Oberflächenmessstationen
DIN 4150 Erschütterungsnetzwerk (DEN)
Bohrloch- und Oberflächenmessstationen
Seismisches Ortungsnetzwerk (SON)
Epizentrum
Karte zurücksetzen

Zum besseren Verständnis: das Wichtigste in Kürze.

Was ist eigentlich ein Erdbeben? Oder das Rotliegend? Die Richter-Skala? Hier werden Fachbegriffe der Seismologie, der Erdgasförderung, des Bergrechts und andere wichtige Aspekte erklärt.

Amplitude

Amplitude ist die physikalische Bezeichnung für die maximale Auslenkung einer Schwingung aus der Ruhelage. In den Diagrammen des Seismischen Messsystems weist sie z.B. die Stärke der Wellen hin, die eine Registrierung auslösen können.

Azimut

Azimut beschreibt einen Winkel gegen Nord, gemessen im Uhrzeigersinn.

Bergbehörde

Die Bergbehörde ist eine staatliche Sonderordnungsbehörde. Sie führt nach dem Bundesberggesetz (BBergG) die Bergaufsicht durch und ist ermächtigt, Bergverordnungen zu erlassen. Zur Betriebsüberwachung wendet sie das Betriebsplanverfahren an. In der Bundesrepublik Deutschland ist die Bergaufsicht Ländersache. In Niedersachsen ist das Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie mit Sitz in Hannover zuständig.

Bergrechtliches Betriebsplanverfahren

Im Bergbau wird nach dem Bundesberggesetz (BBergG) das Betriebsplanverfahren angewandt. Bergbauliche Aktivitäten wie das Aufsuchen, Gewinnen und Aufbereiten von Bodenschätzen dürfen nur mit einem zugelassenen Betriebsplan durchgeführt werden. Für die Zulassung und Überwachung ist die jeweilige Bergbehörde zuständig.

Blattverschiebung

Eine Blattverschiebung (auch: Transversalverschiebung, Horizontalverschiebung oder Seitenverschiebung; engl. strike-slip-fault) beschreibt in der Geologie eine tektonische Verwerfung. Erd- oder Gesteinsschichten gleiten an einer senkrechten Störungsfläche aneinander vorbei, oft ein Auslöser starker Erschütterungen. Bekanntestes Beispiel ist wohl die San-Andreas-Verwerfung (auch: San-Andreas-Graben) in Kalifornien, wo die Pafizische an der Nordamerkanischen Platte vorbeidriftet und ungeheure Kräfte auslösen kann.

Abb.: Blattverschiebung (Quelle: Wikipedia)

Bodenschatz, bergfreier

Das BBergG unterscheidet zwischen bergfreien und grundeigenen Bodenschätzen.

Bodenschätze sind mit Ausnahme von Wasser alle mineralischen Rohstoffe in festem oder flüssigem Zustand und Gase, die in natürlichen Ablagerungen oder Ansammlungen (Lagerstätten) in oder auf der Erde, auf dem Meeresgrund, im Meeresuntergrund oder im Meerwasser vorkommen.

Grundeigene Bodenschätze stehen im Eigentum des Grundeigentümers. Auf bergfreie Bodenschätze erstreckt sich das Eigentum an einem Grundstück nicht.

Bergfreie Bodenschätze sind, soweit sich aus aufrechterhaltenen alten Rechten (§§ 149 bis 159) oder aus Absatz 4 nichts anderes ergibt:

Actinium und die Actiniden, Aluminium, Antimon, Arsen, Beryllium, Blei, Bor, Caesium, Chrom, Eisen, Francium, Gallium, Germanium, Gold, Hafnium, Indium, Iridium, Kadmium, Kobalt, Kupfer, Lanthan und die Lanthaniden, Lithium, Mangan, Molybdän, Nickel, Niob, Osmium, Palladium, Phosphor, Platin, Polonium, Quecksilber, Radium, Rhenium, Rhodium, Rubidium, Ruthenium, Scandium, Schwefel, Selen, Silber, Strontium, Tantal, Tellur, Thallium, Titan, Vanadium, Wismut, Wolfram, Yttrium, Zink, Zinn, Zirkonium - gediegen und als Erze außer in Raseneisen-, Alaun- und Vitriolerzen -;  Kohlenwasserstoffe nebst den bei ihrer Gewinnung anfallenden Gasen;  Stein- und Braunkohle nebst den im Zusammenhang mit ihrer Gewinnung auftretenden Gasen; Graphit;  Stein-, Kali-, Magnesia- und Borsalze nebst den mit diesen Salzen in der gleichen Lagerstätte auftretenden Salzen; Sole;  Flußspat und Schwerspat.

Als bergfreie Bodenschätze gelten alle Bodenschätze im Bereich des Festlandsockels und, soweit sich aus aufrechterhaltenen alten Rechten (§§ 149 bis 159) nichts anderes ergibt, alle Bodenschätze im Bereich der Küstengewässer sowie Erdwärme und die im Zusammenhang mit ihrer Gewinnung auftretenden anderen Energien (Erdwärme).

Grundeigene Bodenschätze im Sinne dieses Gesetzes sind nur, soweit sich aus aufrechterhaltenen alten Rechten (§§ 149 bis 159) nichts anderes ergibt:

Basaltlava mit Ausnahme des Säulenbasaltes; Bauxit; Bentonit und andere montmorillonitreiche Tone; Dachschiefer; Feldspat, Kaolin, Pegmatitsand; Glimmer; Kieselgur; Quarz und Quarzit, soweit sie sich zur Herstellung von feuerfesten Erzeugnissen oder Ferrosilizium eignen; Speckstein, Talkum; Ton, soweit er sich zur Herstellung von feuerfesten, säurefesten oder nicht als Ziegeleierzeugnisse anzusehenden keramischen Erzeugnissen oder zur Herstellung von Aluminium eignet; Traß und alle anderen nicht unter Absatz 3 oder Nummer 1 fallenden Bodenschätze, soweit sie untertägig aufgesucht oder gewonnen werden.

Bodenschwinggeschwindigkeit

Die Bodenschwinggeschwindigkeit ist eine Größe die an der Erdoberfläche an bestimmten Beobachtungspunkten durch Seismometer gemessen wird. Sie gibt die Geschwindigkeit der Bewegung der Erdoberfläche an, ausgelöst durch natürliche Einflüsse (z.B. Gezeiten, Erdbeben) oder anthropogene Einflüsse, also durch menschliche Aktivität verursacht. Sie ist ein Maß für die Intensität einer Erschütterung und korreliert direkt mit möglichen Gebäudeschäden.

Bundesberggesetz (BBergG)

Inhalt des Bundesberggesetzes sind alle bergrechtlichen Fragen von der Erkundung, über die Gewinnung eines Rohstoffs, bis zur Schließung eines Bergwerkes oder Tagebaus. Das Bundesberggesetz regelt außerdem die Zuständigkeit der Bergbehörden bei Fragen, die den Bergbau betreffen. Es unterscheidet weiterhin zwischen  "grundeigenen Bodenschätzen" wie z.B. Quarz oder Glimmer und "bergfreien Bodernschätzen" zu denen auch Kohlenwasserstoffe und die Erdwärme zählen. Derzeit gilt das Bundesberggesetz in der Fassung vom 13. August 1980.

