Die menschliche Nutzung des geologischen Untergrundes kann Erdbeben verursachen. Die Kontrolle dieser „induzierten Seismizität“ ist ein wichtiger Faktor für die Akzeptanz der Energiewende. In den meisten Fällen sind induzierte Erdbeben weder spür- oder messbar. Sie können bei der Injektion oder Förderung von Flüssigkeiten auftreten, z. B. in Öl- oder Gaslagerstätten, bei der Brauchwasserentsorgung in Bohrungen oder in geothermischen Lagerstätten. In wenigen Fällen waren induzierte seismische Ereignisse stark genug, um Projekte zu stoppen (z.B. 2006 in Basel/Schweiz und 2017 in Pohang/Südkorea). Intensive Forschung hat in den letzten Jahren zu erfolgreichen Versuchen geführt, solche „Runaway Events“ (siehe Box unten) zu vermeiden. Das GFZ dokumentierte die erfolgreiche Kontrolle 2018 bei einem Geothermieprojekt in Helsinki. Marco Bohnhoff, Geophysiker und Leiter der GFZ-Sektion „Geomechanik und Wissenschaftliches Bohren“ sagt: „Der Schlüssel zur systematischen Vermeidung großer induzierter Erdbeben ist ein besseres Verständnis der zugrundeliegenden physikalischen Prozesse.“
In einer neuen Studie, die in den ‚Proceedings of the National Academy of Sciences‘ veröffentlicht wurde, berichten Dr. Lei Wang und seine Kollegen aus Bohnhoffs Sektion zusammen mit Forschenden der Universität Oslo, Norwegen, über zwei Schlüsselfaktoren bei „Runaway Events“: die Rauigkeit bereits bestehender tektonischer Störungen und die damit verbundene Spannungsheterogenität in geologischen Reservoiren.
Die Studie kombiniert numerische Modellierungsergebnisse mit neuartigen Experimenten zur Flüssigkeitsinjektion unter akustischer Überwachung, die im geomechanischen Labor des GFZ durchgeführt wurden. „Wir haben festgestellt, dass sich raue und glatte Verwerfungen in den Gesteinen während unserer Laborexperimente völlig unterschiedlich verhalten. Besonders spannend an unseren Beobachtungen war, dass wir zusehen konnten, wo genau sich mikroseismische Aktivität abspielt. Demnach kommt es während der Flüssigkeitsinjektion zu einer Spannungsübertragung bereits vor großen induzierten Ereignissen – und das können wir messen“, sagt der Erstautor Dr. Wang, der die Experimente und die Modellierung konzipiert und durchgeführt hat. Mehr erfahren…
