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Freiberger Wissenschaftler erforschen Erdbebengebiet in Neuseeland

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Ein Rüttelfahrzeug der University of Calgary wiegt 9 Tonnen.

Die Wissenschaftler sind gerade von den dreiwöchigen seismischen Messungen zurückgekehrt. Ziel der Untersuchungen ist es, die weltweit einzigartige, ca. 850 km lange Alpine Verwerfung entlang der kontinentalen Plattengrenze zu erforschen.

Durchschnittlich bebt die Erde an dieser Verwerfung alle 330 Jahre, zuletzt 1717. Wissenschaftlichen Berechnungen zufolge steht an dieser Plattengrenze ein Beben mit einer Magnitude von etwa 8 unmittelbar bevor. Aus diesem Grund wurde 2014 im Rahmen eines internationalen Forschungsprojekts ein Bohrloch abgeteuft, um die Strukturen und physikalischen Parameter im Untergrund in der Nähe dieser Erdbebenzone zu bestimmen.

Trotz der Bohrung und der von den Freiberger Forschern bereits analysierten seismischen Daten aus dem Jahre 2011 gibt es noch viele offene Fragen, so Stefan Buske, Professor für Prospektionsgeophysik an der TU Bergakademie Freiberg: „Wir wissen noch nicht, wie genau die Untergrundstruktur der Alpinen Verwerfung aussieht, welche Gesteine in größeren Tiefen zu erwarten sind und ob es alte, nicht mehr aktive Störungen gibt. Wir wollen mit den nun gemessenen Daten herausfinden, wie die detaillierte Geometrie der Störung aussieht und wie sie mit den Erdbebenmechanismen zusammenhängt.“

Für die Messungen erzeugt ein Vibrationsfahrzeug an der Erdoberfläche seismische Wellen, die sich durch den Untergrund ausbreiten und anschließend von seismischen Empfängern, den Geophonen, aufgezeichnet werden. Geophone befinden sich sowohl an der Erdoberfläche als auch im Bohrloch. „Wir haben dabei verschiedene Messmethoden miteinander kombiniert. Im Bohrloch wurden diese seismischen Wellen nicht nur wie bisher durch Bohrlochgeophone aufgezeichnet, sondern gleichzeitig durch ein Glasfaserkabel, an dem feinste Bewegungen mithilfe von Laserstrahlen messbar werden“, sagt Prof. Stefan Buske. „Durch diese neue Messmethode erhoffen wir uns detailliertere Daten als bisher.“ Zudem wurden auf der Erdoberfläche 400 Vertikalkomponenten-Geophone entlang von Linien sowie Ein Dreikomponenten-Geofon mit Registriereinheit der TU Bergakademie Freiberg  © TU Bergakademie Freiberg/ Vera Lay160 Dreikomponenten-Geophone in insgesamt zwölf verschiedenen Bereichen ausgelegt, um den gesamten Untergrundbereich um die Bohrung herum abzubilden. 

Für die Auswertung der Daten wurden an der TU Bergakademie Freiberg eigens Methoden zur hochauflösenden Abbildung des Untergrundes entwickelt. „So werden die Untergrundstrukturen um das Bohrloch herum genau sichtbar und mit Resultaten der Bohrung selbst korreliert,“ beschreibt Prof. Stefan Buske den Auswertungsprozess. Zudem soll die komplexe Struktur der Alpinen Verwerfung an sich abgebildet werden. Aus diesen Ergebnissen können dann wichtige Schlüsse für das Verständnis von Erdbebenprozessen im Allgemeinen gezogen werden. Besonders wichtig sind diese Erkenntnisse aber für die Bevölkerung vor Ort.

Freiberger Team bei der Untersuchung der Alpinen Verwerfung auf der Südinsel Neuseelands (v.l.): Prof. Stefan Buske, Christin Mann, Franz Kleine, Sascha Bodenburg und Vera Lay  © TU Bergakademie Freiberg/ Vera LayDas Projekt ist Teil des International-Continental-Drilling-Programs (ICDP), das Forschungsbohrungen fördert. Die aktuellen Messungen werden von der Earthquake Commission der Victoria University of Wellington (Neuseeland) und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. Neben der TU Bergakademie Freiberg sind an dem Forschungsprojekt das staatliche Institute of Geological and Nuclear Sciences und die Universitäten Wellington, Dunedin und Auckland aus Neuseeland sowie die kanadischen Universitäten aus Alberta und Calgary und das internationale Explorationsunternehmen Schlumberger beteiligt.


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