DE102009010751A1

DE102009010751A1 - Verfahren zur verbesserten Vorhersage und Bewertung von Erdbeben und/oder seismischen Erschütterungen

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Publication number: DE102009010751A1
Application number: DE102009010751A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Ehrhardt; Joachim Loos
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-02-26
Filing date: 2009-02-26
Publication date: 2010-09-02
Also published as: US20100212960A1

Abstract

Grundlage für die Vorhersage und Reduzierung der Intensität sind die Skalen, die die Aufscherungen (1. Skala), die Gebirgs- bzw. Erdkrustengeometrien (2. Skala) und die Veränderungen der Geometrien als Erdbebensystematik (3. Skala) berücksichtigen. Dann werden Maßnahmen zur Erzeugung von Minibewegungen zur Reduzierung der Erdbebenintensität auf die Bereiche konzentriert, in denen die Spannungskonzentrationen ruckartige Bewegungen zur Veränderung der Gebirgsgeometrie (3. Skala) veranlassen. Dabei werden aufgrund der Skala die großräumigen Bereicntration beeinflussen und an den ruckartigen Bewegungen beteiligt sind.

Description

Nach dem Erkenntnisstand sind 90% der Erdbeben tektonische oder Dislokationsbeben. Einsturzbeben in Verbindung mit Hohlräumen sind 3% und vulkanische Beben 7%. Das Verfahren bezieht sich auf die tektonischen bzw. die Dislokationsbeben. Ferner sind nach dem Erkenntnisstand 85% so genannte Flachbeben, womit Beben bis 70 km Tiefe gemeint sind. Es sind Beben im Bereich der Erdkruste.
Einsturzbeben sind nicht Bestandteil dieser Anmeldung. Zu diesen Beben zählen die im Bergbau bekannten Gebirgsschläge. Dazu siehe Patent DE 196 28 367 u. a. von den gleichen Verfassern. Gebirgsschläge sind plötzliche Entspannungen im Gebirge, die Gebirgsbewegungen auslösen.
Entspannungsmaßnahmen sind abhängig von den Bohrlochtechnologien. In diesem Zusammenhang sind Bohrungen bis 15 km Teufe möglich. Rechnet man dazu den Wirkungsradius von Kernsprengungen, werden Bereiche bis etwa 20 km erfasst.
Die so genannte Richterskala ist ein Maßstab für die Schwere von Erdbeben. Je höher der Wert, desto größer sind die Auswirkungen insbesondere an der Tagesoberfläche. Im Hinblick auf Schäden ist von wesentlicher Bedeutung, dass der Wert auf der Richterskala gering ist. Das heißt, mit einer Reduzierung der Werte haben die Erdbeben eine geringere Intensität. Die Schäden werden unbedeutender.
Dislokationsbeben sind ruckartige Spannungsreduzierungen im Gebirge, indem Spannungen durch Gebirgsbewegungen (Dislokationen) beseitigt werden. Spannungen entstehen durch den Geodruck als Synonym für Erdkrustendruck und den Geogegendruck, wobei der Geodruck den Geogegendruck ruckartig überwindet. Daher ist der besagte Geogegendruck, der den Geodruck nicht überwindet, von wesentlicher Bedeutung für das Entstehen von Erdbeben bzw. seismischen Erschütterungen.
Maßgebend für die Schwere eines Erdbebens sind also der Geodruck und der Widerstand (Geogegendruck), den das Gebirge gegenüber einer Reduzierung des Geodruckes leistet. Mit dem Widerstand wächst die Möglichkeit des Entstehens gefährlicher Spannungskonzentrationen, deren plötzliches Umsetzen in Bewegungsvorgänge die besagten Erdbeben auslösen. D. h., es gilt, den Widerstand gegenüber einer Reduzierung des Geodruckes zu minimieren. Über diesen Weg werden dann Geodruck und/oder die Geodruckdifferenzen minimiert. Das erfolgt in Verbindung mit den geometrischen Strukturen einschließlich vorhandener Strukturveränderungen des Streichens, Einfallens sowie in Verbindung mit den Abschiebungs-, Aufschiebungs- und Verschiebungsbeträgen und der Interdependenz der tektonischen Elemente.
Die meisten Erdbeben haben Beziehungen zu der Schollentektonik. Dabei gibt es 2 Arten von Beziehungen. Die Unterschiede bestehen darin, dass entweder Ozeanschollen und Kontinentalschollen oder zwei Kontinentalschollen die Erdbeben auslösen. Nach dem Erkenntnisstand bewegen sich die Ozeanschollen mit einer Geschwindigkeit von 5 cm pro Jahr und die Kontinentalschollen mit etwa dem halben Betrag. Die Ozean- und Kontinentalschollen erzeugen vorrangig Erdbeben an den Rändern der großen Kontinente, während im Bereich des Mittelmeeres beispielsweise zwei Kontinentalschollen aufeinander drücken. In beiden Fällen sind Geodruck und Geogegendruck und deren Differenzen wirksame Einflüsse.
Im Hinblick auf das Überwinden des Geogegendruckes, der von der Masse des Gebirges bereitgestellt wird, durch ruckartige Bewegungen ist von beachtlicher Bedeutung, dass die Haftreibung größer als die Gleitreibung ist. Dadurch kommt es zu ruckartigen Bewegungen an den Trennflächen im Gebirge (Verschiebungen, Aufschiebungen und Abschiebungen). Mit Ansteigen der bei einem Ruck zurückgelegten Strecke bzw. mit größer werdendem plötzlichen Nachgebens des Geogegendruckes wächst in der Regel die Erdbebenintensität. Das bedeutet, ein Reduzieren der Erdbebenintensität erfolgt, wenn durch Entspannungsmaßnahmen größere ruckartige Bewegungen in kleinere zerlegt werden.
Diese natürlichen Entspannungsmaßnahmen lockern das Gebirge. Sie erhöhen die Bewegungsfähigkeit von Gebirgsteilbereichen und dienen zugleich dem Tatbestand, dass Flüssigkeiten die Haftreibung an den tektonischen Elementen wie Verschiebungen, Aufschiebungen und Abschiebungen reduzieren. Es entsteht beim Eindringen von Wasser in die Klüfte der tektonischen Elemente eine Verringerung der Reibungskräfte. So wird die Erdbebenintensität reduziert, indem auch dadurch eine Vielzahl von kleineren Erdbeben entsteht.
In der Erdkruste gibt es eine Gebirgsgeometrie, die durch Trennflächen (Verschiebungen, Aufschiebungen, Abschiebungen, Faltenachsen) charakterisiert ist. Dabei verändert sich der Habitus der besagten Trennflächen. Das gilt für die Streichrichtungen, das Einfallen und die Verwurfsbeträge. Diese Tatbestände beeinflussen die Auswirkungen von Geodruck und Geogegendruck sowie deren Differenzen innerhalb der Gebirgsgeometrien. So besteht eine unmittelbare Beziehung zur Veränderung der geometrischen Strukturen des Gebirges. Mit anderen Worten, die geometrischen Strukturen sind ein Bestandteil der Ermittlung von Geodruckdifferenzen. Das wiederum bedeutet, die geometrischen Strukturen der Erdkruste erlauben Rückschlüsse auf die Reduzierungsmöglichkeit der Erdbebenintensität durch Entspannungsmaßnahmen. Dadurch entstehen Grundlagen für die technischen Maßnahmen, wie Orientierung der Entspannungsbohrungen und Stärke der erforderlichen artifiziellen Erschütterungen.
Das Vorstehende gilt für das Zusammenführen von Gebirgskörpern, die zusammengefasst Ausgangspunkt von seismischen Erschütterungen sind. Dabei ist eine Voraussetzung, dass der Geogegendruck, der von der Masse des Gebirges und/oder Erdkrustenteilen bereitgestellt wird, im Hinblick auf die besagte Gruppe über längere Zeit nicht überwunden wird. Es mangelt an Bewegungsfreiräumen nach unten, oben oder zur Seite, was sich aus den Gebirgsgeometrien ermitteln lässt.
Das Vorstehende gilt auch für das Ermitteln von kontinuierlichen bzw. diskontinuierlichen Geodruckzu- und/oder -abnahmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Spannungen, die zu katastrophalen Reduzierungen (Erdbeben) neigen frühzeitig zu erkennen und sie in ruckartige, weitestgehend unschädliche Spannungen umzuwandeln.
In den Geowissenschaften gilt bisher das vorrangige Interesse den Schnitt- und Schichtflächen, die die Gebirgsgeometrie charakterisieren. Dazu kommen stratigraphische und petrographische Interessen.
Nun gehen die Variationen in der Gebirgsgeometrie nach unendlich, wenn die bereits vorhandenen Änderungen des Streichens, des Einfallens und der Abschiebungs-, Aufschiebungs- und Verschiebungsbeträge und die Interdependenz der tektonischen Elemente und auch deren Veränderungen in die Variationen einbezogen werden. Dieser komplexe Tatbestand verhinderte bisher, Beziehungen zwischen Gebirgsgeometrie und den Erdbeben herzustellen, denn die Erdbeben entstehen, wenn Veränderungen irgendeiner der vielfältigen Gebirgsgeometrien erfolgen.
Mit dem Patent DE 196 28 367 wurde der vorstehend beschriebene Tatbestand aufgelöst. Wesentlich ist, dass Gebirgsschläge und Erdbeben ihre Ursache in Spannungskonzentrationen haben, die mehr oder weniger schlagartig beseitigt werden.
Aufbauend auf das Patent DE 196 28 367 u. a. sind unterschiedlich tektomechanisch beanspruchte Bereiche und deren Unterschiede Grundlage für das Ermitteln von Spannungskonzentrationen. Diese Unterschiede in horizontaler und vertikaler Richtung entstehen durch Geodruck und Geogegendruck und deren Differenzen. Diese werden beeinflusst durch Bewegungsfreiräume und Bewegungssperrzonen für Materialbewegungen innerhalb des Gebirges. Letztere sind dann mitbestimmend für das Entstehen oder Nichtentstehen von Bewegungen, mit denen die Spannungskonzentrationen reduziert werden bzw. Energieumwandlungen erfolgen. Grundlage dafür ist das Zusammenwirken der tektonischen Elemente und deren Veränderungen.