Bundesimmissionsschutzgesetz

Das Bundesimmissionsschutzgesetz regelt den Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch Luftverunreinigungen, Geräusche, Erschütterungen und ähnliche Vorgänge. In Bezug auf Immissionen sind hier die Anforderungen an einen Messort festgelegt.

Detektionsschwelle, seismische

Die seismische Detektionsschwelle gibt an, ab welcher Stärke ein seismisches Ereignis durch eine Messstation oder ein Messnetz mit Sicherheit erkannt wird. Sie wird in der Regel durch die Lokalmagnitude ML nach Richter oder die Momenten-Magnitude MW definiert. Die Schwelle ist niedrig, die Anforderungen sind hoch. Die Detektionsschwelle wird durch Ereignisse bestimmt, die in der betrachteten Region ungünstig zum Messnetz liegen. Ereignisse die günstiger zum Messnetz liegen, werden auch bei Magnituden unterhalb der Detektionsschwelle erkannt. Die Detektionsschwelle wird neben der Empfindlichkeit der Messgeräte insbesondere durch die Bodenunruhe (seismisches Rauschen) an den Aufstellungsorten bestimmt.

DIN 4150

Die DIN 4150-3 mit ihren Anhaltswerten ist eine wichtige Grundlage unseres Seismischen Messsystems und der grafischen Darstellung. Sie legt ein Verfahren fest, nach dem ermittelt und beurteilt wird, ob eine Erschütterung Einwirkungen auf bauliche Anlagen hat und wenn ja, welche. Die Norm nennt Anhaltswerte, bei deren Einhaltung Schäden im Sinne einer Verminderung des Gebrauchswertes von Bauwerken nicht eintreten. Für Wohngebäude werden bei Unterschreitung der Anhaltswerte selbst Risse im Putz von Wänden oder die Vergrößerung bereits vorhandener Risse ausgeschlossen; die Anhaltswerte sind also als Unbedenklichkeitswerte zu verstehen. Werden sie überschritten, ist das jedoch nicht gleich ein Grund zur Sorge. Es folgt nicht automatisch, dass auch Schäden auftreten.

Eigenfrequenz

Die Eigenfrequenz eines schwingfähigen Systems ist die Frequenz, mit der das System nach einmaliger Anregung schwingen kann. Bei Vernachlässigung der Dämpfung fallen die Eigenfrequenzen mit den Resonanzfrequenzen des Systems zusammen.

Abb.: Amplituden einer Schwingung für bestimmte Erregerfrequenzen in Abhängigkeit von der Dämpfung des Systems. Die Amplituden werden maximal, wenn Erregerfrequenz = Eigenfrequenz f0. (Quelle: http://geusschool.de)

Emission

Die Emission seismischer Wellen beschreibt im Gegensatz zur (->) Immission den Prozess, der an der Quelle einer Erschütterung, im Hypozentrum, stattfindet. Größen, die diesen Prozess beschreiben, sind beispielsweise die Magnitude, die seismische Energie und die Bruchflächengröße.

Abb.: Emission (Quelle: DMT GmbH & Co. KG)

Emissionsnetz

Ein seismologisches Netz ist eine Gruppe von seismischen Messstationen (Seismometer) zur Erfassung der Seismizität. Jedes Netz wird individuell konzipiert und an die lokale Aufgabenstellung angepasst. Das gilt sowohl für die Auswahl der Messinstrumente als auch die Anzahl und Platzierung der Stationen. Ziele sind üblicherweise:

  • eine ausreichend niedrige Detektionsschwelle in der überwachten Region,
  • eine ausreichende Ortungsgenauigkeit und die
  • Möglichkeit guter Magnitudenbestimmungen.

Oft werden einzelne Stationen auch in Bohrlöchern untergebracht. Ein Emissionsnetz unterscheidet sich oft deutlich von einem Immissionsnetz zur normgerechten und gerichtsverwertbaren Aufzeichnung der Erschütterungen.

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Epizentrum

Das Epizentrum markiert das Zentrum eines Erdbebens auf der Landkarte. Es wird vom unterirdischen Erdbebenherd, dem Hypozentrum, senkrecht auf die Erdoberfläche projiziert.

Abb.: Epizentrum (Quelle: DMT GmbH & Co. KG)

Erdbeben

Als Erdbeben werden Bruchvorgänge im Untergrund bezeichnet. Häufig bezeichnet man auch die Auswirkungen der Bruchvorgänge auf den Erdkörpers, d.h. insbesondere die Erschütterungen an der Erdoberfläche, als Erdbeben. Der deutlich größte Anteil aufgezeichneter Erdbeben ist zu schwach, um von Menschen wahrgenommen zu werden. Die Wissenschaft, die sich mit Erdbeben befasst, heißt Seismologie.

Erdbebengefährdung

Die Erdbebengefährdung beschreibt für jede Region der Welt die Wahrscheinlichkeit, mit der an einem Standort innerhalb eines definierten Zeitraums eine kritische Intensität erreicht oder überschritten wird.

Abb.: Globale seismische Gefährdungskarte. Die Farben geben die verschiedenen seismischen Gefährdungen weltweit an, von „weiß = sehr klein“ bis „braun = sehr hoch“. (Quelle: Global Seismic Hazard Assessment Program)

Erdbebenherd

Durch den Vergleich der Laufzeiten der seismischen Wellen eines Erdbebens kann im Rahmen der physikalisch bedingten Ungenauigkeit auf die Position des Hypozentrums als Quelle der Wellen geschlossen werden. Das Hypozentrum wird entsprechend auch als Erdbebenherd bezeichnet. Die Quelle der seismischen Wellen kann sich im Laufe eines Bebens verschieben, weshalb nach internationaler Übereinkunft die zuerst gemessene Position als Hypozentrum gilt. Der Ort auf der Erdoberfläche direkt über dem Hypozentrum heißt Epizentrum.

Die Bruchfläche, auf der das Erdbeben stattfindet, wird in ihrer Gesamtheit als Herdfläche bezeichnet. In den meisten Fällen erreicht diese Bruchfläche die Erdoberfläche nicht, so dass der Erdbebenherd in der Regel nicht sichtbar wird. Im Fall eines größeren Erdbebens, dessen Hypozentrum in nur geringer Tiefe liegt, kann die Herdfläche allerdings bis an die Erdoberfläche reichen und dort zu einem deutlichen Versatz führen. Der genaue Ablauf des Bruchprozesses legt die Abstrahlcharakteristik des Bebens fest, bestimmt also, wie viel Energie in Form von seismischen Wellen in jede Richtung des Raumes abgestrahlt wird.

