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Hypozentrum

Einige Begriffe zu Erdbeben. Quelle: Fritschen
Ereigniswolke an der Injektionsbohrung einer Geothermieanlage. Quelle: Rüter

Das Hypozentrum (von griechisch ὑπο (hypo) „unter, darunter“), auch Bebenherd oder seismische Quelle genannt, ist der Punkt, von dem ein Erdbeben und damit auch das von ihm abgestrahlte Wellenfeld ausgeht.

In der Seismologie wird das Hypozentrum charakterisiert durch das Epizentrum (Projektion des Hypozentrum an die Erdoberfläche) und seine Tiefe unter der Erdoberfläche (Herdtiefe). Es wird dementsprehend durch drei Koordinaten beschrieben (Länge, Breite, Tiefe). Das Hypozentrum als Punkt, von dem das Erdbeben ausgeht, entspricht also der Stelle auf einer Bruchfläche an der der Bruchvorgang beginnt. 

Bestimmung des Hypozentrums

Während in der 'vorinstrumentellen Zeit' die Herdkoordinaten aus den Isolinien der beobachteten Intensitäten bestimmt wurden werden heute die Hypozentren aus den Daten seismischer Netze berechnet. Hierzu werden an allen seismologischen Stationen, die das Ereignis mit ausreichenden Störabstand aufgezeichnet haben die Einsätze der P-Wellen und der S-Wellen abgelesen. Aus diesen lassen sich die Herdkoordinaten berechnen wobei ein Modell der seimischen Wellenausbreitungsgeschwindigkeiten im Untergrund hinterlegt werden muss. Die Genauigkeit der Herdbestimmung hängt sowohl davon ab, wie genau die Ersteinsatzzeiten abgelesen werden konnten, als auch wie genau das Geschwindigkeitsmodell ist. Darüberhinaus spielt die Geometrie des Netzes der seismologischen Stationen eine Rolle. Üblicherweise ist besonders die Herdtiefe fehlerbehaftet. Oft werden +-2 km angegeben.

Relativortung

Da die Genauigkeit der Bestimmung der Herdkoordinaten oft zu wünschen übrig lässt, werden zusätzlich oft Relativortungen vorhenommen. Hier werden die Koordinaten nicht absolut, sondern relativ zu einem 'Masterevent' bestimmt. Das Masterevent kann ein reales Ereignis sein (oft das größte aufgezeichnete Ereignis in der betrachteten Region) oder auch ein synthetische Ereignis. In der Geothermie kann es das zeitlich erste Ereignis sein, das induziert wurde und dessen Lage am Endpunkt der Injektionsbohrung angenommen wurde.

Seismologische Wolken

Eine Vielzahl von Hyozentren, die z.B. einem Reservoir oder einem Bruchsystem zugeornet werden können werden oft als eine dreidimensionale Ereigniswolke dargestellt. Hierbei können farbcodiert die Ereignisszeiten (meist Jahre) eingepflegt werden.

Bedeutung in der Geothermie

Die Hypozentralbetsimmung spielt in der Geothermie eine Rolle bei:

  • Der Diskriminierung zwischen natürlicher und induzierter Seismizität. Dabei wird induzierte Seismizität wahrscheinlicher bei räumlicher Nähe der Hypozentren zu dem Einwirkungsbereich z.B. einer Injektion.
  • Bei dem Reservoirmanagement wenn aus der Mikroseismiziät Rückschlüsse auf die Entwicklung des Reservoirs gezogen werden. Auch hier ist die Darstellung von Ereigniswolken üblich. Hierbei kann unter Umständen eine 'Diffusion' der Hypozentren vom Injektionspunkt weg angenommen werden und der Vorgang dementsprechend durch eine Diffusionsgleichung beschrieben werden.

Literatur

Peter M. Shearer: Introduction to Seismology, Cambridge University Press, 1999, ISBN 978-0521669535

Staudt, S.; Ritter, J. R. R.; Brüstle, A.: 1-D seismische Geschwindigkeitsmodelle und Hypozentrenbestimmung in der Südpfalz. In: Mainzer geowissenschaftliche Mitteilungen Nummer 44 (2016), S. 185-204 

Dahm, T., Hainzl, S., Becker, D., Bisschoff, M., Cesca, S., Dost, B., Fritschen, R., Kuhn, D., Lasocki, S., Klose, C. D., Meier, T., Ohrnberger, M., Rivalta, E., Shapiro, S., Wegler, U.: How to discriminate induced, triggered and natural seismicity.. In: Proceedings of the Workshop Induced Seismicity, (2010), S. 69-76 

Dinske C, Shapiro S.: Seismotectonic state of reservoirs inferred from magnitude distributions of fluid-induced seismicity. In: Journal of Seismology Nummer 17 (2013), S. 13-25 

Fischer, T., Hainzl, S., Eisner, L., Shapiro, S. A., and Calvez, J. L: Microseismic signatures of hydraulic fracture growth in sediment formations: Observations and modeling. In: J Geophys Res Nummer 113:doi:10.1029/2007JB005070. (2008) 

Langenbruch, C. and Shapiro, S. A. : Induced seismicity after termination of rock stimulations: Possibilities for reservoir characterization. In: 79th SEG Conference Expanded Abstracts, pages Paper–RC5.1, Houston (2009) 

Shapiro , S.A. and Dinske , C.: Fluid - induced seismicity: Pressure diffusion and hydraulic fracturing. In: Geophysical Prospecting Nummer 57 (2009), S. 301-310 

Shapiro, S. A., Dinske, C., and Rothert, E. : Hydraulic-fracturing controlled dynamics of microseismic clouds. . In: Geophys Res Letters Nummer 33:doi:10.1029/2006GL026365. (2006)

Shapiro, s., A.: Fluid-Induced Seismicity. Cambridge : Cambridge University Press,, 2015 

Shapiro, S.A., Dinske, C., and Kummerow: Probability of a given-magnitude earthquake induced by a fluid injection. In: Geophysical Research Letters Nummer 34 (2007), S. 22314 

Weitere Literatur siehe unter Literaturdatenbank und/oder Konferenzdatenbank

Weblink

http://de.wikipedia.org/wiki/Hypozentrum

zuletzt bearbeitet Januar 2020