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Projekt
Das Zusammenspiel von Permeabilitätsdynamik, Verwerfungsschwächung und Spannungszuständen in der Seismogenese um die Stadt Novy-Kostel von 2000 bis 2018
Antragsteller
Dr. Thomas Heinze
Fachliche Zuordnung
Physik des Erdkörpers
Förderung
Förderung seit 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 537665605
Die auslösende und treibende Rolle von Flüssigkeiten unter hohem Druck bei der Seismogenese von Erdbebenschwärmen, insbesondere in NW- Böhmen, wird seit Jahrzehnten aus verschiedenen Gründen vermutet: die Nähe zu Mofetten und Thermalquellen, die eine Reaktion auf die Seismizität zeigen, und die Übereinstimmung von Porendruckdiffusionsmodellen mit dem seismischen Migrationsmuster sind prominente Beispiele. Außerdem gibt es Hinweise auf ein dynamisches hydraulisches System: Schwankungen der CO2-Konzentrationen an der Oberfläche stimmen mit GPS-Messungen einer horizontalen, die Verwerfung schließenden, Kompression überein; Veränderungen der seismischen Wellengeschwindigkeit deuten auf Veränderungen der Porosität während des Aufbrechens hin; die Stimulation von Schichten geringer Durchlässigkeit bietet neue Fließwege. In diesem Projekt werden wir untersuchen, ob (i) eine dynamische hydraulische Durchlässigkeit der verschiedenen Verwerfungssegmente in Abhängigkeit von Spannung, Druck und Temperatur, (ii) eine verringerte Verwerfungsfestigkeit aufgrund von Mineralauflösung und (iii) die Verwerfungsgeometrie innerhalb des lokalen Spannungsfeldes entweder Auslöser, treibende Kräfte oder begünstigende Bedingungen für das charakteristische seismische Migrationsmuster in der Region sind. Zur Beantwortung dieser Forschungsfragen schlagen wir die Entwicklung eines numerischen Modells vor. Mit seinem dreidimensionalen Design wird das Modell das erste sein, das die realen Spannungsbedingungen reproduziert und Hydraulik entlang der komplexen Verwerfungsgeometrie modelliert. Insbesondere für die Schwärme von 2011 bis 2018 ist die 3D-Geometrie entscheidend, um die räumlich-zeitliche Entwicklung der seismischen Aktivität zu reproduzieren. Durch die Einbeziehung der Zustandsgleichungen für CO2, die Berücksichtigung von Phasenänderungen, Lösung und Entgasung von CO2 vermeidet dieses Modell die potenziell vereinfachende Annahme einer einphasigen Flüssigkeit. Durch die Berücksichtigung einer Porositäts-/Durchlässigkeitsentwicklung wird dieses Modell die Simulation der Erdbebenschwärme ermöglichen und unser Verständnis der Periodizität und der räumlich-zeitlichen Entwicklung von Erdbebenschwärmen verbessern. Die Eigenschaften eines solchen Modells gehen weit über bestehende Ansätze hinaus und ermöglichen eine systematische Prüfung der verschiedenen Hypothesen. Die Modellergebnisse können mit den langjährigen Messungen des ICDP Eger Rift Observatoriums verglichen werden, was eine einzigartige Gelegenheit zur Kalibrierung und Validierung darstellt. Das ICDP-Observatorium verfügt über umfassende Daten, die für den Erfolg des Projekts entscheidend sind: Stratigraphie, Strömungsmessungen und hochwertige seismische Kataloge. Die Projektergebnisse werden den Einfluss der Permeabilitätsdynamik aufzeigen und die Rolle verschiedener begünstigender, auslösender und erforderlicher Faktoren für das unterschiedliche Auftreten seismischer Aktivität in NW Böhmen aufzeigen.
DFG-Verfahren
Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
