Hintergrund

Die Beschreibung des Spannungsfeldes der Erdkruste ist für das Verständnis globaler und lokaler geodynamischer Prozesse unerlässlich. Auf großen Skalen liefert sie Erkenntnisse zur Plattentektonik und Physik von Erdbeben. Auf lokalen Skalen sind Spannungen für die sichere Nutzung des Untergrundes eine entscheidende Größe z.B. für die tiefe Geothermie oder die Endlagerung von nuklearem Abfall. Der gegenwärtige Spannungszustand kontrolliert auch die Stabilität von Bohrlöchern und dient Optimierung von Bohrpfaden, um das Risiko zu mindern. Darüber hinaus ist das Verständnis regionaler und lokaler Spannungszustandes ein wichtiger Eingangsparameter für die Entwicklung physik-basierter seismischer Gefährdungsabschätzung und zur Festlegung von Vermeidungsstrategien induzierter Seismizität.

Aufgrund der begrenzten und in der Regel unvollständigen Daten zum Spannungsfeld sind geomechanisch-numerische 4D-Modelle von zentraler Bedeutung bei der Beschreibung des gegenwärtigen Spannungsfeldes und bei der Vorhersage seiner Entwicklung aufgrund natürlicher und vom Menschen verursachter Prozesse. In diesem Forschungsbereich stellt die Sektion 2.6 eine einzigartige globale Datenbank bereit und aktualisiert diese laufend. Mit der Integration verschiedener Datenquellen, die von lokalen Bohrlochmessungen auf der Meterskala bis hin zu Daten über Erdbebenherdmechanismen reichen, liefern die Daten und Modelle Einblicke in die Spannungen der Erdkruste. Darüber hinaus entwickeln wir einen Modellierungs-Workflow, der das Spannungsfeld in 3D und seine zeitlichen Veränderungen mit quantifizierten Unsicherheiten beschreiben.

Wissenschaftliche Schlüsselfragen

• Was sind die Hauptfaktoren für die Variabilität des Spannungsfeldes auf verschiedenen räumlichen Skalen, vom Bohrloch bis zur Kruste?
• Wie können wir die Modellunsicherheiten bei der Vorhersage des Spannungsfeldes in der Kruste quantifizieren?
• Wie können wir die Modelle zur Vorhersage des Spannungsfeldes mit Hilfe von indirekten Daten und Maschinellen Lernen verbessern?
• Welche Rolle spielt der initiale Spannungszustand bei der Entstehung und Kontrolle der induzierten Seismizität? 

Zugehörige Projekte

• WSM | Weltkarte der tektonischen Spannungen
• SQuaRe | Spannungsprognosen-QUAntifizierung und REduzierung von Ungewissheiten mit geomechanisch-numerischen Untergrundmodellen
• SpannEnD | Spannungsfeld für die Standortsuche eines Endlagers in Deutschland
• GoEffective | Geomechanische Beurteilung und Bohrplanung für Geothermiestandorte mittels Effective Stress
• World Pressure Map 

Daten, Produkte, Services

• CASMO

• WSM Database