Abb.: Erdbebenherd (Quelle: TERRA-Online)

Erdbebenhäufigkeit

Unter Erdbebenhäufigkeit versteht man eine kumulative Auflistung der Beben in einem bestimmten Zeitraum, weltweit oder für eine bestimmte Region; sie wird üblicherweise in Magnitude-Klassen aufgeteilt. Für die Betrachtung des Erdbebenrisikos ist vor allem die Darstellung der Häufigkeit in der (->) Gutenberg-Richter-Beziehung von Bedeutung.

Erdbebenkatalog

In einem Erdbebenkatalog werden alle aufgezeichneten seismischen Ereignisse einer Region gelistet. Alle Kataloge stehen heute in einer stetig aktualisierten Form im Internet zur Verfügung. In Deutschland katalogisiert eine öffentliche Einrichtung des Bundes oder der Länder die Ergebnisse ihrer eigenen Messungen; hier kann davon ausgegangen werden, dass alle Ereignisse mit Magnituden >2,5 erfasst und gelistet werden.

Erdbebenrisiko

Beim Erdbebenrisiko berücksichtigt man zusätzlich zur Erdbebengefährdung die konkrete Auswirkung eines bestimmten Erdbebens auf den Standort. Die mathematische Berechnung beinhaltet Annahmen darüber, ob zum Beispiel vor Ort stabil gebaut wurde oder welche Vermögenswerte bei einem Beben gefährdet sind. Rechnerisch beschreibt das Erdbebenrisiko die Beziehung zwischen der Erdbebengefährdung und einem zu erwartenden Verlust. 

Das Risiko kann also auch in einer Region mit hoher Gefährdung klein sein, wenn sich dort keine Menschen oder Gebäude befinden. Umgekehrt kann das Risiko aber in Gebieten geringer Erdbebengefährdung sehr hoch sein, wenn dort viele Menschen leben oder Vermögenswerte angesammelt sind.

Bereiche, wo Gefährdung und Bevölkerungsdichte hoch sind, sind Gebiete extrem hohen Risikos. Beispiel: San Francisco, Los Angeles und Tokyo.

Erdgas

Erdgas ist ein brennbares Naturgas, das in unterirdischen Lagerstätten vorkommt. Es entsteht auf ähnliche Weise wie Erdöl und tritt daher auch häufig mit Erdöl auf. 

Erdgase bestehen hauptsächlich aus Methan, unterscheiden sich aber in ihrer weiteren chemischen Zusammensetzung. Als fossiler Energieträger dient Erdgas hauptsächlich der Beheizung von Wohn- und Gewerberäumen, als industrielle Prozesswärmeenergie, zur elektrischen Stromerzeugung und in kleinem Umfang als Treibstoff für Kraftfahrzeuge.

Daneben wird Erdgas auch oft als Reaktionspartner in chemischen Prozessen angewendet. Sein Energiereichtum kommt etwa bei der Ammoniaksynthese im Haber-Bosch-Verfahren (Stickstoffdüngemittel), der Eisenerzreduktion im Hochofenprozess oder bei der Herstellung von Wasserstoff zum Tragen.

Erdgaslagerstätte

Gasvorkommen in so genannten Erdgasfallen sind der bisher am häufigsten erschlossene Lagerstättentyp: Während seiner Migration durch die Porenräume des Gesteins steigt das Erdgas nach oben und sammelt sich unter undurchlässigen Schichten, etwa Tonschichten, in geeigneten geologischen Strukturen wie zum Beispiel sogenannten Sätteln. Häufig treten Erdöl und Erdgas in ihren Lagerstätten auch zusammen auf (Kohlenwasserstofffelder); dabei sammelt sich das Erdgas oberhalb des Erdöls. Reine Erdölfelder sind selten, reine Erdgasfelder wegen der durch die geringe Dichte bedingten einfacheren Migration häufiger. Das bei der Erdölgewinnung anfallende Erdgas wird abgetrennt und gesondert verarbeitet.

Abb.: Schematische Darstellung von Erdgaslagerstätten. (Quelle: BGR)

Erdkruste

Die Erdkruste ist die äußere, feste Schicht der Erde. In ihrem Verhältnis zum Durchmesser der Erde kann man sie mit der Schale eines Apfels vergleichen. Unter der Erdkruste liegt der feste bis zähplastische Erdmantel und 2900 km tiefer der größtenteils flüssige Erdkern. Im Schalenaufbau der Erde bildet die Erdkruste zusammen mit dem lithosphärischen Mantel die Lithosphäre.

Abb.: Erdkruste (Quelle: USGS-Earthquake Glossary)

Fossile Brennstoffe

Fossile Brennstoffe sind z.B. Erdöl, Erdgas und Kohle. Sie sind durch geologische Vorgänge über Jahrmillionen aus den organischen Überresten von Tieren und Pflanzen entstanden, die sich in geologischer Vorzeit abgelagert haben.

Fühlbarkeitsgrenze bei Erschütterungen

Subjektiv betrachtet, sind manche Menschen sensibler für Erschütterungen als andere und spüren ein seismisches Ereignis eher. Objektiv lassen sich jedoch Grenzwerte messen und als Anhaltswerte benennen. Sie beruhen auf der Schwinggeschwindigkeit, mit der sich Bodenteilchen bewegen bzw. dem KB-Wert, der eng mit ihr verknüpft ist. Eine Erschütterung kann ab ca. 0,3 mm/s verspürt werden.

Die Einwirkung von Erschütterungen wird in Deutschland durch die Norm DIN 4510 geregelt. Teil 2 beschreibt die Einwirkungen auf den Menschen, Teil 3 auf bauliche Anlagen. Die Fühlbarkeitsgrenze wird hier deutlich von der Schadensgrenze unterschieden. Obwohl es für Menschen in Gebieten mit hoher Bodenaktivität recht beunruhigend sein kann, wenn sie eine schwache Erschütterung spüren, heißt das noch nicht, dass eine Gefahr besteht oder gar Schäden entstehen.

Gaslagerstätte

Als Gaslagerstätte wird ein Erdgasfeld in porösen Schichten der Erdkruste bezeichnet, das wirtschaftlich nutzbar ist oder aus dem bereits Gas gefördert wird. Zum Großteil entstehen die Lagerstätten aus Meeresablagerungen von vorzeitlichen Randmeeren, in Mitteleuropa z. B. aus dem sogenannten Zechsteinmeer oder den Spätphasen des Tethysmeeres.

Erdgasfelder setzten die Existenz genügend poröser Sedimente voraus, die als Speichergestein für die Gase und meist auch für andere Kohlenwasserstoffe wie Erdöl dienen können. Die größtenteils biogenen Gase sammeln sich in Poren oder Klüften unterhalb einer luftundurchlässigen Schicht. An Lagerungstypen unterscheidet man sattelförmige Aufwölbungen unter einer abdichtenden Schicht oder schrägliegende Lagerstätten mit Abdichtung an übergreifenden Schichten, an Salzstockflanken oder an Abschiebungen.

