Seismisches Monitoring tiefer geothermischer Anlagen und mögliche seismische Einwirkungen (SEIGER)

Um Seismizität bei tiefer Geothermie auf einem annehmbaren, niedrigen Wert zu halten, wird ein seismisches Monitoring in Kombination mit einem seismischen Reaktionsschema aufgebaut. Anhand der beobachteten Mikroseismizität wird die Wahrscheinlichkeit unerwünschter, spürbarer Erdbeben berechnet. Überschreitet diese Wahrscheinlichkeit vorgegebene Grenzwerte, werden die hydraulischen Betriebsparameter der Geothermieanlage angepasst, um so die Seismizität zu senken.

Um im Rahmen dieses Rückkopplungsprinzips die aktuelle seismische Gefährdung bestimmen zu können, muss den beobachteten Mikroerdbeben eine Stärke zugeordnet werden. Anhand des Erdbebenquellspektrums wird die Momentenmagnitude bestimmt. Durch die Ausbreitung der seismischen Wellen in einem absorbierenden und streuenden Untergrund wird das Quellspektrum auf dem Weg zwischen Erdbebenherd und Aufzeichnungsort am Seismometer verfälscht. Um diese Effekte herauszurechnen, werden zunächst die Dämpfungseigenschaften des Untergrundes mit Hilfe der Energietransfertheorie tiefenabhängig charakterisiert. Mit Hilfe dieses Dämpfungsmodells, das beispielhaft für die Geothermieanlage Insheim im Oberrheingraben erstellt wurde, kann aus den Seismogrammaufzeichnungen auf die Quellspektren der induzierten Mikroseismizität geschlossen werden. Die Methode wurde automatisiert und mit einem Erdbebendetektor kombiniert. So wurde eine automatische seismologische Auswertung in Echtzeit realisiert. 

Es zeigt sich, dass die Momentenmagnitude bei Magnituden unter 2 deutlich von der leichter zu bestimmenden, aber ungenaueren Lokalmagnitude abweicht. Bei vielen Mikroerdbeben konnte jedoch keine Momentenmagnitude berechnet werden. Eine empirische Relation zwischen Lokal- und Momentenmagnitude ermöglicht, aus der Lokalmagnitude die Momentenmagnitude abzuschätzen. Die entwickelte Methode eignet sich sowohl für die Verbesserung von seismischen Reaktionsschemen als auch für
eine verbesserte seismische Gefährdungsanalyse.