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Seit Anfang der 1970er Jahre ist durch Bohrungen für einen Gasspeicher bei Mürsbach bekannt, dass dort in ca. 1.300 Metern Tiefe relativ hohe Temperaturen im Untergrund auftreten. Dr. Wolfgang Bauer, Leiter der Forschungsgruppe Tiefe Geothermie am GeoZentrum Nordbayern untersuchte in seiner Dissertation (Bauer, 2000) die Untergrundtemperaturen in Franken und stellte fest, dass ein weitaus größeres Gebiet in Franken erhöhte Untergrundtemperaturen zeigt. Genau lässt sich diese positive geothermische Anomalie jedoch noch nicht abgrenzen, da es nur wenige Bohrungen gibt, die tief in den Untergrund reichen.
Die Thermalbohrung Staffelstein, die aufgrund der Erkenntnisse aus Mürsbach durchgeführt wurde, erreicht gerade 1.600 Meter. Darunter fehlen jegliche Informationen. Es ist also weder die Ausdehnung in der Fläche noch in der Tiefe der Wärmeanomalie bekannt. Die ganze Region ist im geologischen Sinne eigentlich unterexploriert. Mit dem Projekt „2D Seismik in Franken“ soll erstmals ein Einblick in den Untergrund dieser Region erfolgen. Die Seismik wird zwar nichts über die Temperaturen sagen, jedoch wird sie Erkenntnisse über die Struktur des Untergrundes liefern, die dann weitere Schlüsse über die Ursachen der Anomalie zulassen.
Die Geothermie-Allianz Bayern (GAB) ermöglicht dieses Projekt überhaupt erst. Sie spielt also eine zentrale Rolle. Die GAB wurde 2016 vom Bayerischen Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst ins Leben gerufen und mit 12 Millionen Euro gefördert. Beteiligt sind die Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), die Universität Bayreuth (UBT), die Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU), die Technische Universität München (TUM) und die Hochschule München (HM). Jede Universität hatte am Anfang ihre Schwerpunkte gesetzt und dafür Fördermittel erhalten. Nach zwei Jahren Zusammenarbeit sind jetzt gemeinsame Forschungsvorhaben für die Zukunft geplant.
Ziel des Forschungsprojektes ist es, das geothermische Potenzial in der Region Haßberge zu erkunden und dieses möglicherweise zur Wärmegewinnung zu erschließen. Damit könnte ein wichtiger Beitrag zum Erreichen der Klimaschutzziele in der Region geleistet werden.
Die 2D-seismischen Messungen wurden von Oktober bis November 2018 durch das GeoZentrum Nordbayern durchgeführt. Das Messgebiet umfasste hierbei die Landkreise Bamberg, Bayreuth, Coburg, Kronach, Lichtenfels und Haßberge.
Die Gesamtlänge der untersuchten Profillinen betrug etwa 200 Kilometer.
Seismische Messungen funktionieren nach demselben Prinzip der Ausbreitung und Reflexion von Schallwellen, wie es in der Natur sehr häufig vorkommt. Dabei bewegen sich Vibrationsfahrzeuge entlang von Messlinien, halten an zuvor festgelegten Messpunkten an und schicken dort über eine hydraulisch absenkbare Rüttelplatte, die sich unterhalb des Fahrzeugs befindet, leichte Schwingungen (Schallwellen) in den Untergrund. Diese Vibrationen werden an den Grenzschichten verschiedener Gesteine reflektiert und von speziellen Mikrophonen (sog. Geophonen) aufgezeichnet. Die Auswertung der aufgezeichneten Daten ergibt ein zweidimensionales Bild des Untergrundes
Etwa alle 100 Meter wurde ein Anregungspunkt gelegt. Dort hielten die Messfahrzeuge an und vibrierten zwischen 6 und 10 Sekunden. Dies wurde dreimal wiederholt, so dass an einem Punkt die Fahrzeuge ca. 1 bis 2 Minuten standen. Daraufhin erfolgte die Messung des nächsten Punkts. Für 10 Punkte pro Kilometer legte der Messtrupp somit ca. 2 Kilometer pro Stunde zurück.
Die durch die Vibrationen erzeugten Schwingungen sind in unmittelbarer Nähe der Fahrzeuge zu spüren. Die Schwingungen äußern sich durch ein spürbares Kribbeln in den Fußsohlen. Auch in Gebäuden, die direkt an der Messstrecke stehen, können noch Vibrationen wahrnehmbar sein. Zusätzliche begleitende Messungen der Bodenschwingungen stellen sicher, dass die DIN 4150 (Erschütterungen im Bauwesen und Einwirken auf bauliche Anlagen) eingehalten wird und daher keine Gebäudeschäden zu erwarten sind. Bei kritischen Schwellenwerten wird die Intensität der Vibrationen sofort reduziert.
