Er gehört zur Prominenz der Allgäuer Alpen: Mit einer Höhe von 2592 Metern dominiert der Gipfel des Hochvogels das Bergpanorama an der Grenze von Deutschland und Österreich. Die markante Felsspitze ist zudem für einen auffälligen Riss berühmt: In ihr klafft ein Spalt von fünf Meter Breite und 30 Meter Länge, der sich jeden Monat um knapp einen weiteren Zentimeter öffnet. Das bedeutet: Irgendwann wird es dort oben kräftig krachen. Die südliche Seite des Massivs droht dabei in das österreichische Hornbachtal abzustürzen. Glücklicherweise werden die rund 260.000 Kubikmeter Gestein dabei wohl keine Siedlungen erreichen.
Neues Monitoring-Verfahren
Doch bei anderen instabilen Felsformationen der Welt ist das durchaus der Fall. Wann es zu den schlagartigen Bergstürzen kommt, ist bisher allerdings schwer vorherzusagen. Während die Abbruchprozesse selbst bereits gut untersucht sind, konnten die längerfristigen Vorboten bisher nicht in größerem räumlichen Zusammenhang aufgedeckt werden. Der Erforschung von Hinweisen auf die Bewegungen in Felsmassen widmen sich deshalb die Wissenschaftler um Michael Dietze vom Deutschen GeoForschungsZentrum in Potsdam. Dabei bot sich der Hochvogel als ein ideales Forschungsobjekt an. Um herauszufinden, wann und warum sich das Gestein auf dem Gipfel bewegt, haben sie im Jahr 2018 ein Netzwerk von sechs Seismometern auf dem Berg aufgebaut.
Wie Dietze und seine Kollegen erklären, ist bekannt, dass sich im Gestein an steilen Hängen etwa durch das Eigengewicht oder Temperaturschwankungen Spannungen aufbauen, die sich dann in den Zerfallsprozessen entladen: Irgendwann wird das Material dann so instabil, dass es komplett auseinanderbricht. Um mögliche Anzeichen dieses Prozesses aufzudecken, erfassten die Forscher über drei Monate hinweg, mit welcher Frequenz der Gipfel des Hochvogels hin und her schwingt. Wie sie erklären, wird auch massiver Fels durch äußere Anregungen wie Wind und Erschütterungen der Erdkruste in Schwingung versetzt – ähnlich wie ein Instrument. Dabei hängt die Frequenz des Gesteins von der Spannung ab, die wiederum von Faktoren wie Temperatur, Materialbeanspruchung und dem Grad der Zerrüttung des Gesteins geprägt ist.
Charakteristisches Schwingungsverhalten
Durch ihre Untersuchungen konnten die Wissenschaftler einen wiederkehrenden sägezahnartigen Verlauf der Frequenz im Gipfel des Hochvogels nachweisen: Immer wieder stieg sie über einen Zeitraum von fünf bis sieben Tagen von 26 auf 29 Hertz an, um dann in weniger als zwei Tagen auf den Ursprungswert abzusinken. Dabei war der Anstieg der Frequenz mit einer Erhöhung der Spannung im Gestein gekoppelt. Beim Absacken der Frequenz stellten die Forscher vermehrt seismische Signale fest, die mit versagenden Felskontakten verbunden sind, wie sie beim Aufbrechen von Gesteinsrissen entstehen. Dieser zyklische Auf- und Abbau von Spannung durch ruckartige Bewegung, auch „stick slip motion“ genannt, ist ein typischer Vorbote drohender Massenabbrüche. Entscheidend dabei ist: Je näher dieses Ereignis kommt, desto kürzer werden die beobachteten Zyklen, sie sind also ein wichtiger Gefahren-Indikator. „Mithilfe unseres seismischen Ansatzes können wir dieses zyklische Phänomen nun erstmals kontinuierlich und fast in Echtzeit erfassen und verarbeiten“, sagt Dietze.
