Projekt Elise

Ein groß angelegtes seismisches Experiment

Wissenschaftler des Geophysikalischen Instituts der Akademie der Wissenschaften der Tschechischen Republik werden in den nächsten anderthalb Jahren ihre Aufmerksamkeit nördlich von Cheb (Eger) richten. In Zusammenarbeit mit tschechischen und deutschen Kollegen werden sie 300 seismische Instrumente auf einer Fläche von 10.000 km2 ausbringen und selbst schwächste Mikrobeben messen. Mit dem groß angelegten seismischen Experiment wollen sie besser verstehen, warum Erdbebenschwärme in einem Gebiet auftreten, das weit entfernt von typischen Erdbebenquellen liegt.

An der Grenze zwischen Nordwestböhmen und dem deutschen Vogtland ereigneten sich immer wieder Erdbeben – sogenannte Erdbebenschwärme. Für ein Gebiet, das weit entfernt von der Schnittstelle tektonischer Platten und aktiver Vulkansysteme liegt, ist dies ein sehr ungewöhnliches Phänomen. Erdbebenschwärme begleiten üblicherweise Vulkanausbrüche, wie beispielsweise in Island.

Geplante Standorte seismischer Stationen sind durch blaue Dreiecke gekennzeichnet. Erdbebenepizentren sind durch farbige Punkte markiert.

Die Ursachen für die ungewöhnliche Schwarmaktivität der Erdbebenaktivität und das Zusammentreffen mehrerer anderer Phänomene (siehe unten) sind jedoch noch nicht zufriedenstellend geklärt. Die Wissenschaft ist sich einig, dass es sich um eine Folge magmatischer Prozesse in der unteren Erdkruste und im Erdmantel handelt.

Warum gibt es Erdbebenschwärme in der Region Eger? 

ELISE gibt Antwort.Um das Wissen über die Struktur des untersuchten Gebiets und die Prozesse unter der Oberfläche zu erweitern, führt das Geophysikalische Institut der Tschechischen Akademie der Wissenschaften (GFÚ AV ČR) gemeinsam mit tschechischen und deutschen Universitäten und Forschungseinrichtungen ein groß angelegtes seismologisches Experiment durch. Der Name ELISE steht für „Eger Large Seismic Experiment“ (ein groß angelegtes seismisches Experiment in der Region Eger). Das Experiment wird größtenteils aus Mitteln des kooperierenden Helmholtz-Zentrums für Geowissenschaften (GFZ) finanziert, aber auch durch das Programm „Dynamischer Planet Erde“ der AV21-Strategie gefördert.

„Im Laufe von 12 bis 18 Monaten werden fast 300 seismische Geräte auf einer Fläche von etwa 100 × 100 km2 eingesetzt. Die hochempfindlichen Sensoren stammen aus dem Geophysikalischen Gerätepool Potsdam (GIPP) des GFZ. Sie erfassen Bodenerschütterungen, die durch Erdbeben und CO₂-Emissionen, aber natürlich auch durch Verkehr oder Industrie verursacht werden“, erklärt Jakub Klicpera vom Geophysikalischen Institut der Tschechischen Akademie der Wissenschaften, der das Experiment auf tschechischer Seite technisch koordiniert.Die bestehende Abdeckung des Gebiets mit seismischen Stationen wird daher während des Experiments deutlich erweitert.

Ein Beispiel für die Ausrüstung einer seismischen Station mit einem Geophon (gelber Kasten), einem Digitalisierer (grau-schwarzes Gerät) und einer trockenen Alkalibatterie, die für elektrische Zäune verwendet wird und kein Blei, Quecksilber oder Cadmium enthält (grüner Block). Das Geophon ist vollständig unter der Erde vergraben, die Batterien und der Digitalisierer befinden sich in einem teilweise unter der Erde verborgenen Kasten. Der Schutzkasten ragt etwa 5 cm über die Oberfläche hinaus.

„Wir gehen davon aus, dass wir mit so vielen Stationen selbst schwächste Mikrobeben erkennen und untersuchen können, die uns sonst verborgen blieben. Im zentralen Bereich des Untersuchungsgebiets werden die Seismometer nur etwa 2 km voneinander entfernt sein, was eine sehr detaillierte Analyse der Erdbeben und der Struktur der Erdkruste ermöglicht. Allerdings werden die Ergebnisse auch stark von der (Un-)Günstigkeit der Natur beeinflusst – ist die seismische Aktivität zu einem bestimmten Zeitpunkt signifikant, erhalten wir mehr Daten für unsere Analysen als in einer ruhigen Phase“, sagt Jana Doubravová vom GFÚ AS CR.

Wissenschaftler des genannten Instituts arbeiten an dem Experiment mit dem GFZ (GeoForschungsZentrum) in Potsdam, den Universitäten Potsdam, Leipzig, Freiberg, Jena, München, Erlangen und Münster, dem Sächsischen Geologischen Dienst, der Naturwissenschaftlichen Fakultät der Karls-Universität und dem Institut für Felsstruktur und Mechanik des AS CR zusammen.

Erdbebenschwärme, Kohlendioxid und junge Vulkane

Ein Erdbebenschwarm besteht aus bis zu Tausenden von Mikro- und schwachen Erdbeben, die über einen Zeitraum von Wochen bis Monaten in schneller Folge auftreten, ohne dass ein größeres Erdbeben auftritt. Der letzte größere Erdbebenschwarm ereignete sich 2024 in der Nähe von Kligethal und Bublava, in einer Zone, die unter anderem vor 125 Jahren sehr aktiv war. Die verstärkte seismische Aktivität Ende des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts veranlasste Beobachter und Forscher damals, den heute gebräuchlichen Begriff „Erdbebenschwarm“ für eine Reihe von Erdbeben einzuführen. Das WEBNET-Netzwerk seismischer Stationen ist seit den 1990er Jahren im untersuchten Gebiet auf tschechischer Seite in Betrieb, mehrere Stationen befinden sich auch im benachbarten Bayern und Sachsen.Neben wiederholten Erdbeben zeichnet sich die Gegend durch ihren hohen Kohlendioxidgehalt (CO₂) in Mineralquellen und das Auftreten von Mofetten – trockenen Kohlendioxidausbrüchen – aus. Das CO₂ stammt aus dem oberen Erdmantel, also aus einer Tiefe von über 30 km. In der Region befinden sich auch die jüngsten Vulkane unserer Region, die „nur“ vor 200.000 bis 300.000 Jahren aktiv waren – Komorní Hůrka bei Franzensbad, Železná Hůrka bei Eger sowie die Überreste mehrerer explosiver Krater – Maare –, die erst vor wenigen Jahren unter Beteiligung von Experten des Geophysikalischen Instituts der Akademie der Wissenschaften der Tschechischen Republik entdeckt wurden.

(Pressemitteilung der Akademie der Wissenschaften der Tschechischen Republik)