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Wie entstehen Erdlöcher?

Ob auf vielbefahrenen Autobahnen, inmitten von Wohngebieten, in Wäldern oder in der offenen Landschaft - immer wieder tun sich riesige Löcher im Boden auf und verschlucken Pflanzen und Tiere, Autos und sogar ganze Gebäude. Diese Erdfälle können einen natürlichen Ursprung haben und mit der Untergrundbeschaffenheit zusammenhängen. Manchmal ist aber auch der Mensch schuld daran, dass die Erde plötzlich einsackt. Was steckt genau dahinter? Und kann man diese Einbrüche verhindern?

Im Februar 2007 öffnete sich ein 30 Meter weites und 60 Meter tiefes Loch im Boden von Guatemala-Stadt
Im Februar 2007 öffnete sich ein 30 Meter weites und 60 Meter tiefes Loch im Boden von Guatemala-Stadt.

In vielen Regionen der Welt treten immer wieder Erdlöcher auf. Ob in Wäldern, in Gebirgen oder in der Wüste – überall kann der Erdboden plötzlich wegsacken und eindrucksvolle Höhlen hinterlassen. So gibt es beispielsweise in Mexiko die sogenannte "Cave of Swallows", die über 500 Meter tief ist. In der Karibik befindet sich seit Jahrhunderten sogar ein Erdloch im Meer: das sogenannte "Great Blue Hole" mit 125 Metern Tiefe.

Auch in dicht besiedelten Regionen hat man keineswegs immer festen Boden unter den Füßen. So entstand zum Beispiel 2010 in Guatemala-Stadt ein 100 Meter tiefes Loch im Boden, wo vorher noch ein dreistöckiges Gebäude stand. In dem plötzlich auftretenden Senkloch starben 15 Menschen. In der chinesischen Stadt Rui'an wurde ein Bus rückwärts in einen solchen Krater gerissen. Und allein im US-Bundesstaat Florida kommt es pro Jahr zu etwa tausend Erdfällen, die viele Zerstörungen zufolge haben.

Sogar in Deutschland ereignen sich mehrere hundert Erdfälle pro Jahr. So brach zum Beispiel 1994 ein Bus in München ein und im Jahr 2009 stürzte das gesamte Kölner Stadtarchiv über einem U-Bahn-Tunnel zusammen. Ein Jahr später kam es in Thüringen zu einem plötzlichen Erdfall: In Schmalkalden brach über Nacht eine 35 Meter breite und zwölf Meter tiefe Grube auf. Gleichfalls in Thüringen, in der Stadt Nordhausen, entstand 2016 ein 40 Meter tiefer Krater zwischen zwei Gebäuden, der 10.000 Tonnen Erde verschluckte und bis heute nicht wieder aufgefüllt worden ist.

Great Blue Hole in der Karibik
Das "Great Blue Hole" vor der Küste des mittelamerikanischen Staates Belize ist rund 125 Meter tief.

Verborgene Unterhöhlung

Dass solche Erdlöcher, sogenannte „Sinkholes“, entstehen, kann natürliche Ursachen haben. So zum Beispiel, wenn der Untergrund aus Gesteinen wie Kalkstein, Gips oder Salz besteht. Solche Gesteine sind anfällig für Lösungsprozesse, wie sie beispielsweise durch Sickerwasser ausgelöst werden können.

Das Sickerwasser ist meist leicht sauer, da sich Kohlendioxid aus der Luft als Kohlensäure im Regenwasser löst. Kalk und Gips lösen sich durch das saure Regenwasser, sodass im Gestein über Jahrzehnte Risse, Spalten und dann kleine Hohlräume entstehen. Im Laufe der Zeit werden diese Hohlräume immer größer, gleichzeitig verstärkt sich die Korrosion des Gesteins. So wird die Deckschicht immer dünner und irgendwann ist der Punkt erreicht, an dem das Gestein dem auflastenden Gewicht nicht mehr standhalten kann – es bricht ein.

Blasen unter der Erde

Aber nicht nur die Lösung und Verwitterung von Gestein, sondern auch unterirdische Gasblasen können eine natürliche Ursache für einen Erdfall sein. Diese können zum Beispiel durch aufsteigende vulkanische Gase entstehen.

In anderen Gegenden wie im sibirischen Permafrostboden setzen unterirdische Zersetzungsprozesse Gase wie Methan oder Kohlendioxiod frei. Denn die normalerweise dauerhaft gefrorenen Böden enthalten weitgehend unzersetzte organische Reste von Pflanzen und Tieren. Taut der Permafrostboden allmählich auf, werden die organischen Substanzen von Mikroorganismen wie Bakterien und Pilzen abgebaut. Dabei geben die Kleinstlebewesen Gase wie Methan frei. Dieses kann sich anreichern und bei steigendem Druck kann es zu einem explosionsartigen Gasaustritt kommen, der einen Krater in den Untergrund sprengt.

