Die Arbeitsgruppe wurde im August 2023 neu gegründet und wird von Jun.-Prof. Dr. Miriam Christina Reiss geführt. Die Seismologie ist die Wissenschaft passiver Messverfahren zur Erkundung des Erduntergrunds mittels seismischer Wellen und stellt den größten Anteil der Geophysikalischen Methoden dar. Diese werden an Seismometern aufgezeichnet und können durch verschiedenste Methoden ausgewertet werden. So kann man z.B. Erbeben lokalisieren, die Mächtigkeit der Erdkruste bestimmen, Deformation von Mantel- und Krustengestein analysieren, die Struktur von z.B. Magmakammern auflösen oder die Signale von Vulkanausbrüchen beobachten.
Ein seismologisches Experiment umfasst in der Regel die Installation mehrerer Messstationen innerhalb eines definierten Untersuchungsgebiets. Jede Station setzt sich aus einem im Boden installierten Seismometer, einem Datenlogger, einer Energieversorgung (typischerweise Batterie und Solarpanel) sowie einer GPS-Antenne zur präzisen Zeitreferenz zusammen. Diese Stationen erfassen kontinuierlich die Bodenbewegungen und zeichnen eine Vielzahl seismischer Signale auf. Dazu zählen sowohl natürliche Quellen wie Erdbeben und magmatische Prozesse als auch anthropogene und umweltbedingte Störungen, beispielsweise durch Verkehr, Niederschlag oder ozeanisches Hintergrundrauschen. Die gewonnenen Daten ermöglichen es, Erdbebenherde zu lokalisieren, die Struktur des Untergrunds zu analysieren – etwa zur Identifikation von Magmakammern oder zur Bestimmung der Krustendicke – sowie die seismische Aktivität von Vulkansystemen detailliert zu untersuchen.
Über die Vulkanseismologie hinaus beschäftigen wir uns mit der Analyse von tieferen Strukturen wie die Krusten-Mantel Grenze und dem Mantelfluß. Dazu verwenden wir die Methoden der Receiver Functions und des Scherwellensplittings. Dies ermöglicht uns unmittelbar, in die Dynamik des Erdinnern zu blicken.
Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeitgruppe besteht in der Analyse von Prozessen, die beim Betrieb geothermischer Anlagen entstehen.
In Mainz wird im Bachelor Geowissenschaften zunächst eine generelle Übersicht in die Geophysik angeboten. Darüber hinaus werden im Master Geowissenschaften Lehrveranstaltungen angeboten, die sich mit den Grundlagen der Seismologie befassen. Hier werden auch praktische Aspekte wie das wissenschaftliche Programmieren und die Auswertung von Daten gelehrt. Studierende, die sich in Vulkanseismologie oder Geophysik spezialisieren wollen, können sich gerne an Frau Jun.-Prof. Dr. Miriam Christina Reiss wenden. In den angebotenen Lehrverstaltungen und Abschlussarbeiten wird in ein breites Wissen vermittelt, dass auf eine Vielzahl von Karrieremöglichkeiten vorbereitet, z.B. als Data Analyst, für die Arbeit in Ingenieurbüros und Landesämtern, im Bereich der Geothermie, der Kampfmitteldetektion und der Forschung.
- Advanced sub-surface Earth imaging for New Zealand’s volcanic and geothermal future, Catalyst Grant, Royal Soceity of New Zealand, together with Dr. Finnigan Illsely-Kemp, Victoria University of Wellington, New Zealand
- TRIGGER – Durch thermisch induzierte Spannungsänderungen verursachte Bildung von Brüchen und Änderungen der Permeabilität in geothermischen Reservoirs, Verbundvorhaben, Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE)
- Seismic and Infrasound Networks to study the volcano Oldoinyo Lengai (SEISVOL), Sachbeihilfe, (DFG, 2018-2023)
Geräte
Breitbandseismometer
Für viele Anwendungen in der modernen Seismologie kommen kompakte Breitbandstationen zum Einsatz. Die Arbeitsgruppe Vulkanseismologie hat dazu 16 seismischen Stationen angeschafft, die aus einem Seismometer des Typs Nanometrics Trillium Compact in Kombination mit Datenloggern wie Pegasus undCentaur bestehen. Der Trillium Compact ist ein hochauflösendes Breitband-Seismometer, das durch seinen großen Frequenzbereich (typischerweise 120 s – 100 Hz), sein geringes Eigenrauschen und seine hohe Empfindlichkeit eine präzise Erfassung von Bodenbewegungen ermöglicht.
Dank seiner kompakten Bauweise, des niedrigen Energieverbrauchs und der einfachen Installation eignet sich der Sensor sowohl für temporäre Feldexperimente,einschließlich direkter Vergrabung oder Betrieb in feuchten Umgebungen, als auch für dauerhafte Messstationen.
Die Datenerfassung erfolgt über moderne, energieeffiziente Datenlogger. Der Pegasus-Logger ist besonders für portable und schnell installierbare Stationen konzipiert und ermöglicht einen autarken Betrieb mit sehr geringem Stromverbrauch, während der Centaur-Logger als leistungsstärkere Alternative mit erweitertem Funktionsumfang, höherer Kanalzahl und integrierter Netzwerk- und Echtzeitdatenübertragung eingesetzt wird.
In Kombination bilden diese Komponenten eine robuste, flexible und hochauflösende Messstation, die sich sowohl für temporäre Experimente mit hoher Stationsdichte als auch für langfristige Monitoring-Netzwerke eignet.
Ansprechpartner: Jun.- Prof. Dr. Miriam Christina Reiss
Seismische Nodes sind kompakte, autarke Messgeräte, die zur temporären Erfassung von Bodenbewegungen eingesetzt werden. Im Gegensatz zu klassischen seismischen Stationen vereinen sie Sensor, Datenspeicher, Energieversorgung und Zeitreferenz in einem einzigen, meist robusten Gehäuse. Aufgrund ihrer geringen Größe und einfachen Installation können sie in großer Zahl und mit hoher räumlicher Dichte ausgebracht werden.
Sie werden typischerweise für zeitlich begrenzte Experimente verwendet, etwa zur hochauflösenden Abbildung der Untergrundstruktur oder zur detaillierten Untersuchung seismischer Aktivität. Nach Abschluss der Messkampagne werden die Geräte wieder eingesammelt und die aufgezeichneten Daten ausgelesen und ausgewertet.
Ansprechpartner: Jun.-Prof. Miriam Christina Reiss