Zwei der gefährlichsten Erdbebenzonen der Welt könnten gemeinsam losbrechen. Meeressedimente aus 3.100 Jahren zeigen, dass die Cascadia-Subduktionszone vor der Nordwestküste der USA und der nördliche San-Andreas-Graben in Kalifornien mehrfach kurz nacheinander gerissen sind. In mindestens drei Fällen in den vergangenen 1.500 Jahren lagen nach Einschätzung der Forscher nur Minuten bis Stunden zwischen den Beben. Einer davon war das gewaltige Cascadia-Beben des Jahres 1700.
An der Westküste Nordamerikas treffen zwei sehr unterschiedliche Plattengrenzen aufeinander. Nördlich von Kap Mendocino in Kalifornien tauchen die ozeanische Juan-de-Fuca- und die Gorda-Platte unter den nordamerikanischen Kontinent ab. Diese Cascadia-Subduktionszone erstreckt sich über mehr als 1.000 Kilometer bis nach British Columbia und kann Erdbeben der Magnitude 9 oder stärker auslösen, gefolgt von Tsunamis, die ganze Ozeane überqueren. Südlich von Kap Mendocino übernimmt der San-Andreas-Graben die Rolle der Plattengrenze. Dort gleiten die Pazifische und die Nordamerikanische Platte seitlich aneinander vorbei, was ebenfalls schwere Beben erzeugt, wie die Zerstörung von San Francisco im Jahr 1906 zeigte. Lange galten die beiden Systeme als getrennte Gefahrenquellen. Eine Studie von Geologen um Chris Goldfinger von der Oregon State University stellt diese Sicht nun infrage. Sie erschien bereits im Herbst 2025 im Fachjournal Geosphere und wird derzeit erneut breit diskutiert.
Der Ausgangspunkt der Studie war ein Versehen. Bei einer Forschungsfahrt im Jahr 1999 bohrte das Team Sedimentkerne aus dem Meeresboden vor Oregon und Nordkalifornien, als ein Navigationsfehler das Schiff rund 90 Kilometer südlich von Kap Mendocino in die Region des San-Andreas-Grabens führte. Statt den Umweg abzubrechen, entnahmen die Forscher auch dort einen Bohrkern. Dieser enthielt eine Überraschung, wie die Oregon State University in ihrer Mitteilung zur Studie schildert. Untersucht wurden sogenannte Turbidite, Ablagerungen aus unterseeischen Schlammlawinen, die häufig von starken Erdbeben ausgelöst werden. In der Regel setzt sich darin zuerst grobes Material ab und darüber allmählich feineres. In dem Kern fanden die Forscher jedoch immer wieder die umgekehrte Reihenfolge: unten feines Sediment, darüber abrupt eine dickere, gröbere Schicht.
Goldfinger und seine Kollegen deuten diese umgekehrten Schichtpaare als Doppelereignisse. Ein großes Cascadia-Beben löste demnach zunächst eine Schlammlawine aus, deren feines Material sich absetzte. Kurz darauf folgte ein Beben am nördlichen San-Andreas-Graben, dessen Lawine eine gröbere Schicht obenauf legte. Das Muster zog sich über Jahrtausende durch die Kerne und erschien den Forschern zu regelmäßig, um Zufall zu sein. Insgesamt werteten sie Bohrkerne aus einem Zeitraum von 3.100 Jahren aus. In dieser Zeit hinterließ der südliche Teil der Cascadia-Zone 18 große Turbiditschichten, der nördliche San-Andreas-Graben 19. Zehn dieser Paare stimmen im Alter eng überein. Mehr als die Hälfte der Ablagerungen auf beiden Seiten des Tripelpunkts von Mendocino entstand im Rahmen der Genauigkeit der Radiokarbondatierung gleichzeitig. Alternative Erklärungen wie Nachbebenserien oder rein strömungsbedingte Effekte halten die Autoren für weniger wahrscheinlich.
Besonders gut belegt ist das Doppelereignis um das Jahr 1700. Im Januar jenes Jahres erschütterte ein Cascadia-Beben der Magnitude um 9 die Küste, sein Tsunami erreichte sogar Japan und ist dort in historischen Aufzeichnungen dokumentiert. Die Sedimentkerne zeigen, dass zur selben Zeit auch der nördliche San-Andreas-Graben brach, mit einer geschätzten Magnitude von 7,9. Unterstützt wird diese Deutung durch Befunde an Land, unter anderem am Lake Merced bei San Francisco, wo Baumringe ein Beben auf die Jahre 1698 bis 1700 datieren. Für die Forscher ist dies einer von drei Fällen in den vergangenen 1.500 Jahren, in denen beide Systeme mutmaßlich nur Minuten bis Stunden nacheinander rissen. In den meisten anderen Fällen lässt sich der zeitliche Abstand nicht genau bestimmen. Goldfinger selbst betonte später, dass die Abstände stark schwanken könnten, von Minuten bis zu Jahrzehnten.
Die Folgen eines solchen Szenarios wären dramatisch. Ein großes Cascadia-Beben allein würde bereits Städte wie Seattle, Portland und Vancouver schwer treffen und einen Tsunami an der gesamten Küste auslösen. Bricht kurz darauf auch der nördliche San-Andreas-Graben, stünde zusätzlich die Region San Francisco vor einer Katastrophe, während Rettungskräfte, Hilfsgüter und Notfallpläne bereits im Norden gebunden wären. Goldfinger formulierte es so, dass das gefürchtete große Beben in Cascadia nicht einmal das schlimmste denkbare Szenario sei. Die Autoren sprechen von einer teilweisen Synchronisation der beiden Verwerfungssysteme: Spannungen, die ein Beben freisetzt, könnten das andere System so stark belasten, dass es ebenfalls reißt. Wie mächtig solche Kräfte wirken, zeigt auch die Geschichte in Mitteleuropa, wo das stärkste Erdbeben Deutschlands bis heute als Maßstab für die Gefährdung gilt.
Die Forscher betonen, dass nicht jedes Cascadia-Beben zwangsläufig ein Beben am San-Andreas-Graben nach sich zieht. Die Ergebnisse legen aber nahe, dass Notfallplanungen beide Systeme gemeinsam betrachten sollten, statt sie getrennt zu behandeln. Behörden an der Westküste bereiten sich seit Jahren auf ein großes Cascadia-Beben vor, ein gleichzeitiger Katastrophenfall in Kalifornien spielt in diesen Plänen bislang kaum eine Rolle. Die Arbeit erschien im Fachjournal Geosphere, wie auch die Geologische Gesellschaft Amerikas mitteilte. Weitere Untersuchungen sollen klären, wie eng die Kopplung tatsächlich ist und unter welchen Bedingungen ein Beben das andere auslöst. Erdbeben selbst lassen sich weiterhin nicht vorhersagen, und auch mögliche Vorboten wie Erdbebenlichter vor manchen Beben taugen nicht als Warnsystem.
Geosphere, Unravelling the dance of earthquakes: Evidence of partial synchronization of the northern San Andreas fault and Cascadia megathrust; doi:10.1130/GES02857.1