Das Owens-Valley-Erdbeben ereignete sich am 26. März 1872 um 09:30 UTC in Lone Pine im Osten Kaliforniens. Es erreichte auf der Momenten-Magnituden-Skala eine Stärke von MW = 7,4 und auf der Mercalliskala wurde die Stufe X (vernichtend) registriert. Das Epizentrum befand sich bei 36,7° nördlicher Breite und 118,1° westlicher Länge. Es war das drittstärkste Erdbeben in Kalifornien.
Etymologie Das Owens-Valley-Erdbeben, auch als Lone-Pine-Erdbeben bekannt (Englisch Owens Valley earthquake bzw. Lone Pine earthquake) ist nach dem Owens Valley bzw. nach seinem Hypozentrum Lone Pine benannt.
Hergang Das Owens-Valley-Erdbeben ereignete sich am Dienstag, den 26. März sehr früh in der Nacht um 2:30 Uhr Ortszeit, im am Ostabhang der Sierra Nevada gelegenen Owens Valley. Das Epizentrum lag in der Nähe der Stadt Lone Pine. Schätzungen der Stärke des Bebens bewegen sich jetzt zwischen MW = 7,4 und MW = 7,9. Susan E. Hough und Kate Hutton (2008) stufen das Beben auf MW 7,8 bis 7,9 ein. Mit einer Mercalli-Intensität von X war es eines der stärksten je in Kalifornien registrierten Erdbeben und war durchaus mit dem Erdbeben von San Francisco 1906 vergleichbar.
Schäden und Auswirkungen mini|hochkant=1.6|Die Bruchnarbe in alluvialen Geröllschottern bei Lone Pine
Das Erdbeben machte fast sämtliche Gebäude in Lone Pine und in den nahegelegenen Ortschaften dem Erdboden gleich. Von den 250 bis 300 Einwohnern in Lone Pine kamen 27 ums Leben, 56 wurden verletzt und von den insgesamt 59 Häusern wurden 52 vollkommen zerstört. Einem Bericht zufolge wurden in fast sämtlichen Städten des Inyo Countys die prinzipiellen Bauten umgeworfen. Selbst noch 130 Kilometer südlich von Lone Pine in Indian Wells erschienen Risse in Adobe-Häusern. Allein die Gebäudeschäden wurden mit 250.000 Dollar (dies entspricht im Jahr 2022 in etwa 6,2 Millionen Dollar) beziffert. Wie bei vielen anderen Erdbeben hatten Bauten aus Adobe, Naturstein oder Ziegeln weit mehr gelitten als Holzkonstruktionen. So musste das nahegelegene Fort Independence aufgegeben werden, da seine Adobe-Strukturen dem Beben nicht standgehalten hatten.
Die Erdbebenwellen konnten noch deutlich in Sacramento registriert werden, dessen Einwohner fluchtartig ihre Betten verließen und in die Straßen rannten. Gigantische Felsstürze ereigneten sich im Yosemite-Nationalpark. Der Naturforscher John Muir, der damals im Yosemite Valley weilte, lief aus seiner Hütte und rief: Ein gewaltiges Erdbeben! Daraufhin untersuchte er noch im Mondlicht die frischen Sturzmassen. In San Diego im Süden, in Red Bluff im Norden und selbst in Elko im Osten in Nevada blieben die Uhren stehen und die Menschen wurden aus ihrem Schlaf gerissen. Die Erschütterungen wurden nahezu überall in Kalifornien und in Nevada gespürt. Tausende von Nachbeben ereigneten sich, darunter einige mit hoher Magnitude.
Durch das Erdbeben entstand ein kleiner Graben, der sich später mit Wasser füllte, dem jetzigen, 0,35 Quadratkilometer großen Diaz Lake. Auf dem Owens Lake bildete sich sogar ein kleiner Tsunami, dessen Flutwelle auf einen halben Meter auflief (geschätzte Höhe 37 bis 55 Zentimeter).
Ursachen mini|hochkant=1.6|Ein beprobter Granitoid an der Lone-Pine-Verwerfung
Das Owens-Valley-Erdbeben resultierte aus urplötzlichen Vertikalbewegungen von 4,6 bis 6,1 Meter gepaart mit Horizontalbewegungen von 11 bis 12 Meter entlang der Lone-Pine-Verwerfung und einem Teilstück der Owens-Valley-Verwerfung. Es handelt sich somit um Schrägabschiebungen. Diese Verwerfungen gehören zu zwei Abschiebungen entlang des Fußes zweier Gebirge – der Sierra Nevada im Westen und den Inyo Mountains im Osten des Owens Valleys. Ihre Bruchflächen verlaufen ausgehend von etwas nördlich von Big Pine, das 89 Kilometer nördlich von Lone Pine liegt, bis hin zum Haiwee Reservoir 48 Kilometer südlich von Lone Pine.
Historisches Bereits im Jahr 1872 hatte Josiah D. Whitney eine recht grobe Beschreibung der noch frischen Bruchnarbe gegeben.
