Untersuchung induzierter Erdbeben hinsichtlich ihrer Spürbarkeit und eventueller Schadenswirkung anhand der DIN 4150

摘要

Bei der Nutzung des tiefen (1-5 km) Untergrundes (z.B. Fluidverpressung, tiefe Geothermie, Kohlenwasserstoffförderung, untertägiger Bergbau) kann es zu induzierten, d. h. menschlich verursachten, Erdbeben kommen. In Deutschland wird induzierte Seismizität insbesondere nach dem Auftreten mehrerer Erdbeben in Zusammenhang mit der tiefen Geothermie in Basel, Landau, Insheim und Unterhaching verstärkt in der Öffentlichkeit diskutiert. In den genannten Fällen sind in den vergangenen Jahren spürbare induzierte seismische Ereignisse mit Lokalmagnituden bis M_L = 3,4 aufgetreten. Diese unerwartet starke, und deshalb im Vorfeld vor Ort kaum kommunizierte, induzierte Seismizität hat in den betroffenen Gebieten zu einem starken Rückgang der Akzeptanz der tiefen Geothermie geführt. Dies verdeutlicht, dass bei der Nutzung des tiefen Untergrundes in dicht besiedelten Regionen transparente Konzepte für die Kommunikation und Schadensbeurteilung schwacher Erdbeben erforderlich sein können. Relevante Fragestellungen sind die Spürbarkeit sowie die mögliche Verursachung nicht-struktureller aber wertmindernder Schäden an Gebäuden. In diesem Beitrag werden 35 seismische Ereignisse (Herdtiefe etwa 3 km) mit Lokalmagnituden zwischen M_L = 0,7 und M_L = 2,7 im Umfeld des Geothermie-Kraftwerks Landau hinsichtlich ihrer Spürbarkeit und eventuellen Schadenswirkung untersucht. Die Beurteilung der Erschütterungen erfolgt anhand der Konzepte und Anhaltswerte der DIN 4150 „Erschütterungen im Bauwesen" ([1] bis [3]). Es wird gezeigt, dass in Landau die Erschütterungen durch induzierte Erdbeben ab M_L ～ 1,3 die Spür-barkeitsgrenze überschreiten. Für die allgemeinverständliche Kommunikation potentiell spürbarer Seismizität wird die Darstellung in Form einer Spürbarkeits-Ampel vorgestellt. Bei den zwei stärksten untersuchten Ereignissen mit M_L = 2,7 und M_L = 2,4 wurde der Anhaltswert der DIN 4150-3 von 3 mm/s für mögliche Schäden an sehr empfindlichen Gebäuden (z.B. Fachwerkhäuser) erreicht.%The utilization of the deep underground at 1 -5 km depth (e. g. fluid disposal, deep geothermal power plants, hydrocarbon production) may induce seismicity. In Germany induced seismicity is discussed in the public and the media after several perceptible earthquakes with local magnitudes up to M_L = 3.4 occurred at geothermal power plants in Landau, Insheim, Unterhaching and Basel (Switzerland). The unexpected strong induced earthquakes caused a severe loss of acceptance for these projects in the local population. These experiences demonstrate that new utilizations of the deep underground in urbanized areas need transparent and comprehensive concepts for the communication of induced seismicity and the assessment of minor damages at buildings after the occurrence of perceptible earthquakes. We analyze 35 earthquakes with local magnitudes between 0.7 and 2.7 which were induced at the geothermal power plant in Landau, SW Germany, at about 3 km depth. Especially we study relationships of local magnitude with perceptibility and potential to cause damages to buildings. The assessment of the observed ground motions is based on the concepts and indicative values of the German industry standard DIN 4150 which is dealing with the impacts of vibrations caused by construction activity on humans and buildings. We show that the ground motions of the analyzed induced earthquakes with local magnitudes exceeding M_L ～ 1.3 can be perceptible in Landau. The ground motions due to the two strongest earthquakes with local magnitudes of M_L = 2.7 and M_L = 2.4 reach the indicative value (3 mm/s) for potential damages at very sensitive buildings in Landau.