Echos aus der Tiefe

Fünf Millimeter pro Jahr sind nicht viel. Mit dieser Geschwindigkeit bewegen sich München und Verona aufeinander zu. „Rein rechnerisch stoßen in 60 Millionen Jahren beide Städte zusammen“, sagt Prof. Helmut Gebrande vom Lehrstuhl für Angewandte Geophysik der Universität München. Er hantiert ganz selbstverständlich mit solchen Zahlen – Geowissenschaftler, die sich mit Kontinentaldrift und Gebirgsbildung beschäftigen, denken meist in langen Zeiträumen.
So gesehen sind die Alpen noch ein junges Gebirge, das jüngste Mitteleuropas. Es bildete sich vor 70 Millionen Jahren, als die adriatische Platte, ein Anhängsel der afrikanischen Kontinentalplatte, mit der europäischen Landmasse zusammenstieß. „Die Alpen sind eine Art Knautschzone, die sich unter dem Druck dieser Kollision gebildet hat“, erläutert Gebrande. Unter den Bergen liegt aber eine noch viel mächtigere Gebirgswurzel. Deren Struktur interessiert die Geowissenschaftler besonders denn daran lässt sich ablesen, was sich beim Zusammenstoß von Kontinentalplatten eigentlich abspielt.
Schweizer Forscher untersuchen bereits seit Mitte der 80er Jahre den Entstehungsprozess der Westalpen. Dort hat sich die adriatische Platte wie ein Keil in die europäische Platte hineingeschoben. Dadurch wurde der obere Teil abgeschält und zusammengeschoben, die untere Kruste dagegen tief in den Erdmantel hinabgedrückt. Forscher aus Deutschland, Österreich, Italien und der Schweiz wollen nun prüfen, ob dieses Modell auch für die Ostalpen zutrifft. Dazu haben sie mit dem Projekt „Transalp“ in den letzten beiden Jahren den Untergrund zwischen Erding bei München und Treviso nördlich von Venedig bis in große Tiefen durchleuchtet. Auf deutscher Seite wird das Projekt von Gebrande und Geologen vom Geoforschungszentrum Potsdam geleitet.
Neben Fortschritten in der Grundlagenforschung erhoffen sich die Wissenschaftler davon auch neue Erkenntnisse über das Erdbebenrisiko in den Ostalpen. Ein Beben 1976 in der nord-ost-italienischen Provinz Friaul forderte 3600 Todesopfer. Informationen über das scheinbar undurchdringliche Erdinnere verschaffen sich die Wissenschaftler mit Hilfe der „Reflexionsseismik“. Das Verfahren wurde ursprünglich für die Erdölexploration bis zu einigen Kilometern Tiefe entwickelt, ist aber in den letzten Jahren so verfeinert worden, dass es auch zur Erforschung der Erdkruste bis in Tiefen von 50 km und mehr eingesetzt werden kann.
An der Erdoberfläche werden dabei Erschütterungen erzeugt, die sich ins Erdinnere ausbreiten und an den Grenzschichten unterschiedlicher Gesteine zurückgeworfen werden. Sogenannte Geophone an der Oberfläche registrieren diese Reflexionen. Im Inneren des Geophons sitzt ein sensibler Beschleunigungsmesser, der noch Bodenbewegungen in der Größe von Atomabständen registrieren und in elektrische Spannung umsetzen kann.
Die Reflexionsseismik ähnelt der Bestimmung der Wassertiefe mit dem Echolot, nur sind die Verhältnisse in der Erdkruste viel komplizierter als im Wasser. Erst ausgefeilte Rechenprogramme liefern ein Schnittbild des Untergrundes. Neben der Seismik kommen auch andere geophysikalische und geologische Methoden zum Einsatz. Größere reflexionsseismische Messungen erfordern Geräte, über die nur Spezialfirmen für die Erdölprospektion verfügen.
Die Erschütterungen an der Erdoberfläche erzeugen 40 t schwere Laster, die über eine Stahlplatte, auf der fast das ganze Fahrzeuggewicht lastet, den Boden mit Frequenzen von 10 bis 60 Hz zum Vibrieren bringen. Die Echos aus der Tiefe werden von 7200 einzelnen Geophonen an einer bis zu 30 km langen Messkette aufgezeichnet, digitalisiert und zum zentralen Messwagen übertragen. Den größten Teil der Messungen für Transalp erledigte die Firma Thor aus Kiel. „Da liegt Material im Wert von einigen Millionen Mark im Gelände“, so der verantwortliche Geophysiker Gunter Harms von Thor. Vom Messwagen können Eingriffe sofort lokalisiert werden. Dann wird über Funk ein Trupp alarmiert, der ständig an der Messkette patroulliert.
Im Sommer können die Vibrator-Lkw nicht in Aktion treten. Die Störungen für den Fremdenverkehr wären zu groß. Deshalb mussten die Messungen auf zwei Kampagnen aufgeteilt werden. Im Herbst 1988 wurden der Abschnitt von München bis ins Inntal und ein 55 km langer Abschnitt in Italien vermessen, in diesem Jahr die verbleibenden 130 km durch das Zillertal und die Dolomiten. Nun harren einige hundert Magnetbänder mit einer Datenmenge von 170 Gigabyte der Auswertung. Die Qualität der Daten ist gut. „Wir haben Reflexionen bis aus 55 km Tiefe“, freut sich Gebrande.
Transalp wird nicht nur die Grundlagenforschung voranbringen, sondern hat auch bereits praktisch verwertbare Ergebnisse geliefert. Eine erste Auswertung der Traverse von München zum Inntal hat gezeigt, dass die Sedimente im Alpenvorland mit rund 9 km viel dicker sind als bisher angenommen wurde. Das hat großes Interesse bei einer amerikanischen Explorationsfirma geweckt denn je dicker die Sedimente, um so größer die Wahrscheinlichkeit von Erdöl- oder Erdgasvorkommen. Die US-Firma will jedenfalls die Daten kaufen und gezielt nach Anzeichen für Öl und Gas untersuchen. HANS DIETER SAUER
Die Alpen sind von jeher in Bewegung. In den vergangenen Wochen haben Geowissenschaftler das letzte Stück der Erdkruste zwischen München und Venedig durchleuchtet, um die treibenden Kräfte aufzuspüren.