Wissenschaftler lösten 8.000 Erdbeben unter den Alpen aus - aber alles war unter Kontrolle

Diese Erschütterungen waren an der Oberfläche nicht zu spüren. Das Ziel war nicht, "ein gefährliches Erdbeben zu erzeugen", sondern zu verstehen, wie seismische Ereignisse im Untergrund ablaufen und wie man die Risiken bei der Arbeit im Untergrund verringern kann.

Details

Das Experiment wurde von Spezialisten der ETH Zürich im BedrettoLab durchgeführt. Es befindet sich in einem mehr als 5 Kilometer langen Tunnel unter den Schweizer Alpen. Oberhalb des Labors befinden sich etwa anderthalb Kilometer Gestein, so dass dieser Ort für die Untersuchung von Prozessen geeignet ist, die normalerweise tief unter der Erde stattfinden.

Das Projekt heißt FEAR-2 - Fault Activation and Earthquake Rupture. Im Laufe von vier Tagen pumpten die Wissenschaftler etwa 750 Kubikmeter Wasser in Bohrlöcher, die in die Tunnelwände gebohrt wurden.

Wichtig ist, dass die Forscher keine neue Verwerfung geschaffen haben. Sie arbeiteten mit einem bereits vorhandenen Riss im Gestein und versuchten, ihn sanft zu bewegen. Das eingespritzte Wasser verringert die Reibung innerhalb der Verwerfung, was zu einer leichten Verschiebung des Gesteins führen kann.

Die Instrumente zeichneten schließlich etwa 8.000 kleine seismische Ereignisse auf. Die Wissenschaftler rechneten damit, einem Erdbeben der Stärke 1 nahe zu kommen, aber die tatsächlichen Erschütterungen waren schwächer und reichten von etwa -5 bis -0,14 in der lokalen Stärke.

Aus Sicherheitsgründen befanden sich während des Experiments keine Menschen im Tunnel. Der gesamte Prozess wurde vom Labor der ETH Zürich aus ferngesteuert.

Warum das wichtig ist

Experimente wie dieses helfen uns, genau zu verstehen, wie Erdbeben entstehen. Normalerweise stellen Seismologen Sensoren in der Nähe bekannter Verwerfungen auf und warten darauf, dass die Natur ihnen etwas mitteilt. Im BedrettoLab geht man anders vor: Die Verwerfung wird vorab mit Sensoren gesättigt, und dann werden unter kontrollierten Bedingungen schwache Bewegungen ausgelöst.

Dies ist nicht nur für die Grundlagenforschung wichtig. Auch menschliche Aktivitäten im Untergrund können Erdbeben auslösen. Dies geschieht bei geothermischen Projekten, bei der Gewinnung von Rohstoffen, beim Fracking oder bei der Einleitung von Abwässern.

Wenn Wissenschaftler besser verstehen, welche Parameter unterirdische Erschütterungen auslösen, können sie genauer einschätzen, wie sie ein gefährliches Ereignis vermeiden können. Wie die Forscher erklären, geht es darum zu lernen, wie man sehr schwache Erdbeben auslöst - und dadurch zu verstehen, wie man stärkere Beben vermeiden kann.

Hintergrund

Induzierte Erdbeben sind in verschiedenen Ländern bereits zu einem ernsten Problem geworden. In Südkorea zum Beispiel wurde ein Erdbeben der Stärke 5,4 in der Nähe von Pohang im Jahr 2017 mit der Wassereinspritzung in einer geothermischen Versuchsanlage in Verbindung gebracht. In den USA werden ähnliche Risiken im Zusammenhang mit der Injektion von Abwasser und der Öl- und Gasförderung diskutiert.

Daher betonen die Forscher: Die Herausforderung besteht nicht darin, alle unterirdischen Technologien aufzugeben. Geothermische Energie, Tunnel, Speicher und andere Projekte können für die Wirtschaft und die Energieversorgung wichtig sein. Aber wir müssen mit dem Untergrund auf eine sicherere Weise arbeiten.

Das Experiment unter den Alpen ist ein Versuch, die Mechanik von Verwerfungen in einer kontrollierten Umgebung zu verstehen, in der jedes schwache Beben nahezu in Echtzeit gemessen werden kann.

Quelle

AFP Deep beneath Swiss Alps, researchers trigger 8,000 tiny quakes in controlled test on Phys.org website describes the FEAR-2 experiment at the underground BedrettoLab at ETH Zurich. Forscher pumpten Wasser in eine natürliche Verwerfung unter den Schweizer Alpen, um kontrollierte Mikrobeben auszulösen und zu untersuchen.