Grove Karl Gilbert konnte 1883 die Auswirkungen des Erdbebens noch mit eigenen Augen in Gewahr nehmen. Sie brachten ihn zu der Ansicht, dass Erdbeben durch bruchdynamische Vorgänge an Verwerfungen ausgelöst werden. Der Beweis hierfür konnte aber erst sehr viel später durch seismologische Beobachtungen erbracht werden. Dies geschah dann mit dem Einsatz von Seismographen-Netzwerken in den frühen Sechziger Jahren, gekoppelt mit der Entwicklung von Computern zur Berechnung von auf dem inversen Problem aufbauenden Herdflächenlösungen.
Willard D. Johnson machte im Jahr 1910 Notizen und Photographien.
Nahezu hundert Jahre nach dem Beben erstellte D. B. Simmons mittels bei niedrigem Sonnenstand aufgenommenen Luftbildern die erste moderne, systematisch erarbeitete Karte der Owens-Valley-Verwerfung und der Bruchkante von 1872.
Das Owens-Valley-Erdbeben wurde 122 Jahre später erstmals im Jahr 1994 von Sarah Beanland und Malcolm M. Clark wissenschaftlich untersucht.
Seismologische Parameter mini|hochkant=1.6|Der Owens Lake gesehen von der ISS . Gut zu erkennen die Lone-Pine-Verwerfung unterhalb des Mount Whitney.
Das Owens-Valley-Erdbeben ereignete sich noch vor der instrumentellen Ära in der Seismologie. Die seismologischen Parameter beruhen deswegen auf geologischen und makroseismischen Beobachtungen.
Die Länge der Bruchnarbe an der Owens-Verwerfung wird unterschiedlich angegeben, so schwanken die Angaben zwischen 90 und 140 Kilometer. Signifikative Unterschiede bestehen auch bei den Versätzen, den Versetzungsgeschwindigkeiten, der Herdtiefe und natürlich auch bei den Magnituden (und somit bei den seismischen Momenten).
Die rechtsverschiebende Komponente des Bebens betrug im Durchschnitt 6,1 ± 2,1 Meter mit einem Maximum von 10 bis 11 Meter bei Lone Pine. Der Vertikalversatz betrug sehr wahrscheinlich 1,0 ± 0,5 Meter. Das Verhältnis Seiten- zu Höhenversatz wird mit 6:1 eingeschätzt. Hieraus ergibt sich ein seismisches Moment von 1,8 bis 4,4 × 10 20 Nm.
E. K. Haddon und Kollegen (2016) finden jedoch bedeutend geringere Werte. Sie geben einen durchschnittlichen Seitenversatz von 3,3 ± 1,1 Meter an, bei einem durchschnittlichen Höhenversatz von 0,8 ± 0,5 Meter.
Die Verschiebungsgeschwindigkeiten werden von E. Kirby und Kollegen für das Jungpleistozän mit 3 bis 5 Millimeter pro Jahr angegeben, T. H. Dixon und Kollegen verzeichnen aber für den Zeitraum Quartär bis Rezent nur 2,1 ± 0,7 Millimeter pro Jahr. Noch geringer sind die Werte von E. K. Haddon und Kollegen mit nur 0,6 bis 1,6 Millimeter pro Jahr.
Als Herdflächenlösung führen B. Shen-Tu und Kollegen eine N 160 streichende und mit 80 Grad nach Ostnordost einfallende Verwerfung an, mit Kompressionsquadranten im Nordwest- und Südostsektor.
Geodynamik mini|600px|Blick von den Inyo Mountains nach Südwesten über das Tinemaha Reservoir und das Big Pine volcanic field zum Ostabbruch der Sierra Nevada
Die Südsüdost-Nordnordwest-streichende (N 150) Owens-Valley-Verwerfung (Englisch Owens Valley Fault, abgekürzt OVF) ist eine intrakontinentale Strukturlinie, die innerhalb einer verteilten Deformationszone (bekannt als East Sierra Valley System oder abgekürzt ESVS) im Grenzbereich zwischen der Pazifischen und der Nordamerikanischen Platte gelegen ist. Sie bildet ein breites Netzwerk aktiver Seitenverschiebungen und Abschiebungen am Ostfuß der Sierra Nevada und gehört bereits der Walker Lane an – der Verlängerung der Eastern California Shear Zone nach Norden. An ihr ereignen sich große, jedoch relativ seltene Erdbeben mit einer Wiederkehrdauer von 1.000 bis 10.000 Jahren. Die Bewegungen an der Verwerfung sind vorwiegend rechtsverschiebend. Beim Owens-Valley-Erdbeben brachen zahlreiche Verwerfungssegmente, so dass eine komplizierte Bruchnarbe an der Oberfläche entstand, in etwa vergleichbar mit den Narben vom Landers-Erdbeben 1992 und vom Hector-Mine-Erdbeben 1999.