Die Nähe der Erdbeben zu den Gebirgsschlägen im Bergbau ist auch dadurch begründet, dass in beiden Fällen plötzliche Bewegungen bzw. Dislokationen verursacht werden. Das geschieht, indem Geodruck und Geodruckdifferenzen Bewegungen im Gebirge verursachen, die unter dem Begriff „tektomechanische Beanspruchung” eingeordnet sind.
Bewegungen im Gebirge veranlasst auch der Bergbau. Für den Bergbau bedeutet dieser Tatbestand, dass Berechnungsmethoden auf anerkannter wissenschaftlicher Grundlage ermittelt wurden, mit denen die Bewegungen im Gebirge und an der Tagesoberfläche vorausberechnet werden können. Es geht um die so genannte Bergschädenprophylaxe. Die Berechnungen berücksichtigen, dass Senkungen und auch Hebungen entstehen. Davon abgeleitet entstehen Schieflagen und Krümmungen. Außerdem sind Stauchungen und Streckungen sowie Verschiebungen, Pressungen und Zerrungen vorhanden. Aus diesen Tatbeständen wurden Einflüsse des Geodruckes auf den Bergbau sowie auf die Gas- und Wassergewinnung abgeleitet. Zu den davon betroffenen bergbaurelevanten Technologien zählen die optimale Lage von Abbaubetrieben, die optimalen Abbaurichtungen und die erreichbaren Abbaugeschwindigkeiten. Dazu kommen Hinweise auf den wirtschaftlich gewinnbaren Mineralvorrat. Ferner sind zu nennen die Gas- und Wasserzirkulationen, die Nachbrüchigkeit bzw. Ausbrüchigkeit des Gebirges sowie die Spannungskonzentrationen und deren Auflösung durch Gebirgsschläge. Der Geodruck bestimmt den Einsatz optimaler Technologien.
Des Weiteren ist die Nähe der Erdbeben und/oder seismischen Erschütterungen zu den Gebirgsschlägen im Bergbau dadurch begründet, dass die Grenzen der durch Geodruck bzw. Geodruckdifferenzen definierten einheitlich beanspruchten Gebirgskörper das Entstehen oder Auftreten von Gebirgsschlägen bzw. von seismischen Erschütterungen fördern. Diese Eigenschaft haben auch die Grenzen von Abbaubereichen. Für diesen Vergleich ist wesentlich, dass der Geodruck und die Geodruckdifferenzen stärker aufgescherte Bereiche erzeugen können. Dasselbe bewirken auch Abbauflächen. Sie erzeugen Scherflächen, wenn die Natur bzw. die tektomechanische Beanspruchung keine Scherflächen für Bewegungsmöglichkeiten anbietet.
Sowohl Gebirgsschläge im Bergbau als auch Erdbeben und/oder seismische Erschütterungen sind nun einmal eine Folge von örtlichen Spannungsanhäufungen im Gebirge, bei denen die Struktur einschließlich vorhandener Änderungen der Struktur der Gebirgsgeometrie bzw. der Erdkrustengeometrie ein mitbestimmender Faktor ist. Maßgebend dafür ist beispielsweise, dass die Gebirgsbewegungen als Folge bergbaulicher Tätigkeiten aus Gründen des geringsten Energieaufwandes sich auf tektomechanisch zerstörte Bereiche konzentrieren.
Im Gebirge bzw. in der oberen Erdkruste werden für Bewegungen keine neuen Scherflächen erstellt, wenn bestehende Scherflächen genutzt werden können. Spannungskonzentrationen tendieren daher dorthin, wo ein kompakter Gebirgsteil vorhanden ist. In diesem Zusammenhang ist der Zerstörungsgrad des Gebirges abhängig von den tektonischen Elementen und deren Veränderungen. Das bedeutet, diese Tatbestände gelten auch für die Erdbeben und der Reduzierung deren Intensität. Dabei sind die Gebirgsgeometrie und deren Entstehung von wesentlicher Bedeutung.
Grundlagen
Die Grundlagen für das Verfahren zur Prognose von Erdbeben und zum Reduzieren der Erdbebenintensität durch Entspannungsmaßnahmen stammen aus dem Steinkohlenbergbau sowie aus der Gas- und Wassergewinnung (Patent Nr. EP 760 900 u. a.). Die Auswirkungen des Geodruckes bzw. der Geodruckdifferenzen auf die Wirtschaftlichkeit der Abbauführung und auf die Grubensicherheit wurden flächendeckend umgesetzt. Dabei wurde erkannt, dass der Geodruck und die Geodruckdifferenzen Faktoren sind, die den Energieinhalt in einem Gebirgsbereich bestimmen und verändern. Da die Reduzierung des Geodruckes von den Gebirgsbewegungen und der Gebirgsgeometrie abhängt und dabei die Bewegungssperr- und -freizonen wichtige Einflussgrößen sind, gilt dieser Tatbestand auch für die Energieinhalte. Die Bewegungssperr- und -freizonen bestimmen den Geogegendruck und die Energieinhalte sowie den Weg des geringsten Energieaufwandes zur Reduzierung des Energieinhaltes. Dabei ist die Tagesoberfläche als Bewegungsfreiraum von Bedeutung. Im Hinblick auf Erdbeben geht es auch um den maximalen Energieinhalt im Gebirge.
Wesentlich für das Verhindern sowie Vermindern von Schäden ausgelöst durch Erdbeben und/oder seismischen Erschütterungen ist das Beachten der Grenzen zwischen den Gebirgskörpern, in und an denen Gebirgsbewegungen stattfinden bzw. stattfinden können oder Gebirgsbewegungen behindert sind. Es entstehen nach dem Geodruckdifferenzverfahren unendlich viele Gebirgskörper oder Geoblöcke, die irgendwie begrenzt sind. Dabei überlappen sich in den Grenzbereichen die vorhandenen Scherflächen, die in den Grenzbereich auslaufen. Auslaufende Scherflächen sind bei Gebirgsbewegungen der Grund für Kerbspannungen, die die Möglichkeit insbesondere von seismischen Erschütterungen erhöhen.
Im vorstehenden Zusammenhang ist im Verfahren zum Reduzieren der Erdbebenintensität durch Entspannungsmaßnahmen das Folgende eine Grundlage:
Druck ist die auf eine Fläche wirkende Kraft. Dort entsteht ein Gegendruck. Im Gebirge bzw. in der Erdkruste sind derartige Flächen tektonische Störungen wie Aufschiebungen, Blattverschiebungen, Abschiebungen und Schichtflächen. Diese Elemente sind in Wirklichkeit Trennflächen im Gebirge. Als Gegendruck wirkt die Masse des Gebirges. Das gilt für beide Seiten einer Trennfläche. In der Regel überwindet dabei irgendwann der Geodruck den Geogegendruck. Das kann auf einer Seite oder auch auf beiden Seiten einer Scherfläche geschehen. Das Überwinden des Geogegendruckes ist mit Bewegungen verbunden. Dann entsteht innerhalb des Gebirges keine für Erdbeben und/oder seismische Erschütterungen relevante Erhöhung des Spannungszustandes. Möglicherweise entstehen dabei neue Aufscherungen.
Wird jedoch der Gegendruck nicht überwunden, ist eine erhöhte Spannung im Gebirge vorhanden. Vergleichbares gilt, wenn keine Geodruckdifferenzen vorhanden sind. In diesem Falle entstehen keine Aufscherungen, auf denen Spannungen durch Bewegungen reduziert bzw. abgebaut werden. Eine vergleichbare Wirkung hat das Fehlen oder Vorhandensein von Bewegungsfreizonen. D. h., Bewegungsfreizonen stehen den Bewegungssperrzonen gegenüber. Es sei denn, der Energieinhalt übersteigt die Aufnahmefähigkeit eines Gebirgskörpers. Der Energiekörper wird zerstört, d. h., er „platzt”.
Dabei kann der tektonische Druck großräumig wirken. Daneben sind die örtlichen Komponenten des Geodruckes wichtig, die an Ort und Stelle entstehen, wie durch Bewegungen beim Entstehen und Ausgestalten von Aufschiebungen, Abschiebungen, Verschiebungen und Auffaltungen. Als dritte Komponente ist der Überlagerungsdruck des Gebirges zu nennen.
Die vorstehend genannten Tatbestände unterscheiden den Druck im Gebirge oder in der Erdkruste von anderen Drücken. Daher wurde der Begriff „Geodruck” eingeführt. Der Geodruck hat nun einmal andersartige Folgen als der Druck oberhalb der Tagesoberfläche. In diesem Zusammenhang sind nicht zuletzt Druckanstieg, Druckabfall, Druckausgleich, Druckgefälle sowie Druckveränderungen zu nennen, die im Gebirge oder in der Erdkruste besondere Wirkungen haben und dort zu Bewegungsvorgängen und/oder zu Spannungen und Spannungskonzentrationen mit unterschiedlichen Energieinhalten in den Gebirgskörpern führen. Insbesondere ist das Gebirge der Weg der Kraftübertragungen.
In Verbindung mit dem Gebirge bekommen die vorstehend genannten Bezeichnungen die Vorsilbe „Geo”. Das heißt, Geodruckanstieg, Geodruckabfall, Geodruckausgleich, Geodruckgefälle sowie Geodruckveränderungen. Dabei handelt es sich um Geodruckdifferenzen auf der Grundlage des besagten Geodruckes (Geodruckveränderungen).
Wenn nun der Geodruck, der in einem Gebirgsteil bzw. in einem Teil der Erdkruste vorhanden ist, als Kraft auf eine Fläche und damit auf die Masse des Gebirges wirkt, entsteht eine gerichtete Größe. Die Gegenkraft entsteht dann aus dem Widerstand, den die Masse des Gebirges leistet. Zugleich wird mit dem Widerstand der Geodruck erhöht. Diese Reaktion besteht im Hinblick auf alle Trennflächen. Aber auch im Hinblick auf die Falten (Sättel) gelten Geodruck und Geogegendruck. Es entsteht ein Zusammenspiel der durch den Geodruck entstehenden Kräfte, die die Bewegungsfreiräume nutzen und von Bewegungssperrzonen in ihren Grenzen gehalten werden. So entstehen Gebirgskörper mit unterschiedlichen Energieinhalten, wobei der „Energiekörper” platzt oder auch nicht. Letzten Endes geht es um Gebirgsbewegungen und/oder deren Fehlen.
Das Verfahren zum Reduzieren der Erdbebenintensität durch Entspannungsmaßnahmen unter Beachtung von Geodruck und Geogegendruck und deren Differenzen beinhaltet eine Klassifizierung der Gebirgskörper zum Aufsuchen bzw. Bestimmen von großräumigen Gebirgsbereichen, die dann durch artifiziellen Eingriff entspannt werden bzw. in denen die Spannungen minimiert werden.
