PD Dr. Joachim Ritter | Fakultät für Physik
KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft
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07/07/2014
KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg undnationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft
KIT-Fakultät für Physik, Geophysikalisches Institut
www.kit.edu
KIT-Fakultät für Physik
Physik am Samstag
Erdbebenzone Oberrheingraben
Joachim Ritter
Geophysikalisches Institut2 07.07.2014 PD Dr. Joachim RitterErdbebenzone Oberrheingraben
Brunnen-Inschrift
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07/07/2014
Geophysikalisches Institut3 07.07.2014
Oberrheingraben und Erdbeben
Quelle: NASA
Space Shuttle Blick
Heidelberg, 26. März 2005, ML 2,4
PD Dr. Joachim RitterErdbebenzone Oberrheingraben
Geophysikalisches Institut4 07.07.2014
Ritter, 2011nach Leydecker, 2004
Schadensbeben
seit 800 n. Chr.
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07/07/2014
Geophysikalisches Institut5 07.07.2014
Übersicht
Ist der ORG eine Bebenzone ?
Wie kommt es zu Erdbeben ?
Warum gibt es speziell am ORG Erdbeben ?
Erdbeben und ihre Verteilung im ORG
Letztes Erdbeben im ORG
Messung & Überwachung der Bebentätigung
50 Jahre GPI50 Jahre Rheingraben-Forschung
www.gpi.kit.eduPD Dr. Joachim RitterErdbebenzone Oberrheingraben
Geophysikalisches Institut6 07.07.2014
Ist der ORG eine Bebenzone ?Wie kommt es zu Erdbeben ?
Warum gibt es speziell am ORG Erdbeben ?
Erdbeben und ihre Verteilung im ORG
Letztes Erdbeben im ORG
Messung & Überwachung der Bebentätigung
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07/07/2014
Geophysikalisches Institut7 07.07.2014
Erdbebenverteilungin Deutschland
Leydecker, 2011
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Geophysikalisches Institut8 07.07.2014
Erdbebenzonen DIN 4149
G. Grünthal, GFZ
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07/07/2014
Geophysikalisches Institut9 07.07.2014
Erdbebenzonen nach DIN 4149
Landeserdbebendienst, LGRB Freiburg
Zone 475 a abemess
0 I = VI -
1 I = VI ½ 0,4 m/s2
2 I = VII 0,6 m/s2
3 I = VII ½ 0,6 m/s2
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Geophysikalisches Institut10 07.07.2014
Kurzform Intensitätsskala EMS-98
I Definition Beschreibung der maximalen Wirkungen (stark verkürzt)
I nicht fühlbar Nicht fühlbarII kaum bemerkbar Nur sehr vereinzelt von ruhenden Personen wahrgenommen.III schwach Von wenigen Personen in Gebäuden wahrgenommen. Ruhende Personen
fühlen ein leichtes Schwingen oder Erschüttern.IV deutlich Im Freien vereinzelt, in Gebäuden von vielen Personen wahrgenommen.
Geschirr und Fenster klirren, Türen klappern.V stark Im Freien von wenigen, in Gebäuden von den meisten Personen
wahrgenommen. Hängende Gegenstände pendeln , Türen schlagen.
VI leichte Gebäudeschäden
An vielen Häusern in schlechterem Zustand, entstehen leichte Schäden wie feine Mauerrisse und das Abfallen von z. B. kleinen Verputzteilen.
VII Gebäudeschäden Gegenstände fallen in großen Mengen aus den Regalen. An vielen Häusern solider Bauart treten mäßige Schäden auf.
VIII schwere Gebäudeschäden
An vielen Gebäuden einfacher Bausubstanz treten schwere Schäden. Einige Gebäude sehr einfacher Bauart stürzen ein.
IX zerstörend Gut gebaute gewöhnliche Bauten zeigen sehr schwere Schäden und teilweisen Einsturz tragender Bauteile. Schwächere Bauten stürzen ein.
X sehr zerstörend Viele gut gebaute Häuser werden zerstört oder erleiden schwere Beschädigungen.
XI verwüstend Die meisten Bauwerke, selbst einige mit gutem erdbebengerechtem Konstruktionsentwurf und -ausführung, werden zerstört.
XII vollständig verwüstend
Nahezu alle Konstruktionen werden zerstört.
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07/07/2014
Geophysikalisches Institut11 07.07.2014
Erdbebenzonen nach DIN 4149
Landeserdbebendienst, LGRB Freiburg
VI leichte Gebäudeschäden
An vielen Häusern in schlechterem Zustand, entstehen leichte Schäden wie feine Mauerrisse und das Abfallen von z. B. kleinen Verputzteilen.
VII Gebäudeschäden Gegenstände fallen in großen Mengen aus den Regalen. An vielen Häusern solider Bauart treten mäßige Schäden auf.
VIII schwere Gebäudeschäden
An vielen Gebäuden einfacher Bausubstanz treten schwere Schäden. Einige Gebäude sehr einfacher Bauart stürzen ein.
Zone 475 a abemess
0 I = VI -
1 I = VI ½ 0,4 m/s2
2 I = VII 0,6 m/s2
3 I = VII ½ 0,6 m/s2
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Geophysikalisches Institut12 07.07.2014
Informationsmaterial ….
www.lgrb-bw.de
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07/07/2014
Geophysikalisches Institut13 07.07.2014
Ist der ORG eine Bebenzone ?
Wie kommt es zu Erdbeben ?Warum gibt es speziell am ORG Erdbeben ?
Erdbeben und ihre Verteilung im ORG
Letztes Erdbeben im ORG
Messung & Überwachung der Bebentätigung
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Geophysikalisches Institut14 07.07.2014
Wie entstehen Erdbeben ?
Relativ-Bewegung, Verschiebung
Bruch
Spannungsaufbau
fest
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07/07/2014
Geophysikalisches Institut15 07.07.2014
Bruchfläche eines Erdbebens
Der Spiegel, 25/98
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Geophysikalisches Institut16 07.07.2014
Erdbebenkunde
VerwerfungEpizentrum
Hypozentrum
Intensität Ibeschreibt die Wirkung der Erdbebenwellen an der Oberfläche
Magnitude Mbeschreibt die Stärke des Erdbebenherdes
Mw: Momentenmagnitude
ML: Lokalmagnitude
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07/07/2014
Geophysikalisches Institut17 07.07.2014
Größe von Erdbeben
Seismische Moment
M0 = μ D S
μ: Schermodul (2-50 GPa)
D: Verschiebung
S: Fläche
SD
Momentenmagnitude
Mw = 2/3 ( log M0 – 9.1)
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Geophysikalisches Institut18 07.07.2014
Größe von Erdbeben
Seismische Moment
M0 = μ D S
S D M0 MW
10 m · 10 m 10 mm 1010 N m 0,6
1.000 m · 1.000 m 1 cm 1014 N m 3,3
2.500 m · 1.000 m 4 cm 1017 N m 5,2
10.000 m · 10.000 m 1 m 1018 N m 5,9
10.000 m · 50.000 m 2 m 1019 N m 6,6
20.000 m · 1.000.000 m 20 m 1023 N m 9,2
SD
µ = 10 GPa
µ = 40 GPa
Momentenmagnitude
Mw = 2/3 ( log M0 – 9.1)
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07/07/2014
Geophysikalisches Institut19 07.07.2014
Bruchflächen & Spannung im Erdinneren
3-stufiger Spannungstensor σij
Vertikalspannung σV
max. horiz. Hauptspannung σH
min. horiz. Hauptspannung σh
σV
σH
σh
Abschiebung
σV > σH > σh
Aufschiebung
σH > σh > σV
Blattverschiebung
σH > σV > σh
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Geophysikalisches Institut20 07.07.2014
Ist der ORG eine Bebenzone ?
Wie kommt es zu Erdbeben ?
Warum gibt es speziell am ORG Erdbeben ?Erdbeben und ihre Verteilung im ORG
Letztes Erdbeben im ORG
Messung & Überwachung der Bebentätigung
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07/07/2014
Geophysikalisches Institut21 07.07.2014
Globale Plattenbewegung
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Geophysikalisches Institut22 07.07.2014
Plattentektonik
Meereis in der Barentsee im März 2014(Institute of Oceanography/ Dr. Mikhail Dobrynin)
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07/07/2014
Geophysikalisches Institut23 07.07.2014
Horizontale Spannungsverteilung Europa
Olaiz et al., Tectonophysics, 2009
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Geophysikalisches Institut24 07.07.2014
Verteilung der horizontalen Spannung
Eurasische Platte
Olaiz et al., Tectonophysics, 2009
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07/07/2014
Geophysikalisches Institut25 07.07.2014
C. Röhr, www.oberrheingraben.de
Rhenoherzynikum
Moldanubikum
Saxothuringikum
Zentraleuropäisches Grabensystem
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Geophysikalisches Institut26 07.07.2014
C. Röhr, www.oberrheingraben.de
Oberrheingraben Schema
Extension ca. 5 - 8 km
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07/07/2014
Geophysikalisches Institut27 07.07.2014
Ansatz zurAbschätzung des seismogenen Potentials
Beurteilung des tektonischen Inventars aus
Strukturgeologie und 3-D Seismik
Bestimmung des tektonischen Spannungsfeldes
Bestimmung der Verschiebungstendenz mit vers. τBeobachtung der Seismizität inkl. Herdflächenlösungen
Kalibrierung τ, Überprüfung der Herdflächen & Spannungs-verhältnisse…
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σs
σn,eff
Geophysikalisches Institut28 07.07.2014
Verwerfungen
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Peters, Dissertation, Uni Amsterdam & KIT-GPI 2007
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07/07/2014
Geophysikalisches Institut29 07.07.2014
ErdbebenCoulomb Bruchkriterium
)(, fnseffnss pcc σs : Scherspannungc : Kohäsion
τs : statische Reibungswiderstandσn : Normalspannungpf : Porenflüssigkeitsdruck
σn
σs
σsσn
σsσn
pf
pf pf
pf
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Geophysikalisches Institut30 07.07.2014
Verschiebungstendenz TS ~ σs / σn
Peters, Dissertation, Uni Amsterdam & KIT-GPI 2007
TS ~ σs / (τs σn)
τs = 0,4
2,5 – 4 km Tiefe
σH
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Gleitflächenanalyse für bekannte Störungszonen
Mittlerer ORG
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07/07/2014
Geophysikalisches Institut31 07.07.2014
Ist der ORG eine Bebenzone ?
Wie kommt es zu Erdbeben ?
Warum gibt es speziell am ORG Erdbeben ?
Erdbeben und ihre Verteilung im ORGLetztes Erdbeben im ORG
Messung & Überwachung der Bebentätigung
PD Dr. Joachim RitterErdbebenzone Oberrheingraben
Geophysikalisches Institut32 07.07.2014
Basel 1356 Mw 6.7 - 7.1
Fäh et al., GJI, 2009
Deutschland
Frankreich
Schweiz
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07/07/2014
Geophysikalisches Institut33 07.07.2014
Kandel 1880 ML ~3,6 Imax V
Kandel 1903 ML ~3,9 Imax VI
Barth, Bautechnik, 2011
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Geophysikalisches Institut34 07.07.2014
IV - IV ½
III - III ½
V - V ½
VI - VI ½
VII - VII ½
Rastatt 1933 MW 4,7 Imax VII
www.sisfrance.net
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07/07/2014
Geophysikalisches Institut35 07.07.2014
Raum Rastatt
Gaßner & RitterLGRBLeydecker (2011)
Bonjer, K.-P. (1997)LGRB / KIT-GPI
PD Dr. Joachim RitterErdbebenzone Oberrheingraben
Geophysikalisches Institut36 07.07.2014
Rastatt Alexiusbrunnen
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07/07/2014
Geophysikalisches Institut37 07.07.2014
Ist der ORG eine Bebenzone ?
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Warum gibt es speziell am ORG Erdbeben ?
Bedeutende historische Erdbeben im ORG
Letztes Erdbeben im ORGMessung & Überwachung der Bebentätigung
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Geophysikalisches Institut38 07.07.2014
Bebenserie südlich Darmstadt 2014
www.hr-online.de
ca. 70 beschädigte Häuser
30. März ML ~ 3,217. Mai ML ~ 4,28. Juni ML ~ 3,2
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07/07/2014
Geophysikalisches Institut39 07.07.2014
Beben südlich Darmstadt 17. Mai 2014, ML ~4,2
Messung in Durlach
Zeit in Sekunden seit 16:46:27,3 UT (Herdzeit)
P
S OFW±50 μm/s
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Geophysikalisches Institut40 07.07.2014
Beben südlich Darmstadt 17. Mai 2014, ML ~4,2
Messung in Durlach
Zeit in Sekunden seit 16:46:27,3 UT (Herdzeit)
P
S
OFW
±13 μm
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07/07/2014
Geophysikalisches Institut41 07.07.2014
Ist der ORG eine Bebenzone ?
Wie kommt es zu Erdbeben ?
Warum gibt es speziell am ORG Erdbeben ?
Bedeutende historische Erdbeben im ORG
Letztes Erdbeben im ORG
Messung & Überwachung der Bebentätigung
PD Dr. Joachim RitterErdbebenzone Oberrheingraben
Geophysikalisches Institut42 07.07.2014
Seismische Überwachung
www.lgrb-bw.de
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07/07/2014
Geophysikalisches Institut43 07.07.2014
Seismische Überwachung
www.lgrb-bw.de
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Geophysikalisches Institut44 07.07.2014
Aktuelle Erdbebenliste
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07/07/2014
Geophysikalisches Institut45 07.07.2014
Der ORG umfasst alle drei Erdbebenzonen 1-3
nach DIN 4149.
Die Erdbeben sind das Ergebnis der globalen Plattenbewegung.
Der ORG ist eine lithosphärische Schwächezone – relativ zum
Spannungsfeld günstig ausgerichtete Verwerfungen können
reaktiviert werden.
Stärkstes Erdbeben: Basel 1356 (Mw 6,7-7,1)
Raum Karlsruhe: Mw, max ~ 5 I max, 475 ~ VI-VII
Messung & Überwachung durch Erdbebendienst Südwest
Zusammenfassung
PD Dr. Joachim RitterErdbebenzone Oberrheingraben
Geophysikalisches Institut46 07.07.2014
Erdbebenzone
Oberrheingraben
PD Dr. Joachim RitterErdbebenzone Oberrheingraben
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