Erdbeben

Erdbeben: Wie die Folgen des Bergbaus das Revier erschüttern

Kasper Fischer mit zwei Seismographen, die vor Ort Erschütterungen registrieren und die Daten ins Bochumer Observatorium senden.

Foto: Ingo Ott0/ Ffs

Kasper Fischer mit zwei Seismographen, die vor Ort Erschütterungen registrieren und die Daten ins Bochumer Observatorium senden. Foto: Ingo Ott0/ Ffs

Bochum  Das Seismologische Observatorium der Ruhr-Uni registriert beinahe täglich Beben in der Region. Schuld sind Spannungen in den Gesteinschichten.

Im Regal des äußerst spartanisch eingerichteten Geologen-Büros steht ein dickes Fachbuch mit dem Titel „Solid Earth.“ Doch so solide scheint die Erde gar nicht zu sein, das zeigen gerade die zackenartigen Ausschläge auf den Monitoren von Kasper Fischer, Leiter des Seismologischen Observatoriums an der Ruhr-Uni Bochum. „Beinahe täglich bebt die Erde im Ruhrgebiet“, sagt er. Die Ursache: der Bergbau.

„Erst letzten Dienstag wieder“, meint Fischer und zeigt auf eine der Kurven. Um 22 Uhr, 6 Minuten und 16 Sekunden bebte kurz die Erde in Bottrop-Kirchhellen, die Messgeräte schlugen aus und zeigten eine Stärke von 1,9 auf der Richterskala. „Es gab einen heftigen Schlag und dann war alles vorbei“, berichtete ein Anwohner. Ursache dafür war wohl das noch aktive Bergwerk Prosper Haniel, erklärt Fischer. Mikrobeben nennen Experten diese kleineren Erschütterungen. Meist sind sie so schwach, dass sie über Tage nicht zu spüren sind.

"Ich spürte, wie das Bett wackelte"

Aber manchmal eben doch: „Ich spürte, wie das Bett wackelte und das Dach knarzte. Ich dachte erst, es wäre Einbildung“, erzählte ein überraschter Schläfer in Dinslaken, wo es am 28. Mai 2016 zu heftigeren Erschütterungen kam. Ein Bewohner in Gladbeck gab zu Protokoll: „Zwei starke Stöße haben mich aufgeweckt. War deutlich spürbar. Ist aber leider nicht selten hier und danach war wieder Ruhe.“ Und in Dorsten hatte zur selben Zeit ein überraschter Mieter zu berichten: „Ich wohne im siebten Stock, ich sah, wie das ganze Haus schwankte. Alles im Raum klapperte und knackte.“ Und in Bottrop sagte ein erschrockener Anwohner: „Es war, als würde jemand das Bein meines Bettes wegreißen.“ Das Zentrum des Bebens lag in Bottrop Kirchhellen, hatte eine Stärke von 3,3 und war noch in Gelsenkirchen und Oberhausen spürbar. Damit war es eines der stärksten Beben der vergangenen Jahre in der Region.

Seit den 1980er-Jahren misst das Seismologische Institut der Uni alle Erschütterungen im Ruhrgebiet. „Der erste Seismograph wurde aber schon vor über 100 Jahren im Bochumer Stadtpark errichtet“, erzählt Kasper Fischer. Das war damals noch ein tonnenschweres Gerät, das mittels des Prinzips der Massenträgheit Erdbewegungen registrierte. Heute sind die Geräte handlicher und schicken ihre Messungen per Internet in Echtzeit auf die Bildschirme der Wissenschaftler in Bochum. Fischer schaut auf seine Monitore, „Hier, um 9.30 Uhr gibt es einen kleinen Ausschlag. Das war aber vermutlich eine Sprengung im Kalksteinbruch bei Wülfrath, die machen das jeden Tag. Gerade sehe ich aber kein richtiges Erdbeben. Man muss halt ein bisschen Glück haben.“ Forscher-Glück eben.

Auch die Atomtests von Nordkorea wurden registriert

Mittlerweile gibt es ein ganzes Netz von Seismometern an den Zechenstandorten im Ruhrgebiet, die jeden kleinen Erdstoß genau registrieren. Ihnen entgeht fast nichts. Sogar die Atomtests in Nordkorea hinterließen ihre Kurven auf den Seismogrammen der Bochumer. Wissenschaftliches Ziel des Seismologischen Observatoriums ist es, mehr über die Prozesse im Untergrund zu verstehen und auch die natürlichen Beben auszuwerten, die sich in Deutschland zum Beispiel im Rheingraben oder der Niederrheinischen Bucht immer wieder ereignen.