Der besagte Widerstand gegen den Geodruck steht zwar in Verbindung mit der Masse des Gebirges oder großräumigen Gebirgsblöcken, doch zusätzlich maßgebend für das Überwinden des Geogegendruckes sind Freiräume im dreidimensionalen Raum. Diese sind entscheidend für die Möglichkeit des Umsetzens der Kräfte in Gebirgsbewegungen bzw. in Gebirgszerstörungen.
Bei der Ermittlung der Freiräume und deren Relation zu einander ist der geringste Aufwand für Bewegungen und Bewegungsunterschiede von Bedeutung. Zunächst einmal folgt die Gebirgsbewegung den Erdanziehungskräften. Diese erzeugen als Überlagerungsdruck eine Geodruckkomponente, die mit der Teufe ansteigt. Sind die Bewegungen nach unten nicht möglich, weicht das Gebirge zur Seite aus. Zuletzt bleibt die Bewegung nach oben zur Tagesoberfläche. Diese Tatbestände gelten für die örtlichen Bereiche und deren Gruppenbildung. Sie gelten auch für Erdbeben und/oder seismische Erschütterungen. Sie gelten ebenfalls für das Reduzieren der Erdbebenintensität durch Entspannungsmaßnahmen und sie gelten für Erdbebenvoraussagen.
Im Hinblick auf die Tagesoberfläche ist bei den Entspannungsmaßnahmen der Weg von Teilbereichen der Gebirgsgeometrie dorthin zu beachten. Maßgebend für diesen Tatbestand ist, ob der Teilbereich durch andere Gebirgsteile nach oben hin abgeschirmt ist oder nicht und ob das Ausweichen nach unten oder zur Seite hin den geringeren Energieaufwand benötigt.
Eine Besonderheit ist, dass vergleichbar mit Prall- und Gleithang mäandernder Flüsse die Masse des Gebirges einen Stau mit „Geodruckanstieg” erzeugt bzw. erzeugen kann. Analog gibt es einen Sog-Geodruckabfall, wenn das Nachrücken des Gebirges bzw. der Erdkruste nicht möglich oder behindert ist. Beispielsweise entstehen an Verschiebungen, Abschiebungen und Aufschiebungen unter den vorstehend genannten Voraussetzungen Geodruckerhöhungen oder Geodruckabnahmen. An anderer Stelle bleibt der Geodruck von Stau und Sog unbeeinflusst. So entsteht ein Geodruckgefälle oder ein Geodruckausgleich.
Der Geodruckausgleich ist Anlass für das Entstehen von Kräften, die ihrerseits gerichtet sind. Dabei wirken die großräumigen und örtlichen Bewegungen, die den Geodruck als solchen erzeugen, zusammen und zwar unterstützt von der Geodruckkomponente, die vom überlagernden Gebirge bereitgestellt wird und der mit größer werdender Teufe ansteigt. Ungleichmäßiger Geodruckausgleich sorgt für Aufscherungen im Gebirge, was das Entstehen von Spannungen und damit von seismischen Erschütterungen mindert bzw. verhindert.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass der Geodruck signifikante Auswirkungen auf den tektomechanischen Prozess im Gebirge hat. Dieser tektomechanische Prozess kann durch die Einführung des Begriffes „Geodruck” auf die Bestandteile Geodruck und Geogegendruck zurückgeführt werden. So entsteht ein gemeinsamer Nenner für das Reduzieren der Erdbebenintensität durch Entspannungsmaßnahmen.
Geodruckdifferenzen entstehen im Gebirge durch das Zusammenwirken unterschiedlicher Bewegungsmöglichkeiten an den Trennflächen der Gebirgsgeometrie sowie unterschiedlicher Bewegungsmöglichkeiten im Bereich der Falten und auf den Schichtflächen bzw. auf irgendwelchen Gleitschichten in der Erdkruste. Dazu kommt die Wirkung der Bewegungsfreiräume auf die Umsetzung des Geogegendruckes in Gebirgsbewegungen. Mit anderen Worten, der Geodruck entsteht durch das wechselseitige Zusammenspiel der Bewegungsmöglichkeiten als Ganzes in Verbindung mit der Interdependenz der tektonischen Strukturen und deren vorhandenen Veränderungen im Habitus.
Die Bewegungen im Gebirge bzw. in der Erdkruste, die durch den Geodruck und durch die Geodruckdifferenzen entstehen, verursachen Reibung. Dabei geht es um die Reibung an den Trennflächen zwischen nebeneinander oder übereinander liegenden Gebirgsblöcken. Während an der Tagesoberfläche die Auswirkungen der Reibung auf das unmittelbare Umfeld einer Fläche beschränkt sind, werden die Auswirkungen des Geodruckes und der dabei erzeugten Kräfte an den Trennflächen auf größere Bereiche des Gebirges übertragen. Dadurch entstehen reibungsbedingte abgrenzbare Bereiche, wobei die Abgrenzungen sich auf empirische Untersuchungen begründen, was geschehen ist.
Zu verbinden sind dabei potentielle und kinetische Geodrucküberschüsse, wobei kinetische Geodrucküberschüsse durch hohe Geodrücke erzeugt werden. D. h., die Analyse der Bewegungsabläufe (Bewegungsvermögen) ist von wesentlicher Bedeutung. Nicht zuletzt sind in diesem Zusammenhang, wie vorstehend erwähnt, ruckartige von fließenden Bewegungen zu unterscheiden. So entstehen zusätzliche Faktoren für die Ermittlung von Druck- bzw. Kraftübertragungen. Die Kraftquelle ist in diesem Zusammenhang unter anderem auch die Behinderung von Bewegungsabläufen. Die Differenz der Potenziale ist dabei von Bedeutung (Ansammlung von Druckerhöhungen oder Ansammlungen von Druckdepressionen).
Weiterhin ist bedeutsam, Geodruck und Geodruckdifferenzen stehen in engem Kontakt zu der Möglichkeit ihrer Reduzierung im Gebirge. Diese Reduzierung geschieht durch Bewegungsvorgänge, für die die Tagesoberfläche bzw. der Ozeanboden maßgebende Freiräume anbieten. Mit anderen Worten, für das Entstehen von Spannungen, die insbesondere zu starken Erdbeben und/oder seismischen Erschütterungen führen, sind die Bewegungsvorgänge an der Tagesoberfläche beachtenswert, um daraus das Entstehen von Spannungskonzentrationen als Folge des Geodruckes abzuleiten und Entspannungsmaßnahmen zum Reduzieren der Erdbebenintensität zu orientieren.
Im vorstehenden Zusammenhang ist das Folgende von Bedeutung:
Im Bergbau hat sich gezeigt, dass die für das Gebirge geltenden Senkungen und Hebungen sowie Schieflagen, Krümmungen, Pressungen und Zerrungen auch für die Tagesoberfläche gelten, und diese stehen wiederum in engem Kontakt mit den Spannungskonzentrationen im Gebirge. Dabei kommt zum Ausdruck, dass sich das Gebirge wie ein BI-Metall an seinen Ursprungszustand erinnert, wenn es auf bergbauliche Tätigkeiten reagiert, denn die Bergbauereignisse verändern den Geodruck. Es entstehen Geodruckdifferenzen bis zur Tagesoberfläche, sobald irgendwelche Gebirgsbewegungen initiiert werden. Das Gebirge bzw. die Erdkruste erinnert sich an den Ursprungszustand im Hinblick auf die Auswirkungen des Geodruckes sowie im Hinblick auf die Reduzierung der Erdbebenintensität.
Das Vorstehende bedeutet, folgen die Gebirgsbewegungen den Erdanziehungskräften oder weicht das Gebirge als Folge des Geodruckes oder Geodruckdifferenzen zur Seite aus oder finden Bewegungen nach oben zur Tagesoberfläche statt, dann entstehen davon abhängige Bewegungen bzw. Reaktionen an der Tagesoberfläche bzw. am Ozeanboden. So werden fehlende Freiräume, die gewaltsam erzwungen werden und dabei Erdbeben mit und ohne Tsunamis entstehen, erkennbar durch Bewegungsstagnationen und arhytmische Bewegungen.
Die Satellitengeodäsie sowie die Geodäsie in Verbindung mit Luftbildaufnahmen sowie terrestrische Messungen sind so verfeinert worden, dass geringste Bewegungen an der Tagesoberfläche sowohl in senkrechter als auch in horizontaler Richtung ermittelbar sind. Für die Ermittlung der Gebirgsbewegungen als Grundlage des Entstehens bzw. Nicht-Entstehens von Erdbeben und/oder seismischen Erschütterungen sind die Veränderungen und weniger die absoluten Werte wichtig.
Im Hinblick auf Veränderungen im Bereich des Ozeanbodens bzw. in den Bereichen vor den Küsten ist die Vulkantätigkeit ein Einflussfaktor, der für örtliche bis großräumige Bewegungen im Gebirge sorgt, wobei die horizontale Geodruckkomponente von wesentlicher Bedeutung ist für das Entstehen von Spannungen. Mit anderen Worten für den Ozeanboden bzw. der dortigen Erdkruste sind die Vulkantätigkeit und die Bewegungen am Ozeanboden außerhalb der Vulkane wichtig.
Technik
Auf die Erdbebensystematik nehmen sowohl kleinräumige als auch deren Zusammenfassung zu großräumigen Einheiten oder Gebirgsblöcken Einfluss. Das bedeutet, Gebirgsblöcke mit unterschiedlichen Gebirgsgeometrien, aber vergleichsweise identischen Einflüssen auf die Erdbebensystematik, können zusammengefasst werde.
Der vorstehend beschriebene Sachverhalt macht eine Skala wesentlich, die sich auf die Größe der Gebirgsblöcke bezieht. Daraus entstehen Grundlagen für die Reduzierung der Intensität der Erdbeben durch gezielte Maßnahmen.
Je größer die in Frage kommenden Gebirgsblöcke sind, desto eher geben Bodenbewegungen bzw. deren Fehlen Hinweise auf die Erdbebensystematik. Dieser Tatbestand bedeutet, dass die Bodenbewegungen in Wechselwirkung zu den Gebirgsgeometrien und der Größe der Gebirgsbereiche gesetzt werden, um über diesen Weg eine zweite Skala zu erstellen, die die Gebirgsgeometrie berücksichtigt. Dabei beinhaltet Gebirgsgeometrie im Hinblick auf eine Erdbebensystematik den Übergang von bestehenden in neue Gebirgsgeometrien.
