Fakultätsbericht 2016-2017

Abb. 2. Beispiel für die numerische Simulation seis- mischer Wellenausbreitung in einem Zufallsmedium. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist der Auf- bau der kontinentalen Erdkruste auf kleinen Ska- lenlängen. Hierbei geht es vor allem um Poren- räume, Klüfte und Störungen und die darin ent- haltenen Fluide. Solche kleinskaligen, dreidimen- sionalen Schwächezonen in der Erdkruste in der Größenordnung hochfrequenter seismischer Wellen lassen sich nur schwer abbilden, sind aber sowohl für das Verständnis von Erdbeben als auch für die Nutzung des Untergrundes von wesentlicher Bedeutung. Sie machen sich in be- obachtbaren seismischen Daten z. B. durch seis- mische Streuung und Dämpfung bemerkbar. Die- se Phänomene werden daher ausgenutzt, um die Eigenschaften der Erdkruste auf kleinen Skalen- längen zu untersuchen. Abb. 2 zeigt hierzu eine numerische Simulation akustischer Wellenaus- breitung in einer als Zufallsmedium beschriebe- nen Erdstruktur. Die Streuung an kleinskaligen Heterogenitäten dämpft die direkte Welle und erzeugt ein komplexes Streuwellenfeld, das in der Seismologie als Coda bezeichnet wird. FORSCHUNG — 123 Kleinskalige Heterogenität und seismische Dämpfung Fluidinduzierte Seismizität Fluidinduzierte Erdbeben können auftreten, wenn sich der Porenwasserdruck im Gestein erhöht. Der Fluiddruck wirkt der Normalspannung entge- gen, sodass die effektive Normalspannung her- abgesetzt wird. Hierdurch verringert sich die Rei- bung im Gestein und die Scherfestigkeit sinkt. Dieser Vorgang spielt auf natürliche Weise bei Schwarmerdbeben eine Rolle, wo aufsteigende Fluide die Seismizität auslösen. Fluidinduzierte Seismizität kann auch im Zusammenhang mit tiefer Geothermie, Fracking oder beim Versenken von Lagerstättenwasser in tiefen Gesteins- schichten auftreten. Die Detektion von Erdbebensignalen im kontinuierlich registrierten Datenstrom, die voll- automatische Erdbebenlokalisierung und die Magnitudenbestimmung sind hierbei wichtige Forschungsthemen der Angewandten Geophysik. Darüber hinaus sollen Methoden zur Generierung von Erschütterungskarten zur schnellen Ein- schätzung der Auswirkungen an der Erdober- fläche weiterentwickelt werden. Abb. 3. Die Injektion von Wasser über ein Bohrloch in tiefe Gesteinsschichten kann fluidinduzierte Seismizi- tät auslösen.