Öl- oder gashöffige Gebiete werden zunächst durch geologische und geophysikalische Exploration vorerkundet, später folgen Probebohrungen und bei deren Erfolg die Förderbohrung. Die Förderung an die Erdoberfläche erfolgt durch den Gasdruck oder (seltener) durch Einpressen von Salzwasser in den Untergrund.

(siehe auch -> Erdgaslagerstätte -> Lagerstätte)

Geophon

Geophone sind elektro-mechanische Wandler, die Bodenschwingungen in analoge Spannungssignale umwandeln. Als kleine Seismometer nutzt man sie zum Beispiel zur Lagerstättensuche im Bergbau, um Bruchstellen in Wasserdruckleitungen aufzuspüren oder zur Baugrunduntersuchung in der Bautechnik.

Geophone bestehen im Wesentlichen aus einer Spule, die durch eine Feder mit einem Permanentmagneten gekoppelt ist. Eine Bodenbewegung führt zu einer Relativbewegung zwischen Spule und Magnet. Dadurch wird in der Spule eine Spannung induziert, die proportional zur Geschwindigkeit der Relativbewegung ist. 

Geophone ähneln in ihrem Aufbau sehr den Seismometern. Sie werden zur Registrierung der refraktierten bzw. reflektierten Wellen in der Seismik verwendet.

Geologie (30)

Die Geologie ist die Wissenschaft vom Aufbau und der Zusammensetzung und Struktur der Erde, ihren physikalischen Eigenschaften und ihrer Entwicklungsgeschichte, sowie der Prozesse, die sie formten und auch heute noch formen. Abweichend von der eigentlichen Bedeutung verwendet man das Wort auch für den geologischen Aufbau, etwa die Geologie der Alpen.

Abb.:Geologie der Alpen (Quelle: ALEXANDER Weltatlas, Klett, 1996)

Geophysik

Die Geophysik ist ein Teilgebiet der Geowissenschaften und gleichzeitig der Physik. Sie erforscht die physikalischen Eigenschaften und Vorgänge der Erdkruste und des Erdinnern (Physik der festen Erde, die Geophysik im engeren Sinn), umfasst aber genauso die Physik der Ozeane (Ozeanografie), der Atmosphäre (Meteorologie) und der Planeten unseres Sonnensystems.

Sie beschäftigt sich dabei vornehmlich mit natürlichen Erscheinungen und Vorgängen der Erde und ihrer Umgebung sowie mit technischen Aspekten und geophysikalischen Karten.

Abb.: Schalenaufbau der Erde mit eingezeichneten Konvektionsströmungen und dem Erdmagnetfeld. (Quelle: Uni Kassel)

Geschwindigkeitsmodell

Ein Geschwindigkeitsmodell des Untergrundes wird in der Seismik aber auch in der Seismologie gebraucht, um Ausbreitungszeiten seismischer Wellen in Entfernungen bzw. Tiefen umzurechnen. Dabei kann ein Geschwindigkeitsmodell entweder aus den Daten selbst erarbeitet werden oder es wird importiert, beispielsweise aus Bohrungen. Häufig steht nur ein eindimensionales Geschwindigkeitsmodell zur Verfügung, also ein Modell mit horizontalen Schichtgrenzen. Den wirklichen Gegebenheiten angepasster sind zwei- oder dreidimensionale Modelle.

Die Genauigkeit des Geschwindigkeitsmodells bestimmt bei der seismischen Exploration, wie exakt Zeitschnitte in Tiefenschnitte umgewandelt werden können. In der Seismologie bestimmen Geschwindigkeitsmodelle weitgehend die Ortungsgenauigkeit bei der Lokalisierung natürlicher oder induzierter Ereignisse.

Globales Geschwindigkeitsmodell PREM. Eingezeichnet sind die seismischen P- und S-Wellengeschwindigkeiten in Abhängigkeit der Tiefe. (Quelle: Wikipedia.de)

Gestein

Als Gestein bezeichnet man eine feste, natürlich auftretende, in der Regel mikroskopisch heterogene Vereinigung von Mineralen, Gesteinsbruchstücken, Gläsern oder Rückständen von Organismen. Das Mischungsverhältnis dieser Bestandteile zueinander ist weitgehend konstant, so dass ein Gestein trotz seiner detaillierten Zusammensetzung auf den ersten Blick einheitlich wirkt.

Getriggerte Erdbeben

Getriggerte Erdbeben treten auf günstig orientierten Schwächezonen (Verwerfungen) im Einklang mit dem vorhandenen regionalen oder lokalen Spannungsfeld auf. Erzeugt der Mensch eine Spannungsänderung, kann ein Bruchprozess ausgelöst werden; die Stärke der Ereignisse wird dadurch nicht  kontrolliert. Allerdings hat die vom Menschen erzeugte Spannungsänderung das Potenzial, einen natürlichen seismischen Zyklus zu beschleunigen.

Gutenberg-Richter-Beziehung

Die Gutenberg-Richter-Beziehung ist eine etablierte Methode zur statistischen Aufarbeitung von Magnituden seismischer Ereignisse, die einem Cluster oder Schwarm zugeordnet werden können. Sie gibt die Rate der Ereignisse N pro Jahr an, die innerhalb einer definierten Region Magnituden größer oder gleich M haben (kumulative jährliche Magnitudenverteilung): log (N>M) = a - b*M. Damit ist sie eine wichtige Größe in der Benennung der Erdbebenhäufigkeit.

Eine Gutenberg-Richter-Beziehung verläuft meist im zentralen Teil linear, wobei der Wert b die Steigung angibt. Bei großen Magnituden steilt sich die Beziehung auf, um so eine maximal mögliche Magnitude zu definieren.

Abb.: Erdbebenhäufigkeit in einem Jahr, dargestellt in der Gutenberg-Richter-Beziehung. (Quelle: DMT GmbH & Co. KG)

Herdflächenlösung

Eine Herdflächenlösung ist eine in der Geophysik genutzte Methode zur Ermittlung des Bruchmechanismus. Die Herdflächenlösung dient dem besseren Verständnis der zugrundeliegenden Mechanik eines Erdbebens und hilft bei der Identifizierung der Ursache des Bebens.

Herdparameter

Die Herdparameter beschreiben in ihrer Gesamtheit den Herd eines Erdbebens: Die Bruchfläche, die das Erdbeben auslöst, wird als Herdfläche bezeichnet. In den meisten Fällen erreicht diese Bruchfläche die Erdoberfläche nicht, so dass der Erdbebenherd in der Regel nicht sichtbar wird. 

Im Fall eines größeren Erdbebens, dessen Hypozentrum in nur geringer Tiefe liegt, kann die Herdfläche bis an die Erdoberfläche reichen und dort zu einem deutlichen Versatz führen. Der genaue Ablauf des Bruchprozesses legt die Abstrahlcharakteristik des Bebens fest. Daraus ergibt sich, wie viel Energie in Form von seismischen Wellen in jede Richtung des Raumes abgestrahlt wird.