Für die Handhabe der besagten Erdbebensystematik ist das Ermitteln von Bodenbewegungen eine Grundlage für die Skala, die die Gebirgsgeometrien berücksichtigt. Dazu bieten Satellitensysteme eine Unterstützung, wenn die damit verbundene Software auf die Bewegungen und deren Stillstände örtlich und großräumig ausgerichtet ist. So entstehen global Daten, die eine Grundlage sind für die Berücksichtigung der Gebirgsgeometrien im Hinblick auf die Reduzierung der Intensität von Erdbeben durch Maßnahmen, die Spannungskonzentrationen auslösen. Das Gleiche gilt für die Geodäsie im Hinblick auf Befliegung und/oder sonstige geodätische Messungen.
Des Weiteren geben seismische Registrierungen Hinweise auf Bewegungsvorgänge in der Erdkruste, wobei diese Bewegungsvorgänge ebenfalls auf Veränderungen der Gebirgsgeometrien ausgerichtet sind.
Permanent sind derartige seismische Wellen in der Erdkruste vorhanden. Diese werden von den Seismographen stärkerelevant registriert und in der Erdkruste lokalisiert. Die so erzielten Werte sind mit den Bewegungen der Erdoberfläche in Wechselwirkung zu setzen. Dadurch entstehen weitere Grundlagen zur Ermittlung der wirksamen Geodruck- und Geogegendruckdifferenzen.
Auch entstehen Hinweise im Hinblick auf Bewegungsfreiräume und Bewegungssperrzonen, denn Bewegungsfreiräume lassen eher Übergänge von bestehenden in neue Gebirgsgeometrien zu. Dabei ist die Gebirgsdruckkomponente, die in Verbindung mit dem Überlagerungsdruck steht, differenziert. Langfristige Erosionen tragen die Erdoberfläche ab, sodass über längere Zeiten hinweg der örtliche Überlagerungsdruck reduziert wird. Aufgrund dieses Tatbestandes können Erdbeben ausgelöst werden, weil für den Energieinhalt eines Bereiches Bewegungsfreiräume entstehen, die ruckartige Bewegungen zulassen. Die Erfassung dieser Möglichkeiten unter Hinzuziehung vergleichbarer Gebirgsgeometrien geben dabei Hinweise auf die quantitative Bedeutung des Überlagerungsdruckes für die besagte Skala.
Das Zusammenfassen kleinräumiger zu großräumigen Einheiten von Gebirgsblöcken macht eine Differenzierung innerhalb dieser größeren Bereiche im Hinblick auf die Abstufung der Gebirgsschlagsgefahr und deren Intensität möglich. So lassen die kleinräumigen Erfassungen Maximalwerte innerhalb der größeren Bereiche zu. Dadurch lassen sich die Entspannungsmaßnahmen auf diese Maximalwerte konzentrieren. Die Gebirgsbewegungen werden im Bereich der Maximalwerte am meisten durch Bewegungssperrzonen behindert.
Für das kleinräumige Erfassen der Maximalwerte innerhalb der größeren Bereiche sowie für die Beurteilung der Bereiche im Einzelnen geben die tektomechanische Beanspruchung und deren Bearbeitung weitere Hinweise auf die besagte Skala, die der Abstufung der Gebirgsschlagsgefahr und deren Reduzierung durch technische Maßnahmen dient. Wie bei dem bereits zitierten Gebirgsschlagspatent sind die Gebirgsblöcke bedeutsam. Durch die tektomechanische Bearbeitung lassen sich Aufscherungen und deren Vernetzung innerhalb von Gebirgsblöcken ermitteln. Das Gleiche gilt auch für die Ermittlung von Gebirgsblöcken, in denen das Gebirge nicht aufgeschert ist.
Die vorstehenden Ausführungen besagen, dass das Ermitteln der Kompaktheit des Gebirges, die durch die Veränderungen der Gebirgs- und/oder Erdkrustengeometrie beeinflusst ist, eine wesentliche Bedeutung hat. Nun sind nicht nur Aufscherungen von Bedeutung, die durch Veränderungen der Lagerstättengeometrie entstehen, sondern auch die Schichtflächen. Sowohl Aufscherungen als auch Schichtflächen zerlegen das Gebirge in kleinere Teilbereiche, die dann Teil der Lagerstätten- bzw. Erdkrustengeometrie sind. In diesem Zusammenhang steigt das Bewegungspotenzial mit einer Zunahme der Aufscherungen und mit einer Zunahme der Schichtflächen. Das bedeutet, im Hinblick auf die Lagerstättengeometrie sind mächtige Sandsteinbänke und Konglomerate sowie mächtige Sandschiefersteinbänke, Kalksteinbänke und/oder Granite und anderes zu berücksichtigen.
Das Vorstehende macht es erforderlich, bei den Gebirgsgeometrien nicht nur die Lage, das Streichen und Einfallen sowie die Verwurfs- bzw. Aufschiebungsmaße zu berücksichtigen, sondern auch deren Veränderungen als Bestandteil der Gebirgsgeometrien zu berücksichtigen.
Dadurch sind im Gebirge unterschiedliche Voraussetzungen vorhanden für das Entstehen von Energieinhalten auf der Grundlage des Patentes EP 760 900 u. a. und des Patentes DE 196 28 367 u. a.
Bewegungssperrzonen sind im Hinblick auf Bodenbewegungen sowie im Hinblick auf seismische Impulse dadurch gekennzeichnet, dass ein Trend zu geringeren Veränderungen der Gebirgsgeometrie und damit zu geringeren Bewegungen bzw. geringeren seismischen Impulsen besteht. Demgegenüber besteht im Hinblick auf Bewegungsfreizonen der umgekehrte Trend. Diese Unterschiede führen zu einer Berücksichtigung in der besagten Skala, die für die Reduzierung der Erdbebenintensität auf der Grundlage der Veränderungen der Gebirgsgeometrie aufgestellt wird.
Von wesentlicher Bedeutung sind Bewegungsfrei- und -sperrzonen in Richtung Tagesoberfläche, weil dorthin im Allgemeinen der größte Freiheitsgrad besteht. Doch sind Ausnahmen vorhanden. Dann sorgen die Bewegungssperrzonen für die Beibehaltung der bestehenden Geometrie bzw. nur für geringfügige Änderungen und dadurch für ein Ansteigen des Energieinhaltes im Gebirge. Dieser Anstieg erfolgt zwangsläufig dort, wo die Bewegungen zur Veränderung der Gebirgsgeometrie und damit zur Verminderung der Energien behindert werden.
In der Horizontalen sind ebenfalls Bewegungsfrei- und Bewegungssperrzonen von Bedeutung. Dieser Tatbestand gilt insbesondere im Hinblick auf die Plattenbewegungen unterhalb der Kontinente und Ozeane. Dann liegen Bewegungsfrei- und -sperrzonen mehr oder weniger nebeneinander. Das Gleiche gilt im Hinblick auf Differenzen innerhalb der Bewegungsfrei- und -sperrzonen. Auch hier handelt es sich um Veränderungen der Gebirgsgeometrie.
Dazu kommen Bewegungsfrei- bzw. -sperrzonen nach unten, wo ebenfalls Veränderungen der Gebirgsgeometrie bedeutsam sind.
Die Veränderung der Gebirgsgeometrie gilt somit für die Bewegungsfrei- und Bewegungssperrzonen. Mit anderen Worten, alle Gebirgsgeometrien haben im Hinblick auf Erdbeben eine Bedeutung mit mehr oder weniger großem Anteil an den Skalenwerten.
Die erkannten Zusammenhänge zwischen Geodruck, Geogegendruck und Tektomechanik geben dann Auskunft über die Spannungsaufnahmefähigkeit der Gebirgsgeometrie.
So entsteht eine Skala, die die Gebirgsgeometrie und/oder Erdkrustengeometrie beachtet und gleichzeitig eine Grundlage für die Vorhersage von Erdbeben und für technische Maßnahmen für die Reduzierung der Erdbebenintensität durch Entspannungsmaßnahmen ist.
Die besagte Skala ist raumorientiert. Sie umfasst, wie eingangs erwähnt, kleinräumige und deren Zusammenfassung zu großräumigen Gebirgsblöcken. Dabei hat die Zusammenfassung der Bereiche zu größeren Einheiten eine maßgebende Bedeutung für Maßnahmen zur Reduzierung der Erdbebenintensität. Dadurch wird nämlich verhindert, dass durch die Reduzierung der Spannungen in einem Bereich die Gefährlichkeit von Nachbarbereichen ungewollt erhöht wird. Es wird gewährleistet, dass die Erschütterungsmaßnahmen wie Sprengungen die Veränderungen der Gebirgsgeometrien im Hinblick auf das Entstehen von Erdbeben optimal beachten.
Zugleich wird es möglich, mit der Abstufung der Gefährlichkeit von Gebirgsgeometrien die Einzelbereiche zu bewerten. Diese Bewertung kann mehr oder weniger global genutzt werden. Dieser Sachverhalt ist vergleichbar mit der Bearbeitung der Tektomechanik, die sich ebenfalls auf die Gebirgsgeometrien und deren Veränderungen bezieht und global nutzbar ist.
So wird die Tektomechanik in Verbindung mit der Erfassung von Bodenbewegungen und seismischen Signalen zu einer Grundlage der Ermittlung der Gebirgsgeometrien und deren Veränderungen und damit zu einer Grundlage für die Minderung der Erdbebenintensität.
Neben den bereits erwähnten Bewegungsmessungen an der Erdoberfläche sowie der Registrierung von seismischen Wellen sowie der Berücksichtigung der Tektomechanik bieten sich für die Ermittlung der Lagerstättengeometrien und deren Veränderungen erdmagnetische und elektrische Felder sowie der Radomgehalt des Grundwassers an.
Mit den vorstehend genannten Kenntnissen lässt sich die bestehende Lagerstättengeometrie sowohl für kleinere als auch für größere Bereiche ermitteln. Auf diese Lagerstättengeometrie wirkt der Geodruck, der die Spannungen im Gebirge beeinflusst. D. h., auch in diesem Zusammenhang ist die Tektomechanik von beachtlicher Bedeutung. Nur so lassen sich die Veränderungsmöglichkeiten der Gebirgs- bzw. Erdkrustengeometrien relativieren. Mit den Veränderungsmöglichkeiten steigt und fällt die Möglichkeit von Bewegungen zur Veränderung der Lagerstättengeometrie.
Für die Abstufungen in der besagten Skala sind somit folgende Einflüsse von Bedeutung:

