20. Erdbeben und Reibung

Auch tektonische Dynamik kann als ein Teil der Tribologie angesehen werden. Die Erdkruste besteht aus tektonischen Platten, die sich aufgrund der Konvektion in dem oberen Mantel relativ zu einander langsam bewegen. Auf der Zeitskala von Millionen von Jahren bestimmen diese Bewegungen die Struktur der Erdoberfläche. Auf der kurzen Zeitskala sind sie Ursache für Erdbeben. Reibungsmodelle finden Anwendung sowohl zur Beschreibung der Dynamik einzelner Bruchstellen als auch zur Beschreibung der Erdkruste als ein granulares Medium. Modelle für Mechanismen von Erdbeben beruhen auf der grundlegenden Beobachtung, dass Erdbeben nicht als Ergebnis einer plötzlichen Bildung und Ausbreitung eines neuen Risses in der Erdkruste entstehen. Vielmehr finden sie infolge eines plötzlichen Gleitens entlang einer bereits existierenden Bruchzone statt. Das wird unter anderem dadurch bestätigt, dass die Spannungsabnahme infolge eines Erdbebens (einige MPa) viel kleiner als die Festigkeit der Gesteine ist. Erdbeben sind daher eher ein reibungsphysikalisches als ein bruchmechanisches Phänomen. Spätestens seit der Arbeit von Brace und Byerlee ist es allgemein anerkannt, dass Erdbeben als Stick-Slip-Instabilitäten zu verstehen sind.