Mikrozonierung

Die Mikrozonierung ist ein Arbeitsgebiet im Grenzbereich von Ingenieurseismologie und Ingenieurgeologie. Der Wortbestandteil ‚Mikro‘ steht dabei für die Abgrenzung zur regionalen Zonierung für größere Gebiete, wie sie beispielsweise in Deutschland in der Erdbebenbaunorm (DIN EN 1998-1/NA:2021-07) durchgeführt wird.

Die Mikrozonierung unterteilt die lokale Gefährdung der Erdbebeneinwirkung in drei Kategorien: Verstärkung der seismischen Bodenbewegungen (z.B. aufgrund von Impedanzkontrasten von Lockergestein und Fels), Bodenverflüssigung (Verlust von Steifigkeit und Festigkeit einer Bodenschicht) und Geländeinstabilitäten (Hangrutsch, Felssturz, Sackungen, etc.) ein. Die drei Gefährdungsarten sind wesentliche integrale Bestandteile von Mikrozonierungskarten. Heutzutage werden Mikrozonierungskarten in von Erdbeben besonders bedrohten Ländern der Erde im Rahmen der Raum- und Stadtplanung erarbeitet (räumlicher Maßstab bis wenige Kilometer). Dadurch wird ein wichtiger Beitrag zur Abmilderung der zu erwartenden Erdbebenschäden geleistet..

Abb.1: Veranschaulichung des Standorteffekts Quelle: BGR

Gegenstand von seismischen Mikrozonierungen ist die Ermittlung der veränderten Erdbebeneinwirkung aufgrund von Unterschieden in den geologischen und topografischen Verhältnissen des Untergrunds (Verstärkung durch Standorteffekte, Abb. 1). Unterschiede in den genannten lokalen Untergrundverhältnissen, insbesondere bei dem Verlauf der Scherwellengeschwindigkeiten mit der Tiefe, beeinflussen die Dauer, den Frequenzgehalt und die Stärke der Erdbebeneinwirkung (Verstärkung oder Abmilderung der Erschütterung). Standorteffekte können innerhalb kurzer Distanzen zu teilweise gravierenden Unterschieden bei den von einem Erdbeben verursachten Schäden führen.

Bekannte Beispiele für die große Bandbreite der von ein und demselben Erdbeben in unmittelbar benachbarten Gebieten verursachten Schäden (lokale Standorteffekte) sind die Erdbeben von Mexiko (1985) (Abb. 2), Loma Prieta (1989) in den USA (Abb. 3) oder das historische Erdbeben von Basel (1356) in der Schweiz.

Ziel der seismischen Mikrozonierung ist daher die räumliche Bestimmung der Verstärkung, z.B. der Bodenbeschleunigungen, aufgrund des lokalen Untergrunds und ggf. der Topographie des Untergrunds (Effekte in Tälern und Bergrücken). Somit können besonders gefährdete gegenüber weniger gefährdeten Gebieten ausgewiesen werden. Beispiele für seismische Mikrozonierungen und die dabei eingesetzten Verfahren finden sich unter den Projekten ‚TC-Project Georisk Indonesia‘,‚Ermittlung der seismischen Gefährdung bei der Tiefengeothermie‘, ‘SEIGER‘ und ‚GPAC‘.