Sinkhole in der Nähe eines Wohngebietes in Florida
Sinkhole in der Nähe eines Wohngebietes in Florida

Wie Wasserentnahme und Erdlöcher zusammenhängen

Neben den natürlichen Ursachen, verursacht aber auch immer wieder der Mensch selbst die Erdlöcher oder beschleunigt zumindest ihre Entstehung. So wird der Boden zum Beispiel instabil, wenn große Mengen an Grundwasser aus dem Untergrund gepumpt werden. Dadurch sinkt der Grundwasserspiegel und die Tragfähigkeit des Bodens kann sich verändern.

Rund um das Tote Meer in Israel häufen sich Erdlöcher deswegen, weil der Pegel des Salzsees ständig weiter sinkt. Ursache dafür ist die zunehmende Entnahme von Trinkwasser aus den Zuflüssen, vor allem dem Jordanfluss. Durch den mangelnden Wassernachschub sinkt der Grundwassersiegel und Hohlräume im Untergrund entstehen. Wenn diese Einbrechen, sackt die Erde nach und ein Erdloch entsteht.

Zudem können auch schlecht geplante Abwassersysteme, fehlende Wasserschutzvorrichtungen, sogenannte Drainagen, oder kaputte Trinkwasserleitungen Erdlöcher verursachen. Sind Wasserrohre zum Beispiel nicht ausreichend dicht und lecken, tritt ständig Wasser ins Gestein und spült etwa den mancherorts im Boden enthaltenen Kalk aus.

Auch Bergwerke erhöhen das Risiko

Auch Bergwerksstollen, U-Bahn-Tunnel oder unterirdische Rückhaltebecken von Industrieanlagen können den Untergrund instabil machen. Weil auch sie einen Hohlraum bilden, kann bei ungenügender Abstützung die Decke einbrechen. In alten Bergstollen, die nicht zugeschüttet werden, können zudem mit der Zeit Wasser und Teile der oberen Erdschichten hineinfallen bis es zu einem Erdloch kommt. Besonders anfällig sind dabei deutsche Bergbaugegenden wie das Ruhrgebiet, in denen die Erde stark durchlöchert ist.

Und auch andere Bauaktivitäten können Erdfälle auslösen: Schwere Betonpfeiler oder riesige Gebäude, die auf löchrigem Untergrund errichtet wurden, können dafür sorgen, dass der Boden unter der dauerhaften Last zusammenbricht. Gerade dies passiert immer häufiger, denn beispielsweise in Florida werden heute aufgrund der zunehmenden Bevölkerung Häuser auch in von Senklöchern gefährdeten Gebieten hochgezogen.

Krater auf der Jamal-Halbinsel, Sibirien
Die 2014 in der Permafrostregion der sibirischen Jamal-Halbinsel entdeckten Krater gehen wahrscheinlich auf unterirdische Methanexplosionen zurück.

Was kann man tun?

Einige Forscher vermuten, dass das Risiko von Erdfällen künftig zunehmen wird. Denn wenn extreme Wetterereignisse wie Starkregenfälle wahrscheinlicher werden, steigt auch die Gefahr von Unterspülungen und der Erosion des Bodens. Andererseits zapft der Mensch vor allem in trockenen Regionen inzwischen immer öfter das Grundwasser an und baut aus dem Boden Rohstoffe ab. Das Problem: Solche Erdlöcher sind deutlich schwieriger vorherzusagen als beispielsweise Erdbeben, sind aber eine große Gefahr – vor allem, wenn sie dicht besiedelte Gebiete oder Verkehrswege treffen.

Deshalb raten Geologen dazu, künftig vor Bodenarbeiten und neuen Bauten die Beschaffenheit des Bodens genauer zu überprüfen. Außerdem müssten Risikogebiete regelmäßig kontrolliert werden, um dabei beispielsweise erste Mulden und Hohlräume im Boden zu entdecken. Ebenso wären Wasserströmungen zu beobachten, um bewerten zu können, wie schnell sich das Gestein durch einfließendes Wasser auflösen könnte.

Eine solche Beobachtung des Untergrunds kann über Satelliten erfolgen, die den Boden per Radar auf winzige Veränderungen hin abtasten. Eine solche Überwachung von Hebungen und Bodenabsenkungen wird in vielen Länder  weltweit schon umgesetzt. Allerdings lassen sich die oft plötzlich auftretenden Erdlöcher auch damit oft nicht vorhersagen.

Forscher arbeiten jedoch bereits daran, aus geophysikalischen Modellen und Beobachtungsdaten Simulationen zu erstellen, die dann zu  Frühwarnsystemen weiterentwickelt werden können.

ABO, 14.04.2021
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