Können menschliche Aktivitäten Erdbeben verursachen?

Ja, ohne Zweifel. Dieser Umstand ist seit langer Zeit bekannt. Man kann unterscheiden zwischen induzierten Erdbeben und getriggerten (ausgelösten) Erdbeben.  Viele Aktivitäten können sie verursachen:

• Druck auf die Oberfläche der Erde (z.B. Entleeren oder Befüllen von Stauseen);
• verschiedenste Bergbautätigkeiten, wie Tiefbohrungen, Entnahme oder Einpressen von Flüssigkeiten und Gas, Fracking;
• Im Rahmen des Bergbaus oder durch militärischer Aktionen herbeigeführte Detonationen unter der Erde;
• …

Was ist der Unterschied zwischen induzierten und getriggerten Erdbeben?

Im Fall von induzierten Erdbeben ist es hauptsächlich die der zu Grunde liegenden, stimulierenden Aktivität eigene Energie, welche für die beim Beben und seinen Folgen freigesetzte Energie verantwortlich ist.

Bei ausgelösten Erdbeben dagegen ist die freigesetzte Energie wesentlich größer als die Energie der Stimulierung. Hier steht „Stimulierung“ für eine Änderung eines der vielen unterschiedlichen Parameter, die eine gegebene geologische Struktur und ihre Stabilität definieren: Die Schichtung, der Druck, der durch die Gesteinsschichten ausgelöst wird, die Temperatur, die geochemische Zusammensetzung, die Reibung, die Porosität, der Porendruck usw.

Wie ist es möglich, dass die freiwerdende Energie größer ist als die auslösende?

Das passiert in geologischen Strukturen, wo sich schon bestimmte tektonische Spannungen aufgestaut haben, welche jedoch noch nicht ausreichen um die Reibungskraft zu überwinden und damit das Erdbeben auszulösen. Schon eine geringe Stimulierung kann zum Beben führen. „Belastete“ Strukturen sind beispielsweise Gesteinsschichte nahe am Bruch, oder Verwerfungen nahe an der Aktivierung. Es reicht ein kleiner Auslöser durch eine menschliche Tätigkeit um ein schweres Erdbeben auszulösen. So wie eine Nadel mit ganz geringer Kraft einen Luftballon zum Platzen.

Oft ist es schwierig zu unterscheiden, ob ein Erdbeben induziert wurde oder getriggert, denn die geologischen Strukturen der Erdkruste sind fast immer unter einer gewissen Spannung.

Gibt es schon Beispiele von durch die Geothermie hervorgerufene Erdbeben?

Ja, induzierte Erdbeben gibt es praktisch täglich überall auf der Welt. Eines der ersten bekannten Beispiele sind Erdbeben bis zu einer Stärke von M=3, verursacht  durch Wasserinjektion unter Druck in ein Bohrloch im geothermischen Feld von Torre Alfina.

Es ist wesentlich schwieriger zu beweisen, dass menschliche Aktivitäten ohne Zweifel Erdbeben getriggert haben. Noch im Bericht ICHESE aus 2012 liest man: „Die Möglichkeit, dass menschliche Tätigkeiten Erdbeben auslösen, ist bis heute nicht nachgewiesen, kann aber auch nicht ausgeschlossen werden (aber siehe hier (it)).

Das starke „gamechanger“ Erdbeben von Pohang im Jahr 2017, mit einer Stärke von M=5,5, hat alles geändert. Für die Wissenschaft gilt jetzt als nachgewiesen, dass dieses Ereignis durch eine geothermischen Tiefbohrung ausgelöst wurde.

Laut dem Bericht ICHESE kann „die Stärke von ausgelösten Erdbeben sehr groß sein und dieselbe Größenordnung erreichen wie tektonische Erdbeben“. Nach diesem Bericht kann ein Erdbeben auch dann ausgelöst werden, wenn die tektonische Struktur nur „in der Nähe“ des menschlichen Auslösers ist, wobei „in der Nähe“ auch mehrere zehn Kilometer Abstand bedeuten kann.

Sind solche Risiken in unserem Gebiet real?

Die stärksten bisher beobachteten Erdbeben um den Bolsenasee

Wir haben alle Voraussetzungen für getriggerte Erdbeben: das Gebiet des Bolsenasees  ist von tiefen tektonischen Verwerfungen durchzogen, die mit dem Graben von Siena-Radicofani-Cimino zusammenhängen. Dazu kommt die jüngere, auf den Vulkanismus zurückgehende extrem brüchige und komplexe geologischen Struktur, in der mit dem Betrieb geothermischer Kraftwerke verbundene Aktivitäten ohne Zweifel Erdbeben herbeiführen werden. Diese können dann Erdbeben bis zu einer Magnitudo von M=6 triggern (was einem Mercalli-Grad von 9 entspricht).

Lassen sich diese Risiken abmildern oder abgrenzen?

Man könnte alle Bauwerke der Gegend (in einem Radius von einigen zehn Kilometern um die Kraftwerke) erdbebensicher machen, für ein Beben dieser Stärke. Bleiben die nicht vermeidbaren Schäden an den Grundwasserleitern und an der Oberfläche (Strassen, Erdrutsche usw.).

Es wäre besser, das Kraftwerk nicht zu bauen!