Hypozentrum

Seismische Ereignisse wie z.B. Erdbeben sind Bruchvorgänge im Untergrund, die zur Abstrahlung seismischer Wellen führen. Das Hypozentrum ist der Punkt, an dem der Bruchvorgang beginnt; es wird auch als Erdbebenherd bezeichnet. Die Projektion des Hypozentrums auf die Erdoberfläche definiert das Epizentrum der Erschütterung.

Abb.: Hypozentrum (Quelle: ETH Zürich)

Immission

Die Immission beschreibt im Gegensatz zur Emission den Einfluss des seismischen Ereignisses auf die Erdoberfläche. Größen, die diesen Effekt beschreiben, sind Bodenschwinggeschwindigkeit, Bodenbeschleunigung und seismische Intensität.

Abb.: Immission (Quelle: DMT GmbH & Co. KG)

Immissionsmessnetz, seismisches (40)

Ein seismisches Immissionsmessnetz ist ein Netz seismologischer Messstationen, bei dem es nicht darauf ankommt, Beben mit eine möglichst geringen Detektionsschwelle und mit höchstmöglicher Datenqualität zu erfassen. Es hat vielmehr die Aufgabe, die Erschütterungen als Immissionen an einem betroffenen Objekt (Gebäude) normgerecht und gerichtsverwertbar aufzuzeichnen. In Deutschland ist hier die Norm DIN 4150-3 maßgeblich.

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Induzierte Erdbeben

Als induzierte Erdbeben werden alle Erdbeben bezeichnet, die durch menschliches Einwirken ausgelöst wurden. Häufig findet man in der Literatur jedoch zusätzlich noch eine Unterscheidung zwischen rein induzierten Erdbeben (induzierten Erdbeben im engeren Sinne) und getriggerten Erdbeben. Rein induzierte Ereignisse werden komplett durch die vom Menschen verursachten Spannungsänderungen kontrolliert und würden ohne den Eingriff des Menschen nicht auftreten. Der gesamte Bruchprozess, nicht nur die Bruchauslösung, wird dabei durch die mensch-induzierte Spannung gesteuert.

Intensität, seismische

Die Intensität ist ein Maß für die Stärke eines Erdbebens an der Oberfläche. Bestimmt wird sie nicht aus Messwerten, sondern aus den Auswirkungen auf Landschaft, Häuser und Infrastruktur im Allgemeinen. Das führt dazu, dass an unterschiedlichen Orten unterschiedliche Stärken desselben Ereignisses bestimmt werden können. Ein direkter Rückschluss auf die Stärke an der Quelle (z.B. die Magnitude) ist somit nicht möglich. 

Die bekannteste Skala zur Bestimmung der Intensität ist die modifizierte Mercalli-Skala. Aktuell verwendet wird allerdings die Europäische Makroseismische Skala (EMS-98).

Die räumliche Verteilung der Intensitäten wird häufig durch Fragebogenaktionen zuständiger Forschungseinrichtungen (in Deutschland beispielsweise bundesweit durch die BGR per Online-Formular) ermittelt und in Form von Isoseistenkarten dargestellt. 

Abb.: EMS-98 Intensitätsskala (Quelle: ETH Zürich)

Isoseistenkarten

Isoseistenkarten verzeichen Isolinien, die Orte gleicher (ganzzahliger) Intensitäten oder gleicher Bodenschwinggeschwindigkeiten eines Erdbebens verbinden. Die Intensität eines Erdbebens wird nach der Mercalli-Skala bzw. nach der MSK-Skala bestimmt und in der Regel durch Fragebogenerhebungen ermittelt. Die Intensität basiert dabei auf dem subjektiven Empfinden hörbarer und fühlbarer Effekte und der subjektiven Einordnung von Schadensauswirkungen, die ein Beben an einem bestimmten Standort verursacht. Da die Auswirkungen der Erschütterungen mit der Entfernung vom Epizentrum abnehmen und überdies von zahlreichen weiteren Faktoren wie z. B. dem Herdmechanismus oder der Beschaffenheit des Untergrundes abhängen, handelt es sich bei der Intensität um eine ortsabhängige Größe. Sie ist daher nicht mit der Magnitude eines Erdbebens zu verwechseln.

(Abb.: Isoseisten (Quelle: DMT GmbH & Co. KG)

Kohlenwasserstoffe

Als Kohlenwasserstoffe werden alle Verbindungen bezeichnet, die aus Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H) bestehen. In unserem Zusammenhang sind vor allem Erdöl, Erdgas und Kohle gemeint.

Lagerstätte

Lagerstätte ist ein Begriff aus der angewandten Geologie und dem Bergbau für bestimmte Bereiche der Erdkruste. In Lagerstätten befinden sich natürliche Konzentrationen von festen, flüssigen oder gasförmigen Rohstoffen, deren Abbau sich wirtschaftlich lohnt (bauwürdige Lagerstätte) oder in der Zukunft lohnen könnte (nutzbare Lagerstätte). 

Natürliche Anhäufungen von nutzbaren Erzen, Mineralien und Gesteinen, deren Abbau unwirtschaftlich ist, werden im Gegensatz dazu als Vorkommen bezeichnet.

Laufzeitberechnung

In der Seismik werden für ein vorgegebenes Erdmodell die Laufzeiten der seismischen Wellen vom Hypozentrum zum Standort des Seismometers berechnet.

Laufzeitkurve

In der Seismik werden in Laufzeitkurven die Ankunftszeiten seismischer Wellen gegen die Quell-Geophon-Distanz aufgetragen. Für Reflexionen sind diese Kurven näherungsweise hyperbelförmig. 

Abb.: Laufzeitkurve verschiedener seismischer Phasen (Quelle: Georg-August-Universität Göttingen)

Lokalisierung von Erdbeben

Die Lokalisierung (Herdbestimmung, Ortung) erfolgt durch eine Auswertung der Erdbebenaufzeichnungen eines seismologischen Messnetzes. Bei globalen Beben ist dies die Summe alle Erdbebenstationen. Bei lokalen Beben sind dies entsprechende lokale Stationen. Die Lokalisierung erfolgt meist über die Auswertung der kinematischen (Laufzeit-) Informationen der aufgezeichneten Seismogramme. Hierzu werden in den Seismogrammen die Ankunftszeiten verschiedener Wellentypen abgelesen, im Wesentlichen die der Primär (P) und der Sekundär (S) Wellen. Zusätzlich kann die Einfallsrichtung der P-Welle aus einer Polarisationsanalyse der Bodenbewegung ermittelt werden. Neben diesen Ankunftszeiten ist ein Geschwindigkeitsmodell notwendig und die Genauigkeit der Lokalisierung hängt wesentlich von diesem Geschwindigkeitsmodell ab.

Lokalmagnitude

Die Lokalmagnitude ML  ist besser als Richter-Magnitude bekannt. Sie ist eine von vielen Magnitudenskalen, mit denen der Energieumsatz, also die Stärke von Erdbeben bestimmt und benannt wird. Wie der Name sagt, ist sie für lokale Beben geeignet, bei denen die Entfernung vom Epizentrum weniger als 1.000 km beträgt.