• Bodenbewegungen, unter Berücksichtigung artifizieller Einflüsse wie Bergbau und Talsperren und daraus abgeleitete Veränderungen der Gebirgs- oder Erdkrustengeometrien. Talsperren erzeugen Bodenbewegungen, die messtechnisch erfassbar sind.
• Seismische Impulse und daraus ebenfalls abgeleitete Veränderungen der Gebirgs- oder Erdkrustengeometrien.
• die Tektomechanik (als Ermittlungstechnik der Lagerstätten- und Gebirgsgeometrie und deren Veränderungen).

Grundlage ist das Patent EP 760 900 u. a. Das Patent berücksichtigt die Gebirgsgeometrien und deren Veränderungen. Dabei geht es insbesondere um die bei den Veränderungen entstandenen Aufscherungen, die sich als Zirkulationswege herausgestellt haben. Während beim Patent DE 196 28 367 die Kompaktheit des Gebirges eine beachtliche Bedeutung hat, sind für das „Gaspatent” die Aufscherungen wichtig und somit bedeutsam für die 1. Skala. Grundlage ist ferner das „Wasserpatent” DE 103 24 326.7 u. a.
Dieses Patent berücksichtigt ebenfalls, dass bei den Veränderungen der Gebirgsgeometrien Aufscherungen entstehen, die systematisch aufgrund der technischen Anweisungen des Patents ermittelt werden können. Auch dieser Tatbestand ist für die 1. Skala bedeutsam.
Diese Einflussgrößen bestehen weltweit. So wird für relevante Regionen festgestellt, wo und wann Spannungskonzentrationen entstehen. Es wird ermittelt, wo ruckartige Bewegungen in der Erdkruste zu Erdbeben führen und wie Entspannungsbohrungen orientiert werden und die Stärke der Sprengungen sein muss.
Für die Skalenwerte der 1. Skala bietet sich das Folgende als Vorstufe an:
1. Skala Blockskala

• aufgescherter Block 0–1 km³ = Skalenwerte 0–1
• aufgescherter Block 1–10 km³ = Skalenwerte 1,1–2
• aufgescherter Block 10,1–100 km³ = Skalenwerte 2,1–3 (bei > 100 km³ = 3)
• nicht aufgescherter Block 0–1 km³ = Skalenwerte 3,1–4
• nicht aufgescherter Block 1–10 km³ = Skalenwerte 4,1–5
• nicht aufgescherter Block 10,1–100 km³ = Skalenwerte 5,1–6 (bei > 100 km³ = 6)

