• Wie der Mensch Erdbeben auslöst : Gasförderung und Geothermie bringen den Boden zum Zittern

Wie der Mensch Erdbeben auslöst : Gasförderung und Geothermie bringen den Boden zum Zittern

Wenn Wasser in die Erde gepumpt wird, um etwa Öl zu fördern oder Erdwärme zu nutzen, können Erdbeben ausgelöst werden. Warnzeichen helfen, Schäden zu verhindern.

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Gefährliches Wasser. Werden große Mengen davon in den Untergrund gepresst, können sie zu Erdstößen führen.
Gefährliches Wasser. Werden große Mengen davon in den Untergrund gepresst, können sie zu Erdstößen führen.Foto: REUTERS

Abends, kurz vor elf, kracht es richtig. Fensterscheiben zerbersten, Dächer werden beschädigt, ein Kamin stürzt ein. Überraschend kam der Erdstoß nicht. Bereits tagsüber hatte es in Prague, einem Nest in Oklahoma, spürbare Erschütterungen gegeben. Am späten Abend des 5. November 2011 erreichte das Zittern im Untergrund seinen vorläufigen Höhepunkt. Eine Stärke (Magnitude) von 5,6, das stand schnell fest. Über die Ursache wurde lange gestritten. Oklahoma war praktisch erdbebenfrei, über Jahrhunderte. Doch seit wenigen Jahren häuften sich die Erschütterungen.

Erst das Wasser, dann die Erschütterung

Gab es einen Zusammenhang mit der Öl- und Gasförderung? Diese Vermutung wurde immer lauter, von den betreffenden Firmen und manchen Behörden aber beharrlich abgestritten. Doch die Indizien verdichteten sich. US-Forscher haben jetzt im Fachblatt „Science“ die bislang umfangreichste Analyse dazu vorgestellt und kommen zu dem Schluss: Die meisten Erdbeben in Oklahoma und angrenzenden Bundesstaaten gehen auf menschliche Aktivitäten zurück. Vor allem das Hineinpressen von Wasser in den Untergrund, das in großen Mengen bei der Ölförderung anfällt, führt zu Erschütterungen, die teilweise Schäden an der Erdoberfläche hinterlassen.

Menschgemachte Erdbeben gibt es vielerorts, bei Geothermie-Kraftwerken in der Schweiz oder der Pfalz ebenso wie bei der Gasförderung in Norddeutschland. In den meisten Fällen sind sie nur schwach, doch die Bewohner der betroffenen Gebiete sind verunsichert. Zu Recht, denn was genau im Untergrund vor sich geht, ist wenig verstanden. Sonst würde es nicht allenthalben zu den Beben kommen. Mit jedem Erdstoß wächst das Gefühl der Unsicherheit, wird die Frage drängender, ob es eines Tages zu einem wirklich großen Knall kommt.

Menschgemachte Erdbeben.
Menschgemachte Erdbeben.Bild: tsp

Diese Verunsicherung herrscht auch in den klassischen Öl-Staaten der USA wie Texas, Oklahoma und Colorado. Dort und in angrenzenden Regionen, zusammengenommen als „mid-continent“ bezeichnet, ist die Zahl der Erdbeben zuletzt rapide gestiegen. Matthew Weingarten von der Universität von Colorado in Boulder und Kollegen haben nun Ort und Zeitpunkt der Erschütterungen mit Daten von rund 180 000 Bohrungen verglichen, in denen Wasser in den Untergrund gepresst wird. Sie entdeckten auffallend viele Gemeinsamkeiten, die zunächst rein statistischer Natur sind, aber doch auf einen ursächlichen Zusammenhang hindeuten. In den Siebzigerjahren waren es höchstens sieben Beben im Jahr, die eine Magnitude von 3 und mehr erreichten (etwa die Stärke, ab der Menschen etwas spüren) und mutmaßlich mit solchen „Versenkbohrungen“ zusammenhängen. Für den Zeitraum 2011 bis 2013 schnellte ihre Zahl auf 75 bis 190 hoch, 2014 waren es sogar mehr als 650. Die Zahl der natürlichen Erschütterungen blieb über die Jahre, wie zu erwarten, gleich.

Schmiermittel für Erdplatten

Dass Wasser Erdbeben auslöst, ist schon länger bekannt. Voraussetzung dafür ist, dass das Gestein bereits etwas unter Spannung steht. Das geschieht beispielsweise durch die Bewegung der Erdplatten, wobei die Stärke der natürlichen Spannung von Ort zu Ort sehr verschieden sein kann. Im Gestein gibt es Schwächezonen, von Geoforschern als „Störung“ bezeichnet. Gelangt Wasser dorthin, wirkt es wie ein Schmiermittel. Mikroskopisch betrachtet, verändert es den Druck in den winzigen Poren des Gesteins, woraufhin dieses zerbricht. Zunächst ist der Riss nur wenige Mikrometer groß, doch er wird rasch größer und erstreckt sich über viele Meter. Die Gesteinsschichten ruckeln aneinander vorbei, die Erde bebt.

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