Die Richterskala wurde in den 1930er Jahren von Charles Francis Richter zur Quantifizierung kalifornischer Erdbeben entwickelt. Richter hatte erkannt, dass ein Zusammenhang zwischen dem Maximalausschlag im Seismogramm und der Entfernung vom Epizentrum besteht. Die so gefundene logarithmische Beziehung war geeignet, um aus dem Abklingverhalten der Amplitude auf die Stärke des Erdbebens zurückzuschließen.

Longitudinalwelle

In der Seismik wird der wichtigste Wellentyp Longitudinale Welle oder auch P-Welle oder Primärwelle genannt. Die Schwingung erfolgt bei der P-Welle in Ausbreitungsrichtung. Im Gegensatz zur Scherwelle (Transversal-Welle, S-Welle, Sekundärwelle), bei der die Teilchenschwingung quer zur Ausbreitungsrichtung ist  kann sich dieser Wellentyp auch flüssigen oder quasi flüssigen Medien ausbreiten. Das Verhältnis von der P-Wellengeschwindigkeit zur S-Wellengeschwindigkeit beträgt innerhalb der Erde etwa 1,7. Es ist ein wichtiger Indikator für die Fluidfüllung von Gesteinen.

Abb.: Longitudinalwelle (Quelle: Georg-August-Universität Göttingen)

Magnitude

Die Magnitude ist ein Maß für die Stärke von Erdbeben am Entstehungsort. Sie steht in keinem direkten Zusammenhang zur Auswirkung an der Oberfläche. Die Magnitude ist eine logarithmische Größe, d.h. eine Magnitudeneinheit entspricht einer 10-fach höheren Amplitude der seismischen Wellen.

Magnitudenskala

Die älteste Magnitudenskala ist die bekannte Richterskala, die in den 1930er Jahren von Charles Francis Richter zur Quantifizierung kalifornischer Erdbeben entwickelt wurde. Richter hatte erkannt, dass ein Zusammenhang zwischen dem Maximalausschlag im Seismogramm und der Entfernung vom Epizentrum besteht. Diese logarithmische Beziehung ist geeignet, um aus dem Abklingverhalten der Amplitude auf die Stärke des Erdbebens zurückzuschließen. Allerdings bezieht sich diese Magnitudenskala auf seismische Wellen, deren Strahlwege größtenteils durch die Erdkruste verlaufen. Daher lässt sich Richterskala nur im Abstand von maximal 600 bis 1000 km vom Epizentrum anwenden. Sie wird deshalb auch als Lokalbebenmagnitude (ML) bezeichnet.  

Daneben gibt es zahlreiche weitere Skalen, hier eine Auswahl:

(Quelle: Wikipedia.de)

Makroseismik

Die Geophysik spricht von makroseismischen Phänomenen und Beobachtungen, wenn es um seismische Wellen hoher Energie geht. Der Begriff ist nicht scharf definiert und wird meist als Gegenstück zur Mikroseismik verwendet. Zur Makroseismik zählen Erdbeben, wenn sich ihre Wirkung am Ort des Beobachters deutlich aus dem Spektrum sonstiger Bodenbewegungen heraushebt. Auch künstlich ausgelöste Erschütterungen zur Erforschung der Erdkruste gehören dazu, hervorgerufen zum Beispiel durch Sprengungen oder Vibrationen.

Monitoring, seismisches

Der Begriff des "seismischen Monitoring" wird alternativ zur "seismischen Überwachung" verwendet. Meist sind damit nicht öffentliche seismologische Dienste (Erdbebendienste) gemeint, sondern spezielle Überwachungsnetze,  die oft temporär  und regional aufgebaut werden um seismische Aktivitäten zu erfassen, die auf menschliche Einflüsse zurückgeführt werden könnten. In diesem Kontext wird auf den Unterschied zwischen einem seismologischen Netz (Emissionsnetz) und einem Immissionsnetz hingewiesen.

Moment, seismisches (55)

Das Seismische Moment Mo ist wie die seismische Energie oder die Magnitude ein Maß für die Stärke eines Erdbebens. Es berechnet sich aus Mo = µAu, wobei

  • µ der Schermodul des Gesteins entlang der Bruchfläche (normalerweise ~30 Gigapascal)
  • A der Flächeninhalt der Bruchfläche
  • u die durchschnittliche Verschiebung entlang der Bruchfläche A ist.

Es kann für historische Erdbeben aus geologischen Schätzungen der Bruchfläche und der Verschiebung berechnet werden. Für heutige Erdbeben werden innerhalb kurzer Zeit aus den Seismogrammen Schätzwerte berechnet. Das seismische Moment ist die Grundlage der Momenten-Magnituden-Skala, die das heute in der Seismologie übliche Maß für die Stärke eines Erdbebens ist.

Momenten-Magnitude

Die Momenten-Magnitude ist eine Magnitudenskala, die im Unterschied zu anderen Skalen auf einem physikalisch definierten Herdparameter beruht. Die ersten Magnitudenskalen, die zur Quantifizierung von Erdbeben entwickelt wurden, basieren auf der Messung von Maximalamplituden von Erdbebenwellen in Seismogrammen. Diese Amplituden konnten in einen Zusammenhang mit der Erdbebenstärke gebracht werden, wodurch verschiedene Erdbeben vergleichbar wurden. 

Insbesondere die bekannte Richterskala ist aber nur bis zu 1000 km vom Erdbebenherd aussagekräftig. Um diese Einschränkung zu überwinden, führte Hiroo Kanamori 1977 eine neue Magnitudenskala ein, die auf dem 1966 von Keiiti Aki eingeführten seismischen Moment basiert. Für Fachleute: Dies ist das skalare Produkt aus der Größe der Bruchfläche im Untergrund, der mittleren Verschiebung der Gesteinsblöcke und dem Schermodul des Gesteins.

Noise

In der Seismologie beschreibt der Begriff "Noise" alle Signalanteile, die nicht nutzbar sind oder eine genaue Messung sogar stören können. Noise wird auch als Hintergrundrauschen bezeichnet. Er wird einerseits von Menschen verursacht, etwa durch Verkehr oder Maschinenlärm. Andererseits hat Noise natürliche Quellen wie die Gezeiten oder die Eigenschwingungen der Erde. Das Rauschen kann kleinste seismische Ereignisse überdecken, es wird daher durch geeignete Standortwahl von Messstationen möglichst minimiert.

Norddeutsches Becken

Das Norddeutsche Becken reicht von Südniedersachsen bis unter die Nord- und Ostsee. Es bildet den südlichen Teil eines großen Senkungsraumes, der im Westen in die Nordseesenke und im Osten ins Polnische Becken übergeht. Das Norddeutsche Becken entstand in der Urzeit: Über Millionen von Jahren gab es anhaltende Absenkungsprozesse, durch die sich immer wieder ausgedehnte Meeresbecken bildeten.

Normalspannung

Die Normalspannung ist ein Element des Spannungstensors. Bezogen auf eine Kluft im Gestein ist es der Druck, der senkrecht auf dieser Kluft steht. Diese Normalspannung ist zusammen mit dem Reibungskoeffizienten für die Scherkräfte verantwortlich, der diese Kluft standhalten kann. Wird die Fluidfüllung der Kluft mit Druck beaufschlagt, verringert sich die resultierende effektive Normalspannung und die Scherkräfte die die Kluft aufnehmen kann werden entsprechend kleiner. Es kann zu einem Scherbruch kommen (induzierte Seismizität). Übersteigt der Kluftinnendruck die Normalspannung, öffnet sich die Kluft und sie wächst unter Umständen lateral.

Oberflächenwellen

Oberflächenwellen sind seismische Wellen. Anders als die Raumwellen (P- und S-Wellen) breiten sie sich entlang der Erdoberfläche aus. Oft haben sie große Amplituden, die mit der Tiefe rasch abnehmen. Je nach Partikelbewegung wird zwischen Lovewellen und Rayleigh-Wellen unterschieden. 

Abb.: Oberflächenwelle (Quelle: Wikipedia)

Richterskala

In der Erdbebenkunde werden je nach Erdbebentyp verschiedene Magnitudendefinitionen verwendet. Für lokale Beben verwendet man häufig die Definition nach Richter und bezeichnet die Magnituden dann als Zahlen auf der Richterskala. (-> Magnitudenskala)

Abb.: Richterskala der Erdbebenmagnituden mit Angabe der Häufigkeit und der Erdbebenauswirkung. (Quelle: Wikipedia.de)

Rohstoff

Rohstoffe sind natürliche Ressourcen, die gegebenenfalls bereits aus ihrer natürlichen Quelle gelöst sind, ansonsten aber noch keine Bearbeitung erfahren haben. Sie werden aus der Natur gewonnen und entweder direkt konsumiert oder als Arbeitsmittel und Ausgangsmaterialien für weitere Verarbeitungsstufen in der Produktion verwendet. Aus natürlichen Quellen stammen die sogenannten primären Rohstoffe; Sekundärrohstoffe werden im Gegensatz dazu durch Wiederverwertung (Recycling) gewonnen.

Rotliegend

Das Rotliegend verdankt seinen Namen den vielfach auffällig rot gefärbten Gesteinen, aus denen diese Gesteinseinheit aufgebaut ist. „Rotliegend“ ist ein alter Bergmannsausdruck und bezeichnet die roten, unter dem nutzbaren Kupferschiefer lagernden Gesteine. Die Rotfärbung dieser Sandsteinschichten wird durch feinverteilte Hämatit-Schüppchen (Roteisenstein) verursacht und verweist auf die Ablagerung im ursprünglich heißen Klima.

Das Rotliegend ist der ältere Abschnitt des Perm, der jüngsten Periode des Erdaltertums (Paläozoikum); es begann vor rund 300 Mio. Jahren begann und endete vor etwa 260 Millionen Jahren. Das Rotliegend bildet zusammen mit dem jüngeren Zechstein die nur in Deutschland gebräuchliche Zweiteilung des Perm; international wird das Perm dreigeteilt. Aufgrund seiner geologischen Eigenheiten begünstigte das Rotliegend die Entstehung von Gaslagerstätten.

Rotliegendsandstein

Das Rotliegend ist eine Gesteinseinheit bzw. eine Einheit der Lithostratigraphie im hierarchischen Rang einer Gruppe und der untere Abschnitt der mittel- und westeuropäischen Dyas. In der heutigen wissenschaftlichen Auffassung ist Rotliegend kein Zeitintervall mehr, sondern lediglich eine rein durch lithologische Merkmale definierte Gesteinseinheit (Einheit der Lithostratigraphie). Das Rotliegend entspricht überwiegend den internationalen chronostratigraphischen Serien des Unter- und Mittelperm (Cisuralium und Guadalupium). Ober- und Untergrenze sind diachron. Lokal reicht die Basis aber weit in das Oberkarbon hinein, die Obergrenze reicht z.T. deutlich in das Oberperm hinein.

Die Gesteinseinheit Rotliegend beinhaltet terrestrische, fluviatile, lakustrine, äolische und vulkanogene Sedimente, von groben Konglomeraten und Brekzien, über Sandsteine bis zu feinkörnigen Tonen, Evaporiten und Kalken. Lokal sind mächtige magmatische Gesteine eingeschaltet (Laven, Pyroklastika, Ignimbrite, seltener subvulkanische Körper). Die Gesteine des Rotliegend sind, bedingt durch die wüstenhaften Bedingungen des Ablagerungsgebietes, überwiegend rot gefärbt. Das Rotliegend erreicht lokal Mächtigkeiten bis über 3000 m. Typregion ist Mittel- und Westeuropa.

Schwingung

Als Schwingung bezeichnet man die wiederkehrende Bewegung um einen Ruhepunkt. Breitet sich diese im Raum aus, so wird Energie in Wellenform transportiert.

Schadensgrenze

Von Schadensgrenzen spricht man im Zusammenhang mit Erschütterungseinwirkungen auf Gebäude oder Bauteile. Die gesetzliche Norm DIN 4150 benennt Schadensgrenzen in Form von Anhaltswerten, ab denen Schäden (auch Kleinschäden wie Risse) möglich sind. Das Maß ist dabei die maximale Schwinggeschwindigkeit der Bodenbewegung.

Auch wenn die Anhaltswerte überschritten werden, treten nicht immer gleich Schäden auf. Strukturelle Schäden an Gebäuden sind erst zu erwarten, wenn eine Erschütterung deutlich über die Anhaltswerte hinausgeht. Werden die Anhaltswerte nicht überschritten, sind Schäden infolge eines seismischen Ereignisses auszuschließen.

Schadenswirkung von Erdbeben

Die Schadenswirkung von Erdbeben wird im Wesentlichen durch die makroseismischen Skalen beschrieben, hier wird die Stärke des Bebens also über seine Schadenswirkung definiert. Am gängigsten ist bei uns die Europäische Makroseismische Skala (EMS-98).

Scherbewegung

Scherbewegungen sind oft Auslöser seismischer Ereignisse.

Die Gesteinsschichten der Erde werden durch Tektonik in geologischen Zeiten verformt. Es kann zwischen Faltentektonik und Bruchtektonik unterschieden werden. Die Scherbewegung ist in diesem Kontext ein Element der Bruchtektonik. Dabei bewegen sich zwei Gesteinsblöcke tangential zu einer vorhandenen oder neu entstehenden Bruchfläche.

Je nach Bewegungsrichtung kann das eine Abschiebung, eine Aufschiebung oder eine Blattverschiebung.

Scherbruch

Ein Scherbruch ist die übliche Bruchform bei einer geologischen Verwerfung.

Eine Verwerfung (auch Bruch, Sprung, Verschiebung oder Störung im engeren Sinne) ist eine Zerreiß- oder Bruchstelle im Gestein, die über Distanzen vom Zentimeterbereich bis zu einigen Dutzend bis hundert Kilometern zwei Gesteinsbereiche oder Krustenteile gegeneinander versetzt. Den Versatz bezeichnet man als Sprunghöhe bzw. Sprungweite. Während der Überbegriff Störung auch eine plastische Verformung der Gesteine mit einschließen kann, wird als Verwerfung nur das Resultat eines Gesteinsbruches bezeichnet.

Die Entstehung von Verwerfungen geht in der Regel mit Erdbeben einher und ist häufig an alt angelegte Schwächezonen der Erdkruste gebunden. Diese Schwächezonen bestimmen die Mechanik des Herdprozesses.

-> Störung, geologische

Schermodul

Der Schermodul, auch Schubmodul, Gleitmodul oder Torsionsmodul, ist eine Materialkonstante, die Auskunft über die lineare elastische Verformung eines Bauteils infolge einer Scherkraft oder Schubspannung gibt. Das physikalische Zeichen des Schubmoduls ist "G". Die SI-Einheit ist N/m² (Pascal), also die Einheit einer Spannung. Der Schubmodul wird in Materialdatenbanken üblicherweise in N/mm² (=MPa) oder GPa angegeben und liegt bei den meisten Metallen in der Größenordnung von ungefähr 100 GPa (100.000 N/mm²). 

Scherspannung

Die Scherspannung ist eine Komponente des Spannungstensors und beschreibt die Scherkräfte, die an einer Kluft angreifen um dort eine Scherbewegung (Verschiebung) zu bewirken. Wesentlich ist dabei die Orientierung der Kluft im örtlichen Spannungsfeld. Eine Scherbewegung wird allerdings erst dann einsetzen, wenn die Scherspannung die Haftreibung, gegeben durch Normalspannung und Reibungskoeffizient, überschreitet (Coulomb’sches Kriterium).

Seismisches Risiko

Das Seismischen Risiko oder Erdbebenrisiko (Earthquake Risk) ist von der Erdbebengefahr (Earthquake Hazzard) zu unterscheiden. Die Erdbebengefahr beschreibt zunächst die Wahrscheinlichkeit (Auftretenshäufigkeit, Wiederkehrrate) von Beben in Anhängigkeit von deren Magnituden. Beim Risiko kommt es zusätzlich auf die Verwundbarkeit (Vulnerability) am Ort des Bebens an.

-> Erdbebengefährdung, -> Erdbebenhäufigkeit, -> Erdbebenrisiko

Seismische Wellen

Seismische Wellen werden z.B. durch Erdbeben oder Sprengungen erzeugt. Auf ihrem Weg durch das Erdinnere können diese Wellen gebrochen, reflektiert, gebeugt, gestreut, absorbiert und umgewandelt werden. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der seismischen Wellen ist abhängig vom Wellentyp und vom Material, das die Wellen durchlaufen. Man unterscheidet grundsätzlich zwischen Raumwellen (P- und S-Wellen) und Oberflächenwellen (Love- und Rayleigh-Wellen).

Seismizität

Unter Seismizität versteht man die Erdbebenaktivität in einer Region. Seismizität definiert sich dabei durch eine Beschreibung der 

  • Häufigkeit von Erdbeben
  • der statistischen Verteilung der Bebenstärken (Magnituden)
  • der räumlichen Verteilung der Beben
  • der Tiefenverteilung der Beben
  • der Makrobeobachtung einzelner stärkerer Ereignisse (Schadensbilder)

und anderer relevanter Größen und Beobachtungen.

Seismogramm

Ein Seismogramm ist eine graphische oder digitale Aufzeichnung von Erdbebenwellen über die Zeit. Aus dem Seismogramm lassen sich Rückschlüsse auf Erdbeben, Vulkanaktivitäten, aber auch Ereignisse wie starke Explosionen ziehen. -> Signalform

Abb.: Seismogramm (Quelle: DMT GmbH & Co. KG)

Seismometer

Mit einem Seismometer können Bodenerschütterungen von Erdbeben und anderen seismischen Wellen registriert werden. Das Gerät besteht im Prinzip aus einer frei gelagerten Masse, die gegenüber der Bodenbewegung aufgrund ihrer Trägheit in Ruhe bleibt. Die Relativbewegung des Bodens kann damit gemessen und dann als Seismogramm dargestellt werden.

Abb.: Seismometer (Quelle: DMT GmbH & Co. KG)

Signalform

Die Aufzeichnung eines Erdbebens mit Hilfe eines Seismometers wird als Seismogramm bezeichnet. Das Erbeben stellt sich im Seismogramm mit einer bestimmten Signalform dar, die durch die Vorgänge im Herd und die Einflüsse der Wellenausbreitung im Untergrund bestimmt wird. 

Die Signalform ist Ausgang für alle weiteren Auswertungen, wie Magnitudenbestimmung, Herdbestimmung oder Zuordnung zu einem Cluster. In der Regel zeigt die Signalform die Aufspaltung in einzelne Wellenanteile, wie Primärwellen (P), Sekundärwellen (S) und Oberflächenwellen.

Die Signalform ist stark abhängig von der Entfernung zum Epizentrum eines Bebens.

Abb.: Signalform (Quelle: DMT GmbH & Co. KG)

Signal/Noise Verhältnis

Das Signal/Noise Verhältnis ist in der Seismik definiert als der Quotient aus der Signalamplitude und der Amplitude der Summe der Störsignale.

Abb.: Aus Signal und Noise zusammengesetztes Signal. (Quelle: The University of Leeds)

Störung, geologische

Eine geologische Störung bezeichnet die durch die tektonische Bewegung entstandene Trennfläche im Gestein.

Abb.: Geologische Störung in einem Kalkstein im Zentimeterbereich. (Quelle: Wikipedia.de)

Strike-slip

Horizontale Parallelverschiebung von Gesteinsblöcken, auch Blattverschiebung

Tektonik

In der Geologie bezeichnet Tektonik die Lehre vom Aufbau der Erdkruste in ihrer Struktur und großräumigen Bewegung. Auch Bewegungen und Strukturen des oberen Teils des Erdmantels (Lithosphäre) sind Betrachtungsfeld der Tektonik.

Abb.: Globale Übersicht über die Lithosphärenplatten. (Quelle: Wikipedia.de)

Teufe

Die Teufe ist der bergmännische Begriff für Tiefe, meist für die Länge bzw. Tiefe einer Bohrung, eines Schachtes usw.. Die Teufe wird häufig auf die Erdoberfläche bezogen.

Verschiebung

Wellenfeld

Der Begriff Feld ist eine mathematisch-physikalische Abstraktion, wobei jedem Punkt des Raums eindeutig eine oder mehrere physikalische Größen zugeordnet werden. 

Ein Beispiel ist das seismische Wellenfeld. Der Begriff beschreibt die Gesamtheit der bei der Seismik auftretenden Wellentypen. Das seismische Wellenfeld ist eine Funktion von Raum und Zeit.

Abb.: Seimisches Wellenfeld in einem 3D-Computermodell. (Quelle: Elitenetzwerk.Bayern.de)

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