Analyse der seismischen Dämpfung im Schwarmbebengebiet Werdau

• Antragsteller: Professor Dr. Ulrich Wegler
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 422215003

Das Schwarmbebengebiet West-Böhmen/Vogtland war und ist Gegenstand intensiver geowissenschaftlicher Untersuchungen. Bisher wenig beachtet wurden hingegen weitere, kleinere Schwarmbebengebiete im näheren Umfeld dieser derzeitigen Hauptaktivitätszone sowie der Zusammenhang mit der Leipzig-Regensburg-Störungszone. Im hier beantragten Forschungsprojekt soll eine detaillierte Untersuchung des am weitesten nördlichgelegenen bekannten Schwarmbebengebietes bei Werdau (West-Sachsen) durchgeführt werden. Das Ziel ist hierbei, Unterschiede und Ähnlichkeiten sowie mögliche Zusammenhänge beider Schwarmbebenregionen aufzudecken und so das Verständnis zum Entstehen fluidinduzierter Seismizität in Intraplattengebieten zu verbessern. Zum Abbilden der Fluide, die als Ursache der Schwarmbeben angesehen werden, soll die dreidimensionale seismische Dämpfungsstruktur im Schwarmbebengebiet um Werdau aus lokalen Erdbebenaufzeichnungen invertiert werden. Zunächst wird die Energietransfertheorie eingesetzt, um Absorption und Streudämpfung zu trennen, die Frequenzabhängigkeit der Dämpfung zu bestimmen sowie um genaue Quellspektren und frequenzabhängige Standortverstärkungsfaktoren zu invertieren. Zur Lösung der elastischen Energietransfertheorie soll erstmalig ein erweiterter Monte-Carlo-Algorithmus zum Einsatz kommen, der es erlaubt, intrinsische Absorption und Streudämpfung in verschiedenen Tiefenbereichen separat zu invertieren. Hierzu soll einer der führenden, vorhandenen numerischen Algorithmen im Projekt so erweitert werden, dass die Energieausbreitung in beliebigen tiefenabhängigen Geschwindigkeits- und Dämpfungsmodellen berechnet werden kann. Derartige Algorithmen werden auch über das Projekt hinaus benötigt, um zuverlässige 1-D-Dämpfungsmodelle der Erdkruste invertieren zu können. In einem zweiten Schritt wird dann eine 3-D-Dämpfungstomografie für P- und S-Wellen durchgeführt, um Gebiete mit erhöhtem Fluidgehalt zu detektieren. Das Zusammenführen der beiden Inversionstechniken, Energietransfertheorie und Dämpfungstomografie, ist dabei ein weiteres methodisches Ziel. Die jeweiligen Stärken der Methoden sollen erstmalig kombiniert werden, so dass eine optimierte gemeinsame Inversionstrategie für die seismische Dämpfung entsteht. Die Ergebnisse werden mit bereits vorhandenen 3-D-Geschwindigkeitsmodellen (vP und vP/vS ) zusammengeführt und interpretiert. Solche Methoden zum Abbilden von Fluidbewegungen im Untergrund und die gemeinsame Interpretation mit fluidinduzierter Seismizität spielen auch über das Projekt hinaus eine große Rolle. Dabei sei insbesondere auch auf die gesellschaftliche Relevanz im Hinblick auf die technische Nutzung des tieferen Untergrundes und durch Menschen verursachte fluidinduzierte Seismizität, z. B. bei tiefer Geothermie, bei der CO2 -Speicherung sowie bei hydraulischen Stimulationen verwiesen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen