Im Schweizer Kanton Tessin soll diese Woche die Erde gezielt zum Beben gebracht werden – allerdings nicht durch ein Naturereignis, sondern im Namen der Wissenschaft. In einem weltweit einzigartigen Felslabor der ETH Zürich wollen Forschende mit kontrolliertem Wasserdruck ein künstliches Erdbeben auslösen, um das Verhalten des Gesteins erstmals in unmittelbarer Nähe und in Echtzeit zu vermessen.
Projekt FEAR: Einblick in die Bruchmechanik
Das Experiment ist Teil des Projekts FEAR („Fault Activation and Earthquake Rupture“) und findet im Bedretto-Felslabor im Gotthardmassiv statt, einem stillgelegten Baustollen des Furka-Basistunnels. Dort wurde über Jahre hinweg eine hochkomplexe Forschungsinfrastruktur aufgebaut: Mehr als 40 Bohrlöcher sowie Hunderte Sensoren erfassen rund um die Uhr jede Veränderung im Gestein. Ziel sei es, Prozesse vor, während und nach einem Beben so präzise wie bisher nie zuvor zu messen, teilen die Forscher mit.
Mustererkennung für bessere Vorhersagen
Im Zentrum steht die Hoffnung, Muster im Verhalten des Gesteins zu erkennen, die künftig Rückschlüsse auf natürliche Erdbeben zulassen könnten. Der wissenschaftliche Koordinator des Projekts, Seismologe Men-Andrin Meier von der ETH Zürich, sieht darin laut Medienberichten einen möglichen Schlüssel für bessere Vorhersagemodelle. Zwar gilt die exakte Prognose von Erdbeben bislang als eines der größten ungelösten Probleme der Geowissenschaften, doch das Projekt soll neue Daten liefern, um Frühsignale besser zu verstehen.
Keine Gefahr für die Bevölkerung
Trotz des Namens FEAR bestehe nach Angaben der Forschenden keine Gefahr für die Bevölkerung. Ausgelöst werden soll ein Beben der Magnitude 1 – eine Stärke, die an der Oberfläche in der Regel nicht spürbar ist. Um das Zittern überhaupt wahrzunehmen, müsste das Beben um ein Vielfaches stärker ausfallen. Schäden sind bei dieser Größenordnung nicht zu erwarten. Laut Risikobewertung ist die Wahrscheinlichkeit eines außerhalb des Tunnels spürbaren Schadensereignisses äußerst gering.
Einfaches Prinzip, große Wirkung
Das Prinzip des Experiments ist ebenso einfach wie spektakulär: Über Schläuche wird über mehrere Tage Wasser unter steigendem Druck in eine natürliche Bruchzone zwischen zwei Gesteinsschichten gepresst. Dadurch sollen sich die Felsblöcke minimal gegeneinander verschieben und gezielt ein Mikrobeben auslösen. Erwartet wird eine Bewegung des Gesteins von nur ein bis zwei Millimetern entlang einer Bruchlinie von bis zu 100 Metern Länge.
Gerade diese kontrollierte Umgebung mache das Projekt weltweit außergewöhnlich, teilen die Forscher mit. Natürliche Erdbeben treten unvorhersehbar auf – sowohl zeitlich als auch räumlich. Dadurch sei es nahezu unmöglich, Sensoren direkt an der Bruchstelle zu platzieren. Im Bedretto-Labor hingegen wird das Beben genau dort erzeugt, wo die Messinstrumente installiert sind. So können Forschende erstmals nahezu lückenlos beobachten, wie ein Bruch entsteht, sich beschleunigt und wieder stoppt.
Praktische Anwendungen und Zukunftsperspektiven
Die gewonnenen Daten sollen nicht nur das Verständnis natürlicher Erdbeben verbessern, sondern auch praktische Anwendungen ermöglichen – etwa für die Sicherheit von Geothermie- oder Tiefenbohrprojekten, bei denen ebenfalls Spannungen im Untergrund verändert werden. Langfristig könnte das Experiment damit helfen, Risiken besser einzuschätzen und Frühwarnsysteme weiterzuentwickeln, heißt es auf der Webseite von FEAR.
