Subrosion
Die Komplexität der Subrosionprozesse erfordert einen integrierten geophysikalischen Ansatz, welcher die Kopplung von Struktur, Hydraulik, Lösungsprozessen und Mechanik erforscht und letztlich mittels einer zuverlässigen Abbildung und Charakterisierung von Subrosionsstrukturen zum verbesserten Prozessverständnis beiträgt.
Von langsamen Senkungsbewegungen bis hin zu abrupten Erdfällen
Insbesondere in urbanen Gebieten stellt Subrosion ein ernstzunehmendes Risiko dar. Subrosion, das heißt, Ablaugung an löslichen Gesteinen wie Steinsalz, Anhydrit, Gips und Kalkstein durch zumeist Grundwasser, hat häufig natürliche Ursachen, die gegebenenfalls durch anthropogene Eingriffe zusätzlich verstärkt werden. An der Oberfläche werden diese Prozesse als langsame Absenkungen des Bodens oder auch als plötzliche Einbrüche, so genannte Erdfälle, beobachtet. Subrosion kann durch Störungen im Untergrund und Unterbrechungen im Schichtablauf begünstigt werden, durch die Wasserwegsamkeiten entstehen können.
In den zurückliegenden Jahren sind Subrosionsprozesse in Form der damit einhergehenden, zum Teil katastrophalen Auswirkungen und Ereignisse zunehmend in die Wahrnehmung der breiten Öffentlichkeit gerückt. Die offensichtlichste Form von Subrosion ist ein Erdfall: Die Erdfälle in Schmalkalden und Tiefenort (Thüringen) in 2010 stellen aufgrund der unvorhergesehenen Kollapsereignisse und damit verbundenen Schäden zwei der eindringlichsten Beispiele in Deutschland dar. Sie verdeutlichen, dass das existierende Prozessverständnis und damit die Prognosefähigkeit solcher Ereignisse bisher nicht ausreichend sind.
Das Beispiel des Schiefen Turms von Bad Frankenhausen verdeutlich aber auch, dass Subrosion weit mehr umfasst als nur die oberflächlich sichtbaren Erdfälle. Die Neigung des Turms ist auf unterirdische Ablaugung und Hohlraumbildung zurückzuführen.
Verlauf von Salzstrukturen durch Seismik bestimmen
Besonders anfällig sind Gegenden in Nord- und Mitteldeutschland, in denen Salzstrukturen vorkommen. Die Region Quickborn in Schleswig-Holstein ist durch einen aufsteigenden Salzstock geprägt, der in den letzten zwanzig Jahren zu Senken und Erdfällen im Stadtgebiet geführt hat. Mit dem am LIAG entwickelten Messsystem aus einer Mini-Vibratorquelle (Elvis VII) werden eine wachsende Anzahl an seismischen Scherwellenprofilen vermessen und dadurch Verläufe der aufsteigenden Salzstruktur genauer bestimmt; ebenso können am LIAG mehr oder weniger durch den Salzaufstieg beeinflusste Regionen unterschieden werden. Für die Identifizierung von erdfallgefährdeten Gebieten sind dabei vor allem Abschnitte von Interesse, in denen die Salzstruktur im Zusammenhang mit gestörten oder versetzten Schichten im oberflächennahen Bereich auftritt, da es hier zu Wasserwegsamkeiten kommen kann. Die Interpretation der geologischen Situation wird durch die Zuhilfenahme von Bohrprofilen gestützt.
Betrieb von gravimetrischen Überwachungsnetzen
In zwei Gebieten – Hamburg Flottbek und Bad Frankenhausen (Thüringen) – betreibt das LIAG seit mehreren Jahren gravimetrische Überwachungsnetze. Da die Prozesse langsam ablaufen und die Veränderungen klein sind, braucht es lange Zeitreihen. Hier ist es erstmalig gelungen, die durch Subrosion verursachten Massenverluste durch kleinste zeitliche Änderungen im Schwerefeld der Erde nachzuweisen. Motiviert durch die positiven Ergebnisse werden die Überwachungen fortgeführt. Die genannten Beispiele zeigen, dass die aktuelle Forschung im Bereich der Geogefahren derzeit auf eine verbesserte Erfassung des IST-Zustandes der einzelnen Untersuchungsobjekte und die Etablierung neuer methodischer Ansätze
Ansprechpartner
Prof. Dr. Gerald Gabriel
0511 643 3510