Teilprojekt 1:
Erfassung und Bewertung der Einwirkung induzierter Seismizität
Teilprojekt 1 umfasst Arbeiten, mit denen sich die Auswirkungen von induzierten Erdbeben besser abschätzen lassen. Je nach lokalem Untergrund können Erdbebenwellen an bestimmten Standorten verstärkt oder auch abgeschwächt werden.
Aus einer Analyse der vorliegenden Datenkataloge des seismischen Forschungsnetzwerkes in Insheim und Landau sowie des Immissionsnetzes der DMT in Insheim können für die einzelnen Stationsstandorte frequenzabhängige Amplitudenabnahmebeziehungen sowie die maximale Schwinggeschwindigkeit ermittelt werden. Durch die Verwendung von Standortuntersuchungen können diese Ergebnisse flächenhaft für Bereiche von relevanter induzierter Seismizität interpoliert werden.
Solche Standortuntersuchungen können zum Beispiel durch passive seismische Messungen erfolgen, die die natürlich vorkommende Bodenunruhe ausnutzen, um die Eigenschaften des Untergrunds, insbesondere das Profil der Scherwellengeschwindigkeit im Untergrund, zu bestimmen. Hieraus lässt sich dann wiederum die Verstärkung von Erdbebenwellen am Standort abschätzen. Im Projekt werden zum einen die bereits vorhandenen Daten der Messungen aus dem MAGS2-Projekt mit verbesserten Methoden erneut analysiert, zum anderen durch die BGR auch neue passive seismische Messungen an geeigneten Standorten durchgeführt, wobei die oberen 100 m das vorrangige Untersuchungsziel sind. Zudem wird die DMT in Bohrungen der Wasserwirtschaft VSP-Messungen durchführen, bei denen an der Oberfläche aktive Signale erzeugt werden, deren Laufzeit bis in verschiedene Tiefen mit einer Sonde gemessen wird.
Die Ergebnisse tragen anschließend auch zur Verbesserung der Amplitudenabnahmebeziehungen bei. Abschließend wird eine Bewertung der Ergebnisse des kombinierten Einsatzes von passiven und aktiven Messungen vorgenommen und ein Konzept der effektiven Kombination passiver und aktiver seismischer Messungen erarbeitet.
Anhaltswerte für die Einwirkungen von Erschütterungen auf bauliche Anlagen finden sich in Norm DIN 4150. An ausgewählten Standorten, insbesondere an solchen, die hohe Amplituden der Schwinggeschwindigkeit zeigen, wird die DMT temporäre Messstationen im Freien installieren. Hiermit soll die bislang nicht quantifizierte Größe des Boden-Bauwerksüberganges für diese Standorte ermittelt werden und somit eine Abschätzung der Verstärkung bzw. Abschwächung von im Freifeld gemessenen Schwinggeschwindigkeiten in Kombination mit Messungen am Gebäudefundament erhalten werden. Diese werden in Relation zu den vereinfachten Angaben der DIN 4150 gesetzt und die Auswirkungen auf die Festlegung eines Einwirkungsbereiches nach EinwirkungsBergV bei Verwendung solcher kombinierten Datensätze diskutiert.
Die BGR führt für das Projektgebiet eine seismische Gefährdungsanalyse durch, die zum einen auf der Lage der Quellzonen und der Magnituden-Häufigkeits-Verteilung der beobachteten Seismizität und zum anderen auf den zuvor ermittelten Amplitudenabnahmebeziehungen beruht. Die Ergebnisse dieser probabilistischen Betrachtungsweise erlauben eine Ermittlung der Überschreitenswahrscheinlichkeit von Einwirkungen auf die Oberfläche und können damit ein wichtiges Kriterium und Werkzeug für Genehmigung, Aufsicht und Betrieb geplanter und laufender tiefer Geothermieprojekte sein.
Die Daten des Forschungsnetzes Südpfalz sowie des seismischen Netzes in Unterhaching, in der Bayerischen Molasse, werden im Hinblick auf zeitabhängige Magnituden-Häufigkeitsstatistiken untersucht und eine Korrelation mit den Betriebsdaten der geothermischen Kraftwerke wird vorgenommen. Die Zeitabhängigkeit der Magnituden-Häufigkeitsstatistik kann dann berücksichtigt werden und die Gefährdungsanalyse als Funktion der Zeit durchgeführt werden.
Die Ergebnisse können auch im Rahmen des TP 5 genutzt werden, in dem Störungszonen im weiteren Umfeld der Geothermiebohrungen erkundet werden. Durch die Zusammenarbeit mit TP2 und TP6 ist es möglich, von Momentenmagnituden abhängige Amplitudenabnahmebeziehungen in der seismischen Gefährdungsanalyse zu berücksichtigen.
