Künstliche Erdbeben in Thüringen

In Thüringen bebte die Erde – nicht wegen einer natürlichen Ursache, sondern weil Forscher gezielt den Untergrund zum Schwingen brachten. Ziel des Projekts, bei dem ein 20-Tonnen Truck seismische Erschütterungen produzierte und Seismometer und Geophone die reflektierten Wellen aufzeichneten war es, mehr über die sogenannte „Erfurter Störungszone“ und andere Verwerfungen im Thüringer Becken zu erfahren.

Neuseeland, Japan, Chile – zahlreiche schwere Beben haben in jüngster Zeit die Erde erschüttert. Doch auch im Freistaat Thüringen bebte in den vergangenen Wochen die Erde: Verantwortlich für diese – vergleichsweise sanften – Erschütterungen waren jedoch nicht Verschiebungen von Kontinentalplatten. Die künstlich erzeugten Schwingungen sind Teil eines seismischen Experiments von Wissenschaftlern der Friedrich-Schiller- Universität Jena. Entlang einer Strecke von insgesamt 76 Kilometern haben die Geowissenschaftler den Untergrund des Thüringer Beckens in Schwingungen versetzt und die reflektierten Wellen gemessen.

Aufschluss über tektonische Störungen im Thüringer Becken

„Mit Hilfe der Reflexionsseismik können wir die verschiedenen geologischen Verhältnisse des Untergrundes bis in rund 2.000 Meter Tiefe abbilden“, erläutert Nina Kukowski von der Uni Jena das Ziel der aufwendigen Messungen. Die Professorin für Allgemeine Geophysik und ihr Team wollen im Rahmen des interdisziplinären Verbundprojekts INFLUINS neue Erkenntnisse über die Fluid- und Stoffflüsse im Thüringer Sedimentbecken gewinnen. Sedimentbecken verfügen über ein großes Potenzial als regenerative Energielieferanten und Speicherstätte für Fluide oder Wärme.

„Insbesondere die Region um Erfurt interessiert uns dabei“, so Kukowski. Zum einen verläuft unter der Thüringer Landeshauptstadt die sogenannte „Erfurter Störungszone“ – eine Verwerfung des Untergrunds. „Zum anderen dienen diese Messungen zur Vorbereitung der für 2012 geplanten Forschungsbohrung im Thüringer Becken“, erklärt ihr Kollege Andreas Goepel. Die Messungen sind in Kooperation mit dem Thüringischen Landesamt für Umwelt und Geologie (TLUG) durch die Firma Geophysik GGD mbH aus Leipzig durchgeführt worden.

20 Tonnen-Truck als Erdbeben-Macher

Gemessen wurde entlang von drei Profilen im Bereich der Stadt Erfurt und in den Landkreisen Gotha und Sömmerda. Dazu haben die Forscher kilometerlange Kabel auf dem Boden verlegt und im Abstand von jeweils zehn Metern Geophone in den Boden gesteckt. Ein rund 20 Tonnen schweres sogenanntes Vibratorfahrzeug erzeugte anschließend entlang der so vorbereiteten Strecke alle 30 Meter Schallwellen, die sich im Untergrund ausbreiteten. Diese liegen im hörbaren Frequenzbereich von etwa 10 bis 80 Hz und werden an den Grenzflächen der verschiedenen im tieferen Untergrund befindlichen Gesteinsformationen reflektiert. Das zurückgeworfene „Echo“ der Wellen zeichnen die Geophone auf.

„Die Stärke der Schwingungen an der Oberfläche ist im Umkreis von einigen Metern mit Schwer- oder Eisenbahnverkehr vergleichbar“, macht Kukowski deutlich. In größeren Abständen seien sie für den Menschen nicht mehr wahrnehmbar. Wohl aber für die empfindlichen Messgeräte. „Das Vibratorfahrzeug und die Geophone stehen über Funk und Datenleitungen mit einem zentralen Registrierfahrzeug in Kontakt, von dem aus sämtliche Messungen gesteuert und überwacht werden.“

Seismometer im Zoo

Zusätzlich zu den Geophonen, die die direkte Reflexion der Schallwellen aus dem Untergrund registrieren, haben die Wissenschaftler im Untersuchungsgebiet zehn Seismometer aufgestellt, um auch abseits der Profile Schallwellen zu registrieren. „Dies soll quasi dreidimensionale Erkenntnisse über den Untergrund des Thüringer Beckens ermöglichen“ erklärt Goepel. Einige Seismometer stehen in der Nähe von Kirchen, andere auf einem Bauernhof oder in einer Kleingartensiedlung. „Das wohl am besten bewachte Seismometer steht im Erfurter Zoo“, schmunzelt Kukowski.

Für die Jenaer Geophysikerin geht die eigentliche Arbeit jetzt, nachdem die Datenerhebung abgeschlossen ist, erst richtig los. In den kommenden Wochen und Monaten wird sie gemeinsam mit ihren Kollegen die Ergebnisse der seismischen Vermessungen auswerten und interpretieren. Erste überraschende Ergebnisse zeichnen sich jedoch bereits jetzt ab: Die bisher relativ wenig erforschte Erfurter Störungszone stellt sich in den Daten sehr klar dar und es lässt sich ein größerer Versatz erkennen.

(Universität Jena, 09.06.2011 – NPO)