Die Skalenwerte werden modifiziert durch Berücksichtigung der Kompaktheit des Gebirgsinhaltes. Dabei werden die Werte bei sehr dünnbankigen Schichten mit dem Faktor 0,1 multipliziert. Dieser Faktor steigt bei kompakten Schichten bis auf den Wert 1. Das bedeutet, bei kompakten Schichten bleibt der oben genannte Skalenwert erhalten.
Für die Ermittlung der Aufscherungen bzw. der Energiespeicherfähigkeit von Gebirgsblöcken wird die Gebirgsgeometrie bzw. die Erdkrustengeometrie berücksichtigt, was auf das „Gebirgsschlagspatent” DE 196 28 367 u. a. hinweist. Die Veränderungen der Gebirgsgeometrie bzw. der Erdkrustengeometrie haben zu den Aufscherungen geführt, die bereits vorhanden sind.
Die Lagerstättengeometrie ist ferner bedeutungsvoll für das Ermitteln von Bewegungsfreiräumen und Bewegungssperrzonen. In diesem Zusammenhang wird beachtet, ob die Bewegungsfreiräume eine Verbindung zu Verschiebungen, d. h. in der Horizontalen Aufschiebungen und/oder Sättel, d. h. nach oben oder Abschiebungen, d. h. nach unten haben oder keine Verbindung zu derartigen Schnittstellen im Gebirge und/oder in der Erdkruste vorhanden sind. Außerdem wird die Qualität und in diesem Zusammenhang der Rauminhalt der Masse des Gebirges, die als Gegendruck wirkt, beachtet. So erhalten Bewegungsfreiräume ohne Einschränkungen, wie an der Tagesoberfläche, einen geringeren Multiplikator innerhalb der besagten Skala. Als Werte (für den Multiplikator) sind die Zahlen 0,5–1 vorgesehen, sodass die generellen Abstufungen von 0–6, die die Raumorientierung der Gebirgsblöcke charakterisieren, erhalten bleiben, um daraus die Orientierung und die Stärke der Entspannungsmaßnahmen zu bestimmen.
Von wesentlicher Bedeutung für die Reduzierung der Erdbebenintensität sind die Bohrlochtiefe, die technisch erreichbar ist und die Wirkung einer Erschütterung, ausgelöst durch eine Sprengung oder Vergleichbares.
Tiefbohrungen reichen heute bis etwa 10–15 km Teufe. Dazu kommt die Auswirkung von Sprengungen, wobei Kernexplosionen berücksichtigt werden, die in einem Umkreis von etwa 5 km wirksam sind. Das bedeutet, Entspannungsmaßnahmen reichen bis ca. 20 km Teufe und zurzeit kaum darüber.
Großräumige Betrachtung
Die Erdkruste besteht aus einer nach unendlich strebenden Vielzahl von Gebirgsgeometrien bzw. aus unendlich vielen Einzelblöcken. Die Geometrien werden bestimmt durch Lage und Verhalten von Aufschiebungen, Verschiebungen und Abschiebungen sowie durch Lage und Verhalten von Sätteln, Mulden und konvexen und konkaven Umbiegungsachsen.
Im Hinblick auf die Erdbebengefahr sind die besagten Gebirgsgeometrien augenblickliche Zustände, in denen Druck, Kräfte und Spannungen wirksam sind. Deren Bedeutung hängt nicht nur von den Aufscherungen als Folge der bereits abgelaufenen Änderungen der Gebirgsgeometrien ab, sondern auch von Petrographie und Stratigraphie. D. h., die Spannungsaufnahme von Gebirgsblöcken ist von wesentlicher Bedeutung.
Dabei sind die Größe des Druckes, die Richtungen der Kräfte und die Intensitäten der Spannungen abhängig von der Zuführung tektonischer Energie sowie von kontinuierlichen, ruckartigen oder katastrophalen Reduzierungsmöglichkeiten für diese Energie. Mit der Reduzierung der Energie entstehen neue Geometrien. Dieser Sachverhalt besteht seit Entstehen der Welt. D. h., die tektonische Entwicklung der Erdkruste ist Bestandteil der Erdbebensystematik.
Das Vorstehende bedeutet, für das Spannungsfeld und dessen großräumige Erfassung sind die Elemente der Gebirgsgeometrie einschließlich ihrer Veränderungen maßgebende Einflussfaktoren und somit eine Grundlage. Die Grundlagen sind identisch mit den Grundlagen für die 1. Skala (Blockskala). D. h., sachgerecht ist das Folgende für die 2. Skala (Gruppenskala) zu beachten:

• Bodenbewegungen, unter Berücksichtigung artifizieller Einflüsse wie Bergbau und Talsperren und daraus abgeleitete Veränderungen der Gebirgs- oder Erdkrustengeometrien.
• Seismische Impulse und daraus ebenfalls abgeleitete Veränderungen der Gebirgs- oder Erdkrustengeometrien.
• die Tektomechanik (als Ermittlungstechnik der Lagerstätten- und Gebirgsgeometrie und deren Veränderungen).

Grundlage ist das Gebirgsschlagspatent DE 196 28 367 u. a. bei dem die Gebirgsschläge mit den Lagerstätten- bzw. Gebirgsgeometrien in Verbindung gesetzt wurden. Dabei wurde festgestellt, dass die Gebirgsschläge nicht nur mit den Lagerstättengeometrien selbst, sondern insbesondere auch mit deren Veränderungen zusammenhängen. Festgestellt wurde auch, dass abgrenzbare, tektomechanisch bedingte Bereiche einen wesentlichen Einfluss auf die Gebirgsschlagssystematik haben. Insbesondere stellte sich heraus, dass die Grenzen dieser Bereiche einen maßgebenden Einfluss haben. Da Gebirgsschläge und Erdbeben mit Spannungsauslösungen verbunden sind, bestehen Beziehungen, die für die besagten Skalen und damit für die Orientierung der besagten Maßnahme nutzbar sind.
Für die Identifizierung der aus Einzelblöcken bestehenden Zusammenfassungen liefern die Bodenbewegungen sowie die seismischen Impulse und deren Lokalisierungen maßgebende Ausgangsdaten. Dabei sind Unterbrechungen bzw. das Fehlen von Bodenbewegungen und seismischen Impulsen wesentlich.
Beachtet wird in der 2. Skala das Entstehen von gefährdeten Bereichen in Abhängigkeit von dem Umfang und der Anzahl der zusammengefassten Gebirgsblöcke. Dabei werden die Gebirgsgeometrien berücksichtigt. Es handelt sich in der 2. Skala um eine Gruppenskala, bei der die Veränderungen der Gebirgsgeometrien noch nicht einfließen. Diese werden in der 3. Skala (Gefährdungspotenzialskala) beachtet.
2. Skala: Gruppenskala
Die in der 2. Skala zusammengefassten Einzelblöcke zu größeren Einheiten wirken auf die Einteilung der Skala, indem folgende Gruppeneinteilung erfolgt:

0 = 0–10 Gebirgsblöcke
1 = 10–100 Gebirgsblöcke
2 = 100–1.000 Gebirgsblöcke
3 = 1.000–10.000 Gebirgsblöcke
4 = 10.000–100.000 Gebirgsblöcke usw.

Katastrophale Reduzierungen entstehen, wenn im Rahmen der Veränderung der Gebirgsgeometrie Spannungsinseln entstehen. D. h. insbesondere dort, wo inselartige Gruppierungen von Gebirgsgeometrien bzw. Blöcken vorhanden sind, bei denen eine kontinuierliche oder ruckartige Reduzierung der Spannungen fehlt. Es gilt also die Frage zu klären, wo häufen sich die Konzentrationen so, dass die Voraussetzungen für katastrophale Reduzierungen der Spannungen nach und nach entstehen? Dabei sind die geschichtliche Entwicklung bis zum heutigen Ist-Zustand und der derzeitige Entwicklungsvorgang der Gebirgsgeometrien maßgebende Einflussgrößen. Das Gebirge erinnert sich wie schon erwähnt, an die Reihenfolge der Entwicklungszustände.
Die Entwicklung hat dazu geführt, dass Verschiebungen, Abschiebungen und Aufschiebungen entstanden sind. Sie hat aber auch dazu geführt, dass diese Störungselemente sich ändern in Bezug auf Streichrichtung, Einfallen, Abstand, Verwurf und der Kombinationsfähigkeit unterschiedlicher tektonischer Elemente.
3. Skala: Gefärdungspotenzialskala
Die Potenzialskala gibt Auskunft über das Gefährdungspotenzial. Grundlagen der 3. Skala sind die 1. und 2. Skala. In Abhängigkeit von Bewegungsfrei- und -sperrzonen und in Abhängigkeit von den zusammengefassten Gebirgsblöcken, werden die Bereiche lokalisiert, in denen gefährliche Spannungskonzentrationen stattfinden. Es geht dabei um eine statistische Verteilung der Spannungskonzentrationen und deren Fehlen. Dabei ist die Zeitspanne des Spannungsaufbaus bis zur Reduzierung durch Bewegungsvorgänge von Bedeutung.
Der Spannungsaufbau ist ein räumliches Phänomen, während die Auswirkungen von Erdbeben über Tage flächenorientiert sind. Dieser Tatbestand macht es erforderlich, die Raumorientierung aus der 1. und 2. Skala auf die Tagesoberfläche zu übertragen. Es entsteht eine Skala, die flächenorientiert ist. Mit anderen Worten, die räumlich ermittelten Spannungen werden in der Skala berücksichtigt.
Dabei entstehen konform zur Richterskala folgende Abstufungen, wobei die Abstufungen auf eine Tagesoberfläche von 100 qkm² bezogen sind:

