Das Erdbeben bei Rotenburg an der Wümme vom 20

Hannover, den 24.11.2006
Das Erdbeben bei Rotenburg an der Wümme vom 20. Oktober 2004:
Zusammenfassung der Forschungsergebnisse
Am Morgen des 20. Oktober 2004 ereignete sich um 8:59 Uhr MESZ in der Norddeutschen
Tiefebene östlich von Rotenburg (Wümme) ein Erdbeben, das die Menschen im weiten
Umkreis beunruhigte. In der Nähe des Epizentrums wurde von starken Geräuschen ähnlich
einer Explosion oder einem in nächster Nähe vorbeifahrenden LKW berichtet. Menschen und
Gebäude kamen nicht zu Schaden. Das Erdbeben wurde im Norden bis über Hamburg
hinaus gespürt, im Süden bis Hannover und im Nordwesten bis Bremerhaven.
Die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) hat unmittelbar nach dem
Ereignis die Erdbebenauswirkungen analysiert ("Makroseismische Auswertung") und die
Ergebnisse zeitnah der Öffentlichkeit vorgestellt. Gleichzeitig begannen die Wissenschaftler
mit der Auswertung instrumenteller Messwerte, die von Erdbebenstationen in Deutschland
und weltweit aufgezeichnet worden waren ("Instrumentelle Auswertung"). Inzwischen sind
die umfangreichen Untersuchungen der BGR sowie der Universitäten Hamburg und
Potsdam, des GFZ Potsdam sowie weiterer Forschungsinstitute weitgehend abgeschlossen.
Der aktuelle Stand der Erkenntnisse wird im Folgenden zusammengefasst dargestellt.
Makroseismische Auswertung
Aus mehr als 1100 ausgefüllten Fragebögen wurden die Auswirkungen des Erdbebens auf
Menschen, Bauwerke und andere Objekte auf der Grundlage der Europäischen
Makroseismischen Skala EMS-1998 bestimmt und analysiert. Die höchste Intensität wurde
mit Io = V-VI ermittelt. Das makroseismische Epizentrum wurde im Schwerpunkt der
Isoseiste V mit 9,54°E / 53,08°N festgelegt. Auffällig ist die ungewöhnlich weite Ausdehnung
der Intensität IV und III nach Norden (Hamburg) und die geringe Ausdehnung nach Osten.
Dieser Sachverhalt wird auf eine Kombination von Bruchausbreitungsrichtung, lokalen
Untergrundeigenschaften und ungleichmäßiger Bevölkerungsdichte zurückgeführt.
Die so genannte makroseismische Herdtiefe lässt sich mit einer empirischen Beziehung aus
der Größe der Fläche, in der das Erdbeben spürbar war, ableiten. Die Unsicherheiten bei
den Eingangsdaten erschweren eine exakte Tiefenbestimmung. Die abgeleitete mittlere
Herdtiefe beträgt etwa 10 km. Es sind aber durchaus Herdtiefen im Bereich von 7 bis 13 km
möglich.
Instrumentelle Auswertung
Viele Stationen des Deutschen Regionalen Seismometernetzes sowie Stationen in
Nachbarländern registrierten dieses Beben. Die herdnächste Station befand sich in etwa 70
km Entfernung bei Hänigsen zwischen Celle und Hannover (Station NRDL). Auch außerhalb
Europas wurde das Erdbeben aufgezeichnet, unter anderen von zwei hoch empfindlichen
seismischen Messanlagen in Nordamerika bei Yellowknife (Station YKA) und Pinedale
(Station PDAR). Mit diesen Daten wurde das Epizentrum des Bebens bestimmt und die
Herdtiefe abgeschätzt.
Die Seismogramme der herdnahen Stationen wurden mit mehreren Methoden analysiert und
interpretiert. Das instrumentell ermittelte Epizentrum liegt bei 9,63°E / 53,01°N, die
Lokalmagnitude nach Richter wurde mit ML = 4,5 bestimmt. Mittels Wellenforminversion
ließen sich Aussagen über den Herdmechanismus gewinnen. Bei dem Beben kam es zu
einer Schrägabschiebung auf einer Herdfläche, die etwa NNW-SSE (ca. 330°) streicht. Es
wurde eine einseitige Bruchausbreitung nach Norden auf einer ca. 4,5 km langen
Bruchfläche und einer Bruchdauer von ca. 1,3 Sekunden ermittelt. Die bei diesem Verfahren
ermittelten Herdtiefen liegen zwischen 5 und 10 km.
Zusätzlich wurde ein an verschiedenen Stationen erkennbarer zweiter Welleneinsatz (etwa
3 Sekunden nach dem Ersteinsatz der P-Welle) durch Modellierung als Reflektion an der
Erdoberfläche direkt über dem Erdbebenherd (pP) identifiziert. Diese Welle, die zur
Herdtiefenbestimmung besonders geeignet ist, wurde sowohl an der Station BSEG bei Bad
Segeberg (112 km Entfernung) als auch an den Stationen YKA und PDAR (6300 bzw.
7900 km Entfernung) in Nordamerika beobachtet. Mit diesen Aufzeichnungen der pP-Welle
konnte eine Herdtiefe von 5 bis 7 km berechnet werden.
