1. Induzierte Seismizität in Deutschland 2. Fluid-induzierte Seismizität 3. Maßnahmen zur Begrenzung der Seismizität

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1 Induzierte Seismizität im Oberrheingraben: Beispiele, Methoden und Konzepte eines Warnsystems Ulrich Wegler, Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe 1. Induzierte Seismizität in Deutschland 2. Fluid-induzierte Seismizität 3. Maßnahmen zur Begrenzung der Seismizität

1. Induzierte Seismizität in Deutschland Erdbeben im Zeitraum 1995 2010 Hellgrau: tektonisch (4913) dunkelgrau:

2 1. Induzierte Seismizität in Deutschland Erdbeben im Zeitraum Hellgrau: tektonisch (4913) dunkelgrau: möglicherweise induziert (6099) K = Kohlebergbau S = Kalisalzbergbau G = Gasförderung T = tiefe Geothermie. Quelle: BGR-Katalog

1. Induzierte Seismizität in Deutschland Erdbeben im Zeitraum 1899-2010 mit Magnitude M L >3, bei denen

3 1. Induzierte Seismizität in Deutschland Erdbeben im Zeitraum mit Magnitude M L >3, bei denen der Verdacht besteht, dass sie menschlich verursacht wurden. Quellen: Dahm und andere (2010), BGR-Katalog

4 2. Fluid-induzierte Seismizität Injektion von flüssigem Abfall in der Nähe von Denver, Colorado ( ) Größte gemessene Magnitude: 5.4 Flüssigkeitsverpressung wurde beendet, nachdem der Zusammenhang mit Erdbeben klar wurde Sarasota Journal Dec. 1967

5 2. Fluid-induzierte Seismizität τ Mohr - Coulomb - Bruchbedingung crit = μ σ ( P ) n f τ crit μ σ n P f kritische Scherspannung Reibungskoeffizient Normalspannung, senkrecht auf der potenziellen Bruchfläche Druck des Porenwassers

2. Fluid-induzierte Seismizität Beobachtete und modellierte Seismizität während und nach der hydraulischen Stimulation in Fenton Hill 1983.

6 2. Fluid-induzierte Seismizität Beobachtete und modellierte Seismizität während und nach der hydraulischen Stimulation in Fenton Hill Modell: Porendruckdiffusion Achtung: Auflaständerung ist anders Übertragung der Konzepte aus dem Bergbau nur zum Teil möglich Quelle: Langenbruch and Shapiro (2010)

7 2. Fluid-induzierte Seismizität Hydraulischer Überdruck in Soultz, GPK2 zum Zeitpunkt des Shut-Ins zum Zeitpunkt des stärksten Erdbebens Quelle: Baisch und andere (2010)

8 3. Maßnahmen zur Begrenzung der Seismizität: 3.1 Seismisches Monitoring

9 3.1 Seismisches Monitoring: Gutenberg-Richter-Relation Magnituden-Häufigkeitsverteilung bei der hydraulischen Stimulation in Basel Quelle: Dinske und andere (2009)

10 3.1 Seismisches Monitoring: Überprüfen, ob Grenzwerte des Reaktionsschema eingehalten wurden PGV = 4,7 mm/s Quelle: Bönnemann und andere (2010) Datenquelle: Joachim Ritter, KIT

11 3.1 Seismisches Monitoring: tektonisch oder induziert? Seismizität im Bereich um Landau für den Zeitraum 2000 bis Zusammenhang ist wahrscheinlich Quelle: Bönnemann und andere (2010)

12 3. Maßnahmen zur Begrenzung der Seismizität: 3.2 Seismische Gefährdungsanalyse Erdbebenquellmodell Abklingrelation Ergebnis: Überschreitenswahrscheinlichkeit Problem: zeitabhängig!

13 3. Maßnahmen zur Begrenzung der Seismizität: 3.2 Seismische Gefährdungsanalyse Quelle: Baisch und andere, 2009

14 3. Maßnahmen zur Begrenzung der Seismizität: 3.3 Reservoirmodellierung Für Basel Hydromechanische Modellierung Eventuell zusätzlich: Temperatur, Chemisches Verhalten (THMC) Quelle: Baisch und andere, 2009 Ziele: Gefährdungsabschätzung, falls noch keine Seismizität vorliegt zeitliche Entwicklung der seismischen Gefährdung Maximalmagnitude

15 3. Maßnahmen zur Begrenzung der Seismizität: 3.4 Reaktionsschema

16 3. Maßnahmen zur Begrenzung der Seismizität: 3.4 Reaktionsschema Reaktionsschema für Basel Quelle: Häring und andere (2008)

17 3. Maßnahmen zur Begrenzung der Seismizität: 3.5 Messung der Bodenschwinggeschwindigkeit nach DIN 4150 DIN 4150 Erschütterungen im Bauwesen Teil 3: Einwirkungen auf bauliche Anlagen Die Norm nennt Anhaltswerte für die Bodenschwinggeschindigkeit, bei deren Einhaltung Schäden im Sinne einer Verminderung des Gebrauchswerts von Bauwerken nicht eintreten Problem: gilt nur für das Gebäude, in dem gemessen wurde

3. Maßnahmen zur Begrenzung der Seismizität: 3.6 Öffentlichkeitsarbeit Geothermie-Projekt GeneSys (BGR, Hannover): www.genesyshannover.

18 3. Maßnahmen zur Begrenzung der Seismizität: 3.6 Öffentlichkeitsarbeit Geothermie-Projekt GeneSys (BGR, Hannover): Hohe Akzeptanz durch Anwohner: Regelmäßige Bürgerversammlungen bereits vor Projektbeginn Quasi-Echtzeit-Darstellung des seismischen Monitorings im Internet Glaubwürdiges Konzept zur schnellen Schadensregulierung

19 Zusammenfassung 1. Induzierte Seismizität in Deutschland 2. Fluid-induzierte Seismizität: Mechanismus und Nachwirkung durch langsame Porendruckausbreitung 3. Maßnahmen zur Begrenzung der Seismizität Mikroseismisches Monitoring Probabilistische Gefährdungsanalyse Reservoirmodellierung Reaktionsschema Immissionsmessungen nach DIN4150 Öffentlichkeitsarbeit

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