Doch im Ruhrgebiet sind solch heftige Ereignisse wie im Mai 2016 eine Seltenheit. Zwar sind kleinere Erdstöße im Ruhrgebiet seit Jahrzehnten immer wieder zu spüren, doch sind sie meist harmlos und schwach. Diese Erschütterungen finden in Tiefen von rund 1000 Metern statt, dort, wo die Kohle abgebaut wird. Das Zentrum von natürlichen Beben liegt hingegen zehn bis 15 Kilometern tief im Erdinnern, erklärt Fischer. Die geringere Tiefe sorgt aber dafür, dass auch schwächere Erdstöße an der Oberfläche bemerkbar sind.

Gebäudeschäden ab einem Wert von 4

Die Wissenschaftler unterscheiden daher zwischen Magnitude und Intensität. Die Magnitude zeigt an, wie viel Energie freigesetzt wurde, wie stark also das Beben an dem Ort seiner Entstehung war, diese Werte entsprechen ziemlich genau der geläufigen Richterskala. Die Intensität beschreibt, wie stark die Erschütterung an der Oberfläche ist. Das hängt unter anderem von der Entfernung zur Quelle des Bebens und von den Gesteinsschichten ab. Im Ruhrgebeit erreichen nur wenige Erschütterungen eine Magnitude von 2 oder mehr. Gebäudeschäden sind erst ab einem Wert von 4 wahrscheinlich.

Bricht da unter Tage etwas mit Krawumm zusammen? Der Geowissenschaftler lächelt. Nein, so einfach ist das nicht. „Der Untergrund besteht aus vielen Schichten“, hebt er an. „Durch den Abbau der Kohle entstehen im Untergrund große Hohlräume, die Gesteinsschichten darüber geraten so unter enorme Spannung. Wenn diese zu groß wird, gibt es Brüche im Gestein, und an den Bruchstellen verschieben sich die Schichten leicht gegeneinander – oft nur um wenige Millimeter. Diese Vorgänge sind der Ursprung für die Erschütterungen.“ Dies sei nicht zu verwechseln mit Bergschäden, die sich etwa in Rissen an Gebäuden bemerkbar machen. „Das sind langfristige Absenkungen der Oberfläche aufgrund der Hohlräume im Untergrund.“ Die Mikrobeben sind demnach eine direkte Folge des Bergbaus.

Wo Kohle abgebaut wird, da bebt es auch

Das zeigt sich auch an den bevorzugten Zeitpunkten der Beben. Fischer zeigt auf eine Grafik, und man sieht: die meisten Erschütterungen ereignen sich montags bis freitags zwischen 6 und 20 Uhr – also mit einiger Verzögerung immer dann, wenn unter Tage gearbeitet wird. Sonntags herrscht meist Ruhe. Seit 1983 registrierten die Bochumer knapp 10,000 Beben mit einer Magnitude über 1,2. Insgesamt wurden rund 18 000 Erschütterungen festgestellt. Wegen der geologischen Beschaffenheit bebte die Erde im Osten des Ruhrgebiets stärker als im Westen, berichtet Fischer. So gingen vom Bergwerk Ost in Hamm immer besonders heftige Erdstöße aus. Als im September 2010 der Betrieb eingestellt wurde, verschwanden innerhalb weniger Monate die Beben.

Diesen Effekt erwarten die Experten auch, wenn Ende 2018 mit Prosper-Haniel die letzte Zeche im Ruhrgebiet schließen wird. „Dann werden die Beben immer seltener werden“, sagt Fischer, denn die Spannungen in den Gesteinsschichten werden sich nach und nach abbauen.

Grubenwasser verursacht ebenfalls Bewegungen

Haben Sie dann nichts mehr zu tun, Herr Fischer? „Dann haben wir ja noch das Grubenwasser. Auch das könnte in Zukunft Beben verursachen.“ Denn durch einen Anstieg des Wassers in den Schächten ändere sich der Porendruck im Gestein, da es in alle Hohlräume und Risse einsickert, erklärt der Wissenschaftler. „Dadurch sind weitere Bewegungen möglich.“ Einen Hinweis auf solche Vorgänge liefere ein Beben im letzten Jahr zwischen Bochum und Herne – einem Gebiet, in dem seit 50 Jahren keine Kohle mehr abgebaut wird. Was genau dazu führte, ist den Experten noch ein Rätsel.

Derzeit pumpt die RAG an mehreren Stellen im Ruhrgebiet das Wasser an die Oberfläche, eine Aufgabe für die Ewigkeit, soll das Revier nicht untergehen. Wenn Prosper-Haniel schließt, soll das Grubenwasser aus Kostengründen in Zukunft aus vielen ehemaligen Zechen zusammenfließen und nur noch an einer Stelle im Süden hochgepumpt werden. Der dadurch verursachte Anstieg des Wasserspiegels könnte für neue Spannungen in den Erdschichten rund um die Schächte führen und weitere Mikrobeben verursachen. Die aufgewühlte Erde im Ruhrgebiet kommt nicht zur Ruhe.

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