Von den drei Nachbeben (20.10.2004 09:47 MESZ, ML = 2,2; 20.10.2004 22:05 MESZ, ML =
2,0; 24.10.2004 02:48 MESZ, ML = 1,7) wurde das letzte mit Hilfe eines inzwischen von der
Universität Hamburg nahe des Epizentrums aufgestellten temporären Seismometers
registriert. Die quellnahe Lage dieser Station ermöglichte eine Herdtiefenbestimmung von
7,7 ±3,8 km.
Die BGR hatte außerdem von August 2005 bis Juni 2006 ein mobiles seismologisches
Stationsnetz im Umfeld von Rotenburg aufgestellt. In diesem Zeitraum ereigneten sich
allerdings keine weiteren seismischen Ereignisse in dieser Region.
Nach Bewertung aller durch verschiedene instrumentelle Methoden ermittelten Herdtiefen
wurde die wahrscheinliche Tiefenlage auf einen Bereich von etwa 5 – 7 km eingrenzt. Eine
genauere Bestimmung ist mit den verfügbaren Messdaten nicht möglich.
Ursachen des Erdbebens
Betrachtet man die Fehlerbereiche der verwendeten instrumentellen und makroseismischen
Tiefenbestimmung, so ist erkennbar, dass die Ergebnisse einander nicht widersprechen.
Allerdings lässt allein die Eingrenzung der Tiefenlage des Erdbebens keine eindeutigen
Rückschlüsse auf die Ursache des Erdbebens zu.
Das Hypozentrum liegt zwischen zwei NNW-SSE streichenden Störungen im subsalinaren
Sockel (Abb. 1), die Teil der Scheeßel-Fallingbostel-Störungszone sind. Die letzten
Bewegungen an diesen Störungen sind im Tertiär (Ober-Eozän) nachgewiesen. Numerische
Modellierungen im regionalen Spannungsfeld Norddeutschlands weisen sie als potenziell
reaktivierbar aus.
Da Lage und Richtung des bekannten Störungssystems gut mit der instrumentell
berechneten Herdfläche übereinstimmen, wurde das Erdbeben mit hoher Wahrscheinlichkeit
durch eine Reaktivierung dieser Bruchflächen verursacht.
Abb. 1: Geologischer Schnitt aus dem Bereich des Epizentrums. t-q: Tertiär bis Quartär, kro: Oberkreide, kru:
Unterkreide, ju: Unterjura, Wd: Wealden, k: Keuper, so+m: Oberer Buntsandstein (Röt) und Muschelkalk, su+sm:
Unterer und Mittlerer Buntsandstein, z: Zechstein, ro: Oberrotliegend, ru: Unterrotliegend.
Bewertung
Erdbebengefährdung in Norddeutschland
Die norddeutsche Tiefebene ist ein Gebiet mit geringer Seismizität, was bedeutet, dass es
auch hier gelegentlich zu kleineren Erdbeben kommt (Abb. 2). Es sind sowohl natürliche
Erdbeben als auch bergbauinduzierte Erschütterungen bekannt. Bis heute hat es in der
norddeutschen Tiefebene noch nie ein Erdbeben gegeben, das Schäden an Mensch und
Gebäuden verursacht hat. Auch das Erdbeben von Rotenburg (Wümme) hat keine
nachweisbaren Schäden verursacht. Eine Neuabschätzung der Erdbebengefährdung ist
daher nicht erforderlich.
Die BGR wird die Seismizität im norddeutschen Raum weiterhin beobachten.
Abb. 2: Epizentren der bekannten Erdbeben in Norddeutschland seit 1900 und seismische Messstationen (HLG =
Helgoland, BSEG = Bad Segeberg, IBBN = Ibbenbüren, GOR = Gorleben, NRDL = Niedersachsen/Riedel bei
Hänigsen).
Nähe zur Erdgasförderung
Das Epizentrum lag in der Nähe der Erdgaslagerstätten Söhlingen und Rotenburg/Taaken.
Die Fördertiefen in diesen Lagerstätten im Rotliegend-Sandstein betragen 4,5 - 5 km. Die
Frage, ob die Förderung aus diesen benachbarten Erdgaslagerstätten das Beben induziert
hat oder nicht, lässt sich anhand der vorliegenden Daten nicht beantworten.
Die BGR befürwortet die von den Erdgasproduzenten geplante Installation lokaler
Seismometernetze in Fördergebieten, um Herdtiefe und Auslösemechanismus eventuell
auftretender Mikroerdbeben mit der erforderlichen Genauigkeit bestimmen zu können.
Erdbebensicherheit kerntechnischer Anlagen
In den Medien diskutierte Forderungen nach einer Neubewertung der Erdbebensicherheit
aller kerntechnischer Anlagen in Norddeutschland lassen außer Acht, dass Kernkraftwerke
und Zwischenlager für abgebrannte Brennelemente in Norddeutschland gegen Einwirkungen
durch Erdbeben bis zur Intensität VI-VII ausgelegt sind – der diskutierte Standort Gorleben
sogar bis über VII. Es besteht daher kein Anlass, eine Neubewertung der Erdbebensicherheit
dieser Anlagen vorzunehmen.