Bayerisches Landesamt für
Umwelt

Geophysikalische Erkundung

Interpretation reflexionsseismischer Daten

Informationen über den geologischen Aufbau des tieferen Untergrunds sind direkt nur aus Bohrungen und dem aus ihnen gewonnenen Material (Bohrkerne, Spülproben) erhältlich. Trotz einer Vielzahl solcher Bohrungen in Bayern stellen sie nur relativ wenige punktuelle Datenquellen dar. Daneben liefern mehrere indirekte geophysikalische Messmethoden weitaus großräumigere Erkenntnisse, die jedoch nicht immer eindeutig geologisch zu interpretieren sind. In erster Linie handelt es sich um reflexionsseismische Messungen, welche ein räumliches 2D- und 3D-Bild des Untergrundes und der Schichtlagerungsverhältnisse erzeugen. Diese Messmethode ist jedoch äußerst aufwendig und teuer und wird daher nicht vom LfU selbst durchgeführt. Aufgrund der geologischen Situation ist das südbayerische Molassebecken von großem Interesse für die Kohlenwasserstoff- (Erdöl-, Erdgaslagerstätten, Erdgas-Speicher) und für die Geothermie-Industrie. Durch das Bayerische Lagerstättengesetz hat das LfU Zugang zu diesen industriellen geophysikalischen Messungen und kann diese im Rahmen überregionaler Bearbeitungen und unter Wahrung der Eigentümerrechte nutzen. Neben reflexionsseismischen Daten sammelt das LfU auch bohrlochgeophysikalische Daten, d.h. Messungen entlang von Tiefbohrungen.
Mit Hilfe dieser Daten können wertvolle Aussagen über die Nutzungsmöglichkeiten der Tiefen Geothermie, der Nutzung geologischer Strukturen für die Speicherung von Gasen und der Lokalisierung von Erdbeben gemacht werden.

Ausgelegtes Messgerät Geophon (erfasst die Schwingungen und zeichnet diese auf) Bild vergrössern Ausgelegtes Geophon

Seismische Messung: Die Schallwellen werden im Untergrund reflektiert und an der Oberfläche durch tausende solcher zuvor verlegter Geophone aufgezeichnet.

Hydraulisch betätigte Platte (erzeugt die Schwingungen), wird vom Lastwagen auf dem Boden aufgesetzt Bild vergrössern Schwingaufsatz auf der Straße

Seismische Messung: Ein Konvoi aus (hier) 3 Lastwagen sendet Energie in Form von Schwingungen im Akustikbereich (0-150 Hz) in Abständen von zumeist 20 - 50m in den Untergrund

Reflexionsseismische 3D-Darstellung, die zur geologischen Interpretation aufbereitet wurde.

Refraktionsseismische Messungen

Das LfU selbst führt sogenannte refraktionsseismische Messungen zur Klärung spezieller Fragestellungen durch z.B. im Rahmen von geologischen Kartierungen, hydrogeologischen Erkundungen oder Abgrenzung von Georisiken (Hangrutschungen). Deren Durchführung und Auswertung ist weitaus weniger aufwändig und kostspielig als die oben beschriebene Reflexionsseismik, liefert jedoch nur ein einfaches Bild des Untergrundes. Hierbei werden auf einer Länge von bis zu 940m entlang einer Geraden 24 Geophone ausgelegt. Diese zeichnen die Schallwellen von mehreren kleinen Explosionen bzw. Hammerschlägen auf. Dadurch kann ein einfaches geologisches Abbild des Untergrundes bis in eine Tiefe von etwa 150m errechnet werden. Insbesondere lassen sich die Schichtgrenzen von Gesteinen mit starkem physikalischen Kontrast abgrenzen.

Am häufigsten interessiert dabei die Tiefenlage des wichtigsten südbayerischen Grundwasserleiters, des Malm-Karstgrundwasserleiters und die Basis von jungen Lockergesteinsauflagen z.B. Flussschottern.

Geoelektrische Messungen

Darüber hinaus werden durch das LfU geoelektrische Messungen durchgeführt. Diese ebenfalls entlang von Profilen gemessenen Daten können beispielsweise die Lage und Mächtigkeit von wasserführenden Schichten darstellen. Bei diesem relativ einfachen und schnellen Verfahren wird in verschiedenen Abständen ein geringer Gleichstrom in den Untergrund eingespeist, dessen Spannung über eine Vielzahl an Sonden an unterschiedlichen Orten entlang eines Profils gemessen wird. Die Technik erlaubt ein vollautomatisches Messen des scheinbaren spezifischen Gesteinswiderstands. Nach Durchführung verschiedenster Optimierungs-Rechnungen ergibt sich ein Bild der Verteilung der Gesteinswiderstände und damit Gesteine bzw. deren Wasserführung im Untergrund. Das Verfahren lässt sich ebenfalls einsetzen, um Tiefe und Mächtigkeit von Lockergesteinen abzuschätzen, wie es beispielsweise bei Hangrutschungen wichtig ist.

Grafische Darstellung der Messergebnisse Bild vergrössern Errechnetes Bild der elektrischen Widerstandsverteilung im Boden

Weitere Messungen des LfU

Zur Bestimmung der natürlichen radioaktiven Hintergrundstrahlung von Gesteinen wird am LfU ein Gamma-Spektrometer eingesetzt. In Kombination mit Messungen aus Flugzeugen bzw. Helikoptern ergibt sich in der Zukunft ein Bild der unterschiedlichen Strahlungseigenschaften der Gesteine. Auf diese Weise lassen sich Störungen und bestimmte Gesteinsarten kartieren bzw. Hintergrundwerte für Korrekturrechnungen z.B. bei Wasser-, Boden- und Luftmessungen verbessern.

Messung der magnetischen Suszeptibilität eines Granitblocks Bild vergrössern Messung der magnetischen Suszeptibilität eines Granitblocks