0. 0% der Fläche zeigen eine erhöhte Spannung = Keine technischen Maßnahmen erforderlich – keine weitere Beobachtung
1. 5% der Fläche zeigen eine erhöhte Spannung = keine technischen Maßnahmen erforderlich – keine weitere Beobachtung
2. 12% der Fläche zeigen eine erhöhte Spannung = keine technischen Maßnahmen erforderlich – keine weitere Beobachtung
3. 20% der Fläche zeigen eine erhöhte Spannung = keine technischen Maßnahmen erforderlich – Beobachtung in Einzelregionen erforderlich
4. 30% der Fläche zeigen eine erhöhte Spannung = keine technischen Maßnahmen erforderlich – Beobachtung flächendeckend erforderlich
5. 45% der Fläche zeigen eine erhöhte Spannung = keine technischen Maßnahmen erforderlich – Beobachtung flächendeckend
6. 60% der Fläche zeigen eine erhöhte Spannung = Technische Maßnahmen erforderlich
7. 80% der Fläche zeigen eine erhöhte Spannung = Technische Maßnahmen erforderlich
8. 100% der Fläche zeigen eine erhöhte Spannung = Technische Maßnahmen zwingend erforderlich

In diesem Zusammenhang erfolgt eine Abstufung der Gefährlichkeit durch die 3. Skala auf der Grundlage der 1. und 2. Skala, um die verschiedenen Geometrien auf der Zeitachse zu ermitteln. Auf dieser Grundlage werden die Zeitintervalle festgelegt, in denen Entspannungsmaßnahmen durchgeführt werden, um katastrophale Erdbewegungen in ruckartige umzuwandeln.
Aus den Inhalten der Skala lassen sich Gefährdungspotenzialkarten erstellen, die dann eine Übersicht für technische Maßnahmen liefert.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass der Einzelblock innerhalb der Gebirgsgeometrien eine entscheidende Rolle spielt. Die großräumige Betrachtung ist dabei bedeutungsvoll.
Wesentlich ist für die besagten Skalen ist, dass es unendlich viele gleichartige Gruppierungen von Gebirgsgeometrien (2. Skala) gibt. Dazu kommen deren Veränderungen (3. Skala).
Die Gebirgs- bzw. Erdkrustengeometrie wird örtlich und weltweit ermittelt. Auf der Basis der Geometrien werden die Stellen mit erhöhter Gebirgsspannung infolge Geodruck unter Beachtung des Geogegendruckes in die Skalen 1–3 eingepasst und die Bohrungen und Sprengungen raumgeometrisch so orientiert, dass die Änderung der Gebirgsgeometrie (3. Skala) kontinuierlich oder schrittweise erfolgt.
Mit Hilfe der besagten Skalen wird auch die Stärke von Sprengungen festgelegt und zwar sowohl im Hinblick auf den Gebirgsblock, der sich bewegt oder bewegen soll, als auch im Hinblick auf die Masse des Gebirges, die den Geogegendruck bereitstellt. Dabei werden die Veränderungen der tektonischen geometrischen Elemente und die Intensität der Veränderungen, d. h. die Veränderungen der Verwurfs-, Aufschiebungs- und Verschiebungsmaße sowie die Veränderungen im Streichen und Einfallen einbezogen und die Interdependenz der tektonischen Strukturen und deren vorhandene Änderungen für die Orientierung der Bohrungen, für die Festlegung der Entspannungsmaßnahmen und für die Art und Weise der Sprengungen berücksichtigt.
Ziel der Erfindung ist, aus katastrophalen Reduzierungen von Spannungen ruckartige zu machen, um verheerende Schäden zu vermeiden. Das geschieht durch eine Orientierung von Entspannungsmaßnahmen, die die vorstehend beschriebene Skala als Grundlage hat. Dadurch wird die derzeitige Gebirgsgeometrie und die Veränderungen der Geometrien berücksichtigt. Dabei werden Bohrungen so orientiert, dass durch Erschütterungssprengungen und andere Maßnahmen sich die vorhandene Gebirgsgeometrie nach und nach dem Spannungsaufbau anpasst, d. h. sich ändert. Zugleich werden die Erschütterungen, d. h. Art und Weise von Sprengungen, so dosiert, dass die besagten Änderungen entstehen, ohne Gebirgsbewegungen zu erzeugen, die zu katastrophalen Ereignissen führen bzw. ohne die Gebirgsspannung in Nachbarbereichen zu erhöhen.
Durch die Berücksichtigung tektomechanischer Ereignisse erhält das Reduzieren katastrophaler Erdbeben auf erträgliche Maße entsprechend der Richterskala eine vorgangskonforme Bezugsgrundlage für das Orientieren von Bohrungen sowie für das Orientieren der örtlichen Entspannungsmaßnahmen und für die Art und Weise der Sprengungen.
Die technischen Maßnahmen der Bohrungsorientierung sowie der Festlegung von Entspannungsmaßnahmen und die Art und Weise der Sprengungen oder anderer Erschütterungen sind für alle Gebirgsgeometrien anwendbar und so auch für größere Einheiten, indem die Zuführung von Energie, deren Reduzierung, Weiterleitung sowie die Geokräfte nach Richtung und Wirksamkeit berücksichtigt werden. Dazu kommt das Berücksichtigen von Materialbilanzen wie Quetschungen, Pressungen und Auflockerungen, Bewegungssperr- und -freizonen im Gebirge und die Materialtransporte, die ebenfalls eine Folge der Veränderungen der Gebirgs- bzw. Erdkrustengeometrien sind.
D. h., die Veränderungen der Gebirgsgeometrien und die tektomechanische Beanspruchung sind eine wesentliche Grundlage für die Erdbebensystematik. Wesentlich sind also die Inhalte der Gebirgsbereiche.
Bedeutsam sind für die Erdbebensystematik die Energien mit Zuführung, Reduzierung und Weiterleitung. In Verbindung mit den Gebirgsgeometrien führen Veränderungen in den Energieflussrichtungen zur Konzentration bzw. Addition von Energien sowie auch zu deren Minderung. Beachtet werden dabei die Bewegungsfrei- und -sperrzonen. Diese sind ebenfalls eine Folge der Gebirgsgeometrie. D. h., die Gebirgsgeometrien lassen abhängig vom Geodruck Bewegungen zu oder nicht. Im Gebirge sind also Energiedifferenzen vorhanden, wobei der Reibungswiderstand an den Scherflächen der Gebirgsgeometrien bedeutsam ist.
Mit den besagten Skalen 1–3 werden diese Tatbestände berücksichtigt und gleichzeitig die unendlich vielen Kombinationsmöglichkeiten innerhalb der Gebirgs- und Erdkrustengeometrie auf ein realistisches Maß reduziert. So wird das Vorhandensein und/oder Fehlen von Verschiebungen, Aufschiebungen und Abschiebungen sowie von Falten und deren unendlich vielen Kombinationsmöglichkeiten zu einer übersichtlichen Grundlage für das Verfahren zum Reduzieren der Erdbebenintensität.
Der Bewegungsstopp wirkt unter anderem den Bewegungen von Kontinentalplatten sowie den Bewegungen durch Vulkantätigkeit oder sonstige Bewegungen infolge Spannungsveränderungen in der Erdkruste entgegen. Dabei können die Bewegungssperrzonen in Richtung Tagesoberfläche sowie auch horizontal und nach unten hin wirken.
In der Plattentektonik werden die ozeanischen Platten unter die Kontinentalplatten geschoben. Dabei kommt es zu Erdbeben. Großräumige Bereiche werden bewegt. Das Erdbeben ist jedoch in der Regel auf einen kleineren Bereich konzentriert. Das ist dort, wo größere ruckartige Bewegungen und damit eine ruckartige Änderung der Gebirgsgeometrie bzw. Erdkrustengeometrie entsteht. Maßgebend sind immer die Gebirgsgeometrien und deren Veränderungen (3. Skala) und zwar stets im großräumigen Zusammenhang.
An anderer Stelle drücken Kontinentalplatten aufeinander. Dann sind wie im Mittelmeer mehr oder weniger senkrecht zu den kontinentalen Bewegungsvorgängen unterschiedliche Geodrücke und unterschiedliche Geodruckdifferenzen vorhanden. So entstehen örtlich Spannungskonzentrationen auf engem Raum, wobei die Konzentrationen in Verbindung mit großräumigen Bereichen stehen. Dabei wird mit den drei Skalen das Gefährdungspotenzial ermittelt und die Bohrungen und Sprengungen danach orientiert.
Überwindet der Geodruck den Geogegendruck kontinuierlich, dann werden die Energieinhalte in kontinuierliche Bewegungen umgesetzt und von Natur aus immer wieder reduziert bzw. der Energiekörper platzt und wird zerstört, wenn das Gebirge nicht kompakt ist. Kommt es zu kontinuierlichen Gebirgsbewegungen wie an den Verschiebungen, dann entstehen kleinere Erdbeben und/oder seismische Erschütterungen, ausgelöst durch die Minibewegungen oder durch das Platzen des Energiekörpers.
Durch die 2. und 3. Skala wird sowohl der örtliche Bereich als auch der großräumige Bereich einbezogen, der am Entstehen der Spannungskonzentrationen mitwirkt. Dabei wird die Energie im Gebirge in Bewegungen so umgesetzt, dass keine neuen Gefahrenquellen entstehen.
Die weltweite Bedeutung der Skalen erlaubt eine kontinuierliche Anpassung an die Realitäten der Vorgänge innerhalb der Gebirgsgeometrien. In diesem Zusammenhang werden die Bewegungen, die mit den Änderungen der Gebirgsgeometrien verbunden sind, durch das Registrieren und Auswerten von seismischen Impulsen begleitet.
Technische Maßnahmen
Die messtechnisch erfassten vertikalen und horizontalen Bewegungen der Erdoberfläche und die seismischen Signale in Verbindung werden mit den Gebirgs- bzw. Erdkrustengeometrien (1. und 2. Skala) und deren Veränderungen (3. Skala) gebracht. Die 3. Skala ist entscheidend für die Orientierung der Bohrungen sowie für die Festlegung von Entspannungsmaßnahmen und die Art und Weise der Sprengungen.
Diese Tatbestände gelten beispielsweise auch für den Bereich des St. Andreas-Grabens. Dort befinden sich Verschiebungen bzw. eine Verschiebung oder Verschiebungszone, an denen insbesondere horizontale Bewegungen stattfinden. Diese Bewegungen und deren Behinderung stehen im Zusammenhang mit den großräumigen Anordnungen von Gebirgsgeometrien und deren Veränderungsmöglichkeiten. Diese Veränderungsmöglichkeiten werden mit Hilfe der Skalen 1–3 ermittelt und danach möglichst wenige Bohrungen (senkrecht bis horizontal) und Sprengungen orientiert, um ruckartige Bewegungen in mehr oder weniger kontinuierliche umzusetzen.
Im vorstehenden Zusammenhang kann die gemeinsame Grundlage, die die Skalen 1–3 für alle Erdbeben und seismischen Impulse weltweit bietet, genutzt werden, indem die weltweiten Veränderungen der Gebirgsgeometrien sowohl für den einzelnen Gebirgsblock und im größeren Zusammenhang als Vergleich herangezogen und die tektomechanischen Erkenntnisse berücksichtigt werden. Ermittelt wird dabei auch, ob durch Bohrungen und Sprengungen an anderen Stellen der Erdkruste Erdbeben mit ruckartigen Bewegungen ausgelöst werden. Eine tektomechanische Bearbeitung der Gebirgsgeometrien der Erdkruste wird für die technischen Maßnahmen durchgeführt.
Nach einem Anwendungsbeispiel der Erfindung werden für die Ermittlung und Verbesserung der Skalen die Bewegungen, die an der Tagesoberfläche und/oder am Meeresboden örtlich und großräumig festgestellt werden und seismischen Wellen, in Verbindung mit der Geometrie des Gebirges und den damit zusammenhängenden Bewegungsabläufen gebracht.
Nach einem weiteren Anwendungsbeispiel der Erfindung werden seismische Messungen durchgeführt und dabei insbesondere 3D-Profile hergestellt. Es werden die Strukturen ermittelt, die Anlass zum Entstehen von Spannungen sind und vorstehend im Einzelnen beschrieben wurden. Daran werden die Skalenwerte und/oder die Entspannungsmaßnahmen zum Reduzieren der Erdbebenintensität orientiert.
Von Bedeutung ist vor allem, dass nicht nur die erste Skala sondern auch die 2. und 3. Skala berücksichtigt werden, die die Gebirgs- bzw. Erdkrustengeometrien, die weltweit vorhanden sind, beinhalten.
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19628367 [0002, 0016, 0017, 0057, 0071, 0076, 0084]
- EP 760900 [0023, 0057, 0071]
- DE 10324326 [0071]