Die Deformationszone amortisiert in etwa ein Viertel der dextralen Bewegungen zwischen Pazifik und Nordamerika, d. h. 9 ± 2 Millimeter pro Jahr. Hiervon nimmt die Owens-Valley-Verwerfung allein 1 bis 4,5 Millimeter auf, gemittelt über das Jungpleistozän und Holozän. Die GPS-Daten hierfür liegen bei 2,1 ± 0,7 Millimeter pro Jahr. Zum Vergleich finden R. A. Bennett und Kollegen (2003) ebenfalls anhand von GPS-Daten für die Relativbewegung der unmittelbar westlich liegenden Sierra-Nevada-Great-Valley-Mikroplatte (SNGV) gegenüber dem Colorado-Plateau (CP) einen Betrag von 11,4 ± 0,3 Millimeter pro Jahr, wobei die Bewegung der Mikroplatte nach N 313 erfolgt. Gegenüber Nordamerika erhöht sich dieser Betrag bei gleichbleibender Richtung leicht auf 12,4 Millimeter pro Jahr. Im Vergleich zum Central Great Basin (CGB) ändert sich die Richtung auf N 323 und der Betrag verringert sich auf 9,3 ± 0,2 Millimeter pro Jahr. Die Mikroplatten können intern als relativ starr angesehen werden. Die Bewegung der Pazifischen Platte geschieht mit 50 Millimeter pro Jahr nach N 323. Die Vektoraddition ergibt somit für die San-Andreas-Verwerfung eine rechtsverschiebende Relativbewegung von 37,6 Millimeter pro Jahr in Richtung N 140 bzw. N 320 (gegenüber dem fixen Nordamerika). Die Sierra-Nevada-Great-Valley-Mikroplatte übt somit eine Relativbewegung senkrecht (in Richtung N 050) zur San-Andreas-Verwerfung von 3 Millimeter pro Jahr aus.
Das Netzwerk von Verwerfungen im Owens Valley wird auch als Owens Valley Fault Zone (OVFZ) bezeichnet. Es akkommodiert aber nicht alleine die Bewegungen der Sierra-Nevada-Great-Basin-Mikroplatte durch distensive, dextrale Seitenbewegungen, sondern wird hierbei von den weiter ostwärts in etwa parallel verlaufenden Scherzonen Panamint Valley–Hunter Mountain (PVHM) und Death Valley–Furnace Creek (DVFC) unterstützt. Zum Netzwerk zählen unter anderen folgende Verwerfungen: im Westen die Sierra Nevada Frontal Fault (SNFF – die Randverwerfung der Sierra Nevada) und die Independence Fault sowie im Osten die White Mountains Fault (Randverwerfung der White Mountains) und die Inyo Mountains Fault (IMF – ein die Inyo Mountains begrenzender Verwerfungsgürtel).
Geologie mini|hochkant=1.6|Der jetzt endorheische Owens Lake vor der gewaltigen Sierra Nevada. An der Nordwestecke des Sees endet die Bruchnarbe des Bebens.
Das Owens Valley wird im Westen von der Sierra Nevada und im Osten von den White Mountains und den Inyo Mountains begrenzt. Der Höhenunterschied ist immens und beträgt über 3.000 Meter (so liegt der Talboden auf 1084 Meter und der Mount Whitney erreicht 4.421 Meter). Das Tal bildet somit eine bedeutende, rund 30 Kilometer breite, tektonische Depression bzw. eine Grabenstruktur. Im Norden wird es von den White Mountains und im Süden von der Coso Range eingezwängt. Seit Beginn des Holozäns besitzt es keinen Abfluss mehr. Die umgebenden Höhenlagen der Sierra Nevada, der Inyo Mountains und der Coso Range zeigen alte Erosionsflächen.
Das Tal wird vorwiegend von Alluvium und Seesedimenten des Quartärs bedeckt. Playasedimente liegen im Owens Lake. Flusssedimente umgeben den mäandrierenden Owens River und dessen Nebenarme. Von den Seiten, insbesondere von der Sierra Nevada, reichen riesige pleistozäne Schwemmkegel (Englisch alluvial fans) herein, aber auch Moränen der letzten Kaltzeit sowie deren kolluviale Auswaschungen.
Hierzu gesellen sich basaltische Aschenkegel und Lavaflüsse (hierunter auch ein Rhyolithfluss). Die Vulkanite bauen das Big Pine volcanic field auf. Dessen vulkanische Tätigkeiten erstrecken sich über das gesamte Quartär, datiert zwischen 1,2 Millionen Jahren und jünger als 100.000 Jahre. Die frischesten Lavaflüsse sind nur 17.000 Jahre alt.
Auch Grundgebirgsaufbrüche sind vorhanden, z. B. in den Alabama Hills bei Lone Pine und in den Poverty Hills bei Big Pine im Norden. Das Grundgebirge wird aus mesozoischen Granitplutonen aufgebaut, welchen Metasedimente und Vulkanite des Paläozoikums und Mesozoikums aufliegen.