Diese Methode der seismischen Messungen wurde eigens entwickelt, um minimalinvasiv, d. h. ohne Eingriffe von der Erdoberfläche aus, Erkenntnisse über die Strukturen in der Tiefe zu gewinnen. Abgesehen von kurzzeitigen Lärmbelästigungen, ähnlich wie bei kleineren Baustellen, sind daher keine Beeinträchtigungen für Mensch und Natur entstanden.
Durch die drei, in Kolonnen fahrenden Vibro-Fahrzeugen (Gewicht: 25 Tonnen pro Fahrzeug) kam es lediglich zu kurzzeitigen Verkehrsbehinderungen.
Nein, eine Hebung des Untergrundes während der Seismik-Kampagne ist ausgeschlossen. Befürchtungen, dass es zu Hebungen kommen könnte, liegen die Erfahrungen im badischen Staufen zugrunde. Dort war bei Bohrungen für Erdwärmesonden (oberflächennahe Geothermie) eine Anhydritschicht angebohrt worden. Durch eine nicht fachgerecht ausgeführte Abdichtung konnte Wasser in den Anhydrit eindringen, sodass dieser aufgequollen ist. Die Folge waren massive Hebungen, die zu Gebäudeschäden mit großen Rissen führten.
Bei seismischen Messungen werden keine Bohrungen vorgenommen. Die Untersuchungen erfolgen ausschließlich von der Oberfläche aus. Doch auch wenn die Ergebnisse der Untersuchungen auf ein geothermisches Potenzial hinweisen sollten und die jeweiligen Kommunen sich dazu entschließen, dieses mit geothermischen Bohrungen zu nutzen, besteht keine Gefahr, da es im Untergrund von Franken keinen Anhydrit oder ähnlich quellfähige Gesteinsarten gibt. Somit ist eine Hebung des Untergrundes ausgeschlossen. Hinzu kommt, dass Bohrungen für tiefe Geothermie von spezialisierten Unternehmen vorgenommen werden. Sie unterliegen einem aufwendigen Genehmigungsverfahren, einer bergrechtlichen Überwachung und einer Vielzahl von Auflagen, die sicherstellen, dass zu jedem Zeitpunkt das Grundwasser sowie Mensch und Umwelt geschützt sind.
Die zur Messung eingesetzten Fahrzeuge hatten ein Gewicht von 25 Tonnen, entsprechend einem größeren LKW, und sind für den Straßenverkehr zugelassen. Auch Feldwege und Forststraßen konnten ohne Beschädigungen von ihnen befahren werden.
Nach aktueller Planung sollen die Messungen im Zeitraum August bis schätzungsweise Oktober in den Landkreisen Haßberge, Coburg und Schweinfurt stattfinden. Das Projektgebiet erstreckt sich dabei auf eine Fläche von ca. 378 km² und beinhaltet insgesamt 3473 gravimetrische Messpunkte.
Eine Karte des Projektgebiets ist hier ersichtlich.
Nach aktueller Planung sollen die Messungen im Zeitraum August bis Oktober stattfinden.
Der gesamte Messvorgang dauert pro Messpunkt lediglich ca. 10 - 15 Minuten. Bestimmte Messpunkte (sog. Basispunkte) werden zur Kontrolle lagegleich im Abstand von einigen Stunden regelmäßig wiederholt, so dass hier eine entsprechende Markierung (Pflock, Nagel etc.) notwendig ist, die nach Beendigung der Messungen aber wieder vollständig entfernt wird.
Bei dem Gravimeter handelt es sich um ein hochsensibles Messgerät zur Bestimmung der Schwerebeschleunigung bzw. der Gravitation. In der meist angewandten Form stellt dieses prinzipiell eine Federwaage dar. Die Maße des Gravimeters entsprechen dabei einer kleinen Kühlbox (33 cm x 22 cm x 21 cm). Für die gravimetrischen Messungen wird das Messgerät auf einem Stativ platziert.
In der Gravimetrie werden mithilfe hochempfindlicher Messgeräte Schwerkraft- bzw. Schwereänderungen bestimmt, welche die Massenverteilung im Untergrund widerspiegeln. Dichteunterschiede im Untergrund stellen hierbei den bestimmenden Parameter dar. So sind hohe Gesteinsdichten meist mit hohen seismischen Geschwindigkeiten assoziiert, während poröse oder wasserführende Gesteine niedrige Geschwindigkeiten aufweisen. Somit lassen sich Aussagen bezüglich des geologischen Aufbaus und wasserführende Schichten im Untergrund treffen.
Die Messvorgänge finden ausschließlich an der Oberfläche statt und gelten als nicht-invasiv. Es werden somit weder Erschütterungen ausgelöst, noch werden Sensoren in den Untergrund eingebracht oder Kabel verlegt. Der Messvorgang ist vollständig emissionsfrei, daher hat dieser keinerlei negative Auswirkungen auf die Umwelt.
Für gewisse Messpunkte – z.B. im Wald – wurde das Einverständnis und eine Betretens- bzw. Befahrensgenehmigung eingeholt. Die Befahrung erfolgt ausschließlich entlang von Straßen und Wegen.