben – gezählt wurden solche im Umkreis von zehn Kilometern und bis zu zwanzig Kilometern Tiefe. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass diese Erdbeben in Zeitlupe keine isolierten Phänomene sind“, sagt Ko-Autorin Patricia Martínez-Garzón vom GFZ; das langsame Gleiten spiele eine wichtige Rolle dabei, wie sich Spannungen entlang aktiver Verwerfungen entwickeln.

Damit ist kein Erdbeben vorhergesagt. Der US-amerikanische Geologische Dienst hält bis heute fest, dass niemand starke Beben vorhersagen kann. Was die Studie liefert, ist etwas Grundlegenderes: eine Methode, um einen bisher kaum messbaren Teil des Erdbebenzyklus überhaupt zu beobachten – und ein Hinweis darauf, wo man nach echten Frühzeichen suchen müsste. An der Studie beteiligt waren neben dem GFZ auch David Mencin von EarthScope und Gregory C. Beroza von der Stanford University. Dehnungsmesser stehen auch an anderen Verwerfungen weltweit; die Daten liegen bereits vor.