Erdbeben ausgelöst durch überdruckführende, methanhaltige Flüssigkeit im Nordwesten des Sichuan-Beckens, China

Verborgene Kräfte unter unseren Füßen

Die meisten von uns halten Erdbeben für die Folge reibender tektonischer Platten. Doch tief unter der Oberfläche können eingeschlossene Flüssigkeiten still und leise Druck aufbauen, bis sie plötzlich Gestein aufbrechen und den Boden zum Beben bringen. Diese Studie konzentriert sich auf methanreiche Fluide mehr als vier Kilometer unter dem Nordwesten des Sichuan-Beckens in China. Anhand chemischer und struktureller Hinweise, die in winzigen Mineraladern eingeschlossen sind, zeigen die Autoren, dass extrem hoher Gasdruck allein Gestein brechen und lokale Erdbeben auslösen kann — und damit einen seltenen, direkten Einblick in eine unsichtbare Ursache seismischer Ereignisse liefert.

Ein Becken geformt durch Zusammengedrücktes und Hebung

Das Sichuan-Becken liegt am östlichen Rand des Tibetischen Plateaus, in einer Zone, in der die Kruste über viele zehn Millionen Jahre zusammengedrückt wurde. Als nahegelegene Gebirgsgürtel wie das Longmen-Gebirge emporgehoben wurden, drückten sie den Beckengrund nach unten und zur Seite und schufen damit die klassische Situation eines „Vorlandbeckens“. In diesem Umfeld wurden dicke Abfolgen aus Sandsteinen, Schluffsteinen und Kohle der triaszeitlichen Xujiahe-Formation begraben, gefaltet und von zahlreichen Verwerfungen und Klüften durchschnitten. Diese Gesteine beherbergen nicht nur bedeutende Gasreserven, sie bewahren auch zahlreiche Hinweise früherer Erdbeben, darunter Mikroverwerfungen, zerrissene Fragmente, verflüssigte Sandadern und zerstörte Zonen, die als Seismite bekannt sind.

Winzige Adern als Untergrunddruckmesser

Um zu verstehen, wie Fluide hier mit Erdbeben interagieren, untersuchten die Forscher Bohrkerne aus zwei tiefen Brunnen. Innerhalb dieser Kerne konzentrierten sie sich auf spezielle horizontale Klüfte, die von mehreren Generationen von Kalkadern gefüllt sind. Frühe Adern wuchsen als faserige Lagen parallel zur Schichtung des Gesteins, ein Muster, das bekannt dafür ist, bei bereits ungewöhnlich hohem Fluiddruck zu entstehen. Später wuchsen scharf kegelförmige Kalkadern in diese früheren Lagen hinein. Unter dem Mikroskop und bei Kathodolumineszenz-Aufnahmen konnte das Team die Abfolge rekonstruieren: Klüfte öffneten sich bei hohem Fluiddruck, Adern wuchsen und verschlossen sie teilweise, und dann öffneten neue Fluidpulse dieselben Klüfte wieder und vergrößerten sie.

Methan in mikroskopischen Taschen einfangen

Die stärksten Hinweise lieferten Fluidinklusionen — mikroskopische Taschen eingeschlossener Flüssigkeit in den jüngsten Kalkadern. Mit Laser-Raman-Spektroskopie zeigten die Autoren, dass viele Inklusionen fast reines Methan enthielten, manchmal mit winzigen Mengen festen Bitumens. Diese Methan-einzigen Inklusionen sind effektiv versiegelte Druckkapseln. Durch Messung der Verschiebung des Raman-Signals von Methan und in Kombination mit der Einschluss- bzw. Falletemperatur, die seltene koexistierende Wasserinklusionen aufzeichnen, berechnete das Team die ursprüngliche Gasdichte und den Druck zum Zeitpunkt der Bildung der Inklusionen. Die Ergebnisse zeigten extreme Drücke zwischen etwa 115 und 157 Megapascal — ungefähr das Zweifache oder mehr des normalen Drucks, der in dieser Versenkungstiefe während des Späten Jura zu erwarten wäre.

Aufbau bis zum Bruchpunkt

Die Studie setzt zusammen, wie sich ein solcher Überdruck entwickelte und was geschah, als er schließlich freigesetzt wurde. Im Laufe der Zeit schoben regionale Kompressionen aus dem Vorlandbecken methanreiche Fluide in versiegelte horizontale Klüfte der Xujiahe-Formation. Weil die umgebenden Gesteine stark kompaktiert und zementiert waren, konnten sie ungewöhnlich hohen inneren Fluiddruck aushalten, ohne sofort zu versagen. Während Methan weiterströmte, weiteten sich die Klüfte so weit, dass die kegelförmigen Kalkadern wachsen konnten, und die eingeschlossenen Fluide wurden zunehmend überdruckt. Schließlich überschritt der Druck das, was das Gestein tragen konnte. An Schwachstellen rissen die Klüfte plötzlich auf, wodurch die kegelförmigen Adern die zuvor faserigen Adern an der gegenüberliegenden Wand durchbohrten — ein eingefrorener Bericht über einen abrupten Druckabfall und den Verschluss der Kluft.

Vom stillen Gas zum bebenden Boden

Die Autoren argumentieren, dass solche plötzlichen Freisetzungen überdruckten Methans das lokale Spannungfeld gestört und lokalisierte Erdbeben ausgelöst haben würden. Diese Idee wird durch die Häufigkeit der spröden Deformationen und der Seismite in denselben Gesteinsschichten stark gestützt, die zeigen, dass Erdbeben wiederholt bereits verfestigte Gesteine nach ihrer Bildung betroffen haben. Kurz gesagt, die Gesteine der Xujiahe-Formation dokumentieren sowohl den Aufbau extremen Gasdrucks als auch die Narben der Beben, die seiner Freisetzung folgten. Für Laien lautet die Kernbotschaft: Manche Erdbeben werden nicht nur durch die langsame Bewegung der Platten angetrieben, sondern auch durch die rasche Entladung tief eingeschlossener, hochdruckführender Fluide wie Methan — eine unsichtbare Kraft, die ruhendes Gestein plötzlich zu einer Quelle seismischer Erschütterungen machen kann.

Zitation: Song, Y., Chen, Y., Zhao, Z. et al. Earthquakes induced by overpressure methane-bearing fluid in northwest Sichuan Basin, China. Sci Rep 16, 13572 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43747-7

Schlüsselwörter: Erdbeben, Methanüberdruck, Sichuan-Becken, flüssigkeitsinduzierte Seismizität, Vorlandbecken