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Erdbebenfaktor Mensch

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 19.02.2015 16:02

Der Mensch ist in den vergangenen 50 Jahren zu einem seismischen Faktor geworden. Seit Anfang der 60er Jahre ist bekannt, dass er mit manchen seiner unterirdischen Aktivitäten Erdbeben auslöst. Forscher fordern jetzt in "Science" seismische Frühwarnsysteme, um das Erdbebenrisiko zu begrenzen.

Beschädigtes Gebäude nach dem 5,6-Erdbeben in Prague, Oklahoma, vom 5. November 2011. (Foto: USGS)Für die Bürger des US-Bundesstaats Oklahoma sind die negativen Folgen des Öl- und Gasbooms inzwischen spürbar. Seit in dem Präriestaat nach Schieferöl und -gas gebohrt wird, wackelt es immer öfter - und bisweilen richtig heftig. Am 5. November 2011 erschütterte ein Beben der Magnitude 5,6 die Kleinstadt Prague östlich von Oklahoma City. Der Staat, dessen Untergrund früher etwa so erschütterungsfrei wie Skandinavien war, verzeichnete 2014 die meisten Erdbeben aller US-Bundesstaaten. Selbst das tektonisch so aktive Kalifornien musste da zurückstehen. "Die Ursache dieser Beben ist nicht das Fracking selbst, sondern das Einleiten der Abwässer, die bei dieser Fördermethode entstehen, in tiefere Gesteinsschichten", sagt Bill Ellsworth, Seismologe beim US-amerikanischen Geologischen Dienst USGS.

Das verpresste Wasser erhöht den Flüssigkeitsdruck im Untergrund, wodurch bereits bestehende Störungen im Gestein aktiviert werden und Erdbeben entstehen können. "Das Wasser verringert den Reibungswiderstand, und wenn er klein genug ist, kommt es zum Erdbeben", erklärt Shemin Ge, Hydrogeologin an der Universität von Colorado in Boulder. Dieser Effekt tritt nicht nur auf, wenn das beim Fracking produzierte Abwasser im Untergrund verpresst wird, sondern auch bei Geothermie-Projekten. Die beiden Erdwärmeprojekte in Basel und St. Gallen wurden deshalb abgebrochen und beim größten Geothermiekraftwerk der Welt "The Geysers", rund 100 Kilometer nördlich von San Francisco, wird genau auf die Wassermengen geachtet, die in den Boden gepumpt werden. Auch die Untertagedeponierung von Kohlendioxid könnte unter Umständen entsprechende Wirkungen haben, "doch da", so Bill Ellsworth, "gibt es noch gar kein entsprechend großes Projekt".

Das größte Geothermiekraftwerk der Welt: The Geysers nördlich von San Francisco. (Foto: USGS/Julie Donnelly)Die Erfahrungen der Fracking-Industrie in den USA und der Geothermie-Projekte in Europa zeigen, dass kaum einen Weg gibt, es sich schneller mit der Öffentlichkeit zu verscherzen, als nachweislich Erdbeben zu verursachen. Es liegt daher im Interesse der Industrie selbst, so friktionslos wie möglich zu arbeiten. "Man könnte mit allen verfügbaren Informationen ein hydrogeologisches Modell für den entsprechende Ort entwickeln", so Shemin Ge, "in dem man dann die geplanten Injektionen simulieren kann." Das setzte allerdings voraus, dass man auch alle Störungen im Untergrund erfasst. "Die sind aber notorisch schwer zu erkennen", so Bill Ellsworth. Wirklich sicher können sich die Geowissenschaftler erst sein, wenn sich eine Störung durch Aktivität zu erkennen gegeben hat. So konnten Geophysiker des USGS jetzt dank der zahllosen Beben in Oklahoma die dortigen Störungssysteme sehr genau kartieren. Danach ist nicht zu erwarten, dass das 5,6-Beben vom November 2011 ein Einzelfall bleibt. Im scheinbar so ruhigen Oklahoma sind sogar Beben bis zu einer Magnitude von 6 möglich, das wäre viermal so stark wie 2011. Im Herbst soll eine seismische Gefährdungskarte des US-Staats herauskommen, die erstmals auch die menschengemachte Seismizität berücksichtigt.

Parallel entwickeln Forscher in der Schweiz, Neuseeland und den Vereinigten Staaten derzeit so etwas wie ein Frühwarnsystem, das Beben unterhalb der menschlichen Wahrnehmungsschwelle registriert. "Wenn dieses System gehäuft Erdbeben etwa der Magnitude 0 entdeckt, wäre das ein Zeichen, dass sich ein Problem aufbaut", sagt Bill Ellsworth vom USGS. Für die USA ist das Lawrence Berkeley National Laboratory beteiligt. Ernest Majer gehört als Chefberater zum Leitungsstab des zuständigen Bereichs Geowissenschaften: "Die im Untergrund induzierte Bebentätigkeit wird fortlaufend beobachtet, ebenfalls die Raten, mit der die Flüssigkeiten verpresst werden oder die Drücke, die sich aufbauen. Diese Daten fließen in statistische Analysen ein, mit denen wir in Echtzeit Veränderungen im Risiko erkennen und das Verpressen steuern wollen." Falls sich abzeichnet, dass die Bebenaktivität größer zu werden droht, soll die Injektion zurückgefahren werden. Schließlich gilt für die menschlich verursachten Beben: "Es ist ein Risiko, das wir extrem gut handhaben können", so Bill Ellsworth, "anders als bei natürlichen Beben können wir die Gefahr tatsächlich beseitigen."

 Abwasserstaubecken einer Shalegas-Bohrung in Fayetteville, Arkansas. (Foto: USGS)   Die gemessenen Erdbeben in Oklahoma seit 1970. (Foto: USGS)  Fracking-Bohrloch im Südwesten Pennsylvanias. (Foto: USGS)