Claims

Verfahren zur verbesserten Vorhersage und Bewertung von Erdbeben und/oder seismischen Erschütterungen, wobei durch Gebirgsbewegungen insbesondere an den Plattengrenzen entstehende Kräfte, Energieinhalte und Spannungen sowie geometrischen Strukturen, Strukturveränderungen des Streichens, Einfallens und der Abschiebungs-, Aufschiebungs- und Verschiebungsbeträge, verschiedene tektonische Elemente mit deren Interdependenz, ihren vorhandenen Veränderungen bei der plötzlichen Reduzierung von Spannungskonzentrationen in der Erdkruste und auf der Grundlage von tektomechanischen Vorgängen, Materialbilanzen mit Auflockerungen, Pressungen und Quetschungen sowie Gebirgsbewegungen, Bewegungssperr- und -freizonen und Aufscherungen ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgescherten und nicht aufgescherten Gebirgsbereiche, die eine Folge der tektomechanischen Beanspruchungen und somit eine Folge des Entstehens der Gebirgsgeometrien sind, ermittelt und zu größeren Einheiten zusammengefasst und in einer 1. Skala zugeordnet werden, dass die Gebirgs- bzw. Erdkrustengeometrien ermittelt und in Wirksamkeitsgruppen in einer 2. Skala zusammengefasst werden, dass der Spannungsaufbau und dessen Beziehung zur Veränderung an der Tagesoberfläche ermittelt und anhand einer daraus erstellten 3. Skala eine Erdbebenprophylaxe mit Prognosen für die Erdbebenintensität je Fläche betrieben wird und dass die Skalen an den ermittelten Realitäten der Gebirgs- und Bodenbewegungen sowie der seismischen Signale schrittweise angepasst werden und dass aus den Inhalten Skalen Gefährdungspotentialkarten erstellt und durch entsprechend platzierte Entspannungsmaßnahmen die Gefährdungspotentiale bekämpft werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensionalen Lageveränderungen der Tagesoberfläche bzw. des Ozeanbodens messtechnisch festgestellt und in die Berechnungen aufgenommen werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung durch Satelliten und/oder Befliegungen und/oder von Schiffen aus durch Echolot vorgenommen werden oder durch sonstige geodätische Messungen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Bewegungen eine Prophylaxe für das Entstehen oder Auftreten von Erdbeben und/oder seismischen Erschütterungen erstellt und genutzt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsvorgänge, die durch den Bergbau bzw. Energie- und Wassergewinnung ausgelöst werden unter Beachtung der Gebirgsgeometrien und deren Veränderungen in den Berechnungen berücksichtigt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass seismische Impulse zur Feststellung der Gebirgsgeometrie und deren Veränderung genutzt und durch Erkenntnisse aus der Tektomechanik im Hinblick auf die Ermittlung feinster Gebirgsgeometrien die Messwerte ergänzt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch die tektomechanische Bearbeitung die Materialbilanzen mit Quetschungen, Pressungen und Auflockerungen im Hinblick auf alle Gebirgsgeometrien ermittelt und berücksichtigt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungssperr- und -freizonen ermittelt und in den Skalen berücksichtigt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattentektonik berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem oder mehrerender vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitintervalle festgelegt werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weitgehend alle, zumindest aber möglichst viele Gefährdungspotentiale einbezogen werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis der ermittelten Geometrien die Stellen mit erhöhter Gebirgsspannung infolge Geodruck unter Beachtung des Geogegendruckes in die Skalen 1–3 eingepasst und notwendige Bohrungen und Entlastungssprengungen raumgeometrisch orientiert werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass notwendigen Bohrungen so orientiert werden, dass durch dosierte Erschütterungssprengungen und andere Entlastungsmaßnahmen sich die vorhandene Gebirgsgeometrie nach und nach dem Spannungsaufbau ohne Erzeugung von Gebirgsbewegungen und ohne Beeinflussung der Gebirgsspannung in Nachbarbereichen anpasst.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Gruppen von Bohrungen in die sich bewegenden Platten orientiert und abgebohrt werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen im Einwirkungsbereich der Verschiebungen orientiert und die Entlastungssprengungen an den Verschiebungen entsprechend ihrem Wirkungsradius vorgenommen werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen im Einwirkungsbereich von Aufschiebungen und/oder Falten orientiert werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen im Einwirkungsbereich der Abschiebungen orientiert werden.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen dort orientiert werden, wo sich die Normalkräfte, die von den Abschiebungen ausgehen, überlagern.