Seismische Crosshole Tomographie zum Verständnis von Sedimentationsprozessen in glazial übertieften Tälern

• Antragsteller: Professor Dr. Gerald Gabriel, seit 7/2024; Dr. Daniel Köhn
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 457664566

Übertiefte Alpine Täler bilden bedeutende Sedimentfallen, deren Struktur und Sedimentabfolge Rückschlüsse auf die pleistozäne Entwicklung der Alpen gibt. Sie sind Ziel des bewilligten ICDP Projekts „Drilling Overdeepened Alpine Valleys – DOVE“, in dessen Rahmen an sieben Lokationen im Alpenraum gebohrt wird, um die räumliche und zeitliche Variation der eiszeitlichen Entwicklung überregional abzubilden. Angewandte Fragestellungen betreffen Grundwasserversorgung, Tief- und Tunnelbau sowie Naturgefahren. Das hier vorgestellte Projekt zielt auf eine detaillierte Charakterisierung der geologischen Prozesse. Aus seismischer Anisotropie wollen wir Ablagerungsprozesse herleiten. Wir erwarten anisotrope Sedimente durch (1) Feinschichtung der lakustrinen Sedimente, (2) Einregelung der fluvialen Sedimente, (3) tektonische Beanspruchung von glazialen Ablagerungen und (4) Überkonsolidierung durch Eisauflast.Dafür soll zwischen drei Bohrungen seismische Crosshole-Tomographie durchgeführt werden. Das Untersuchungsgebiet ist das geophysikalische Testfeld des ICDP-Projekts DOVE im Tannwaldbecken (Baden-Württemberg, Deutschland) im Alpenvorland. Es ist für seismische Crosshole Messungen ausgelegt (drei Bohrlöcher, 140 m tief, ca 30-50 m entfernt) und bietet die einmalige Gelegenheit, die erwähnten Fragestellungen zu untersuchen.Als Anregung werden verschiedene Quellsysteme genutzt, die P-Wellen als auch unterschiedlich polarisierte S-Wellen erzeugen können. Hierdurch können sowohl P- und S-Wellengeschwindigkeiten bestimmt werden als auch die Anisotropie für beide Wellentypen bestimmt werden. Zusammen mit der im Vergleich zur Oberflächenseismik höheren Auflösung können die Ablagerungen sehr detailliert beschrieben werden. Ein methodischer Schwerpunkt liegt auf der Einbindung der Full Waveform Inversion, um die sehr heterogenen glazialen Ablagerungen adäquat charakterisieren zu können. Wir vergleichen die seismische Anisotropie mit den Ergebnissen der anderen DOVE Arbeitsgruppen, der logging- und Kernanalyse und der sedimentologischen Interpretation, um die geologischen Prozesse der Sedimentation (Herkunftrichtung, Energie) sowie Informationen über die Eisauflast herzuleiten.Die Erkenntnisse über Anisotropie glazialer Ablagerungen werden auf die Auswertung von VSP Messungen sowie einer Verbesserung der Bearbeitung seismischer Oberflächenmessungen übertragen. Damit hat das Vorhaben direkten Einfluss auf die Charakterisierung weiterer DOVE Lokationen und leistet einen Betrag zu den Zielen des ICDP-Projekts.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm (ICDP)
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Frank Preusser; Dr. Ulrike Wielandt-Schuster
• Kooperationspartner: Professor Dr. Flavio Anselmetti; Dr. Cedric Schmelzbach
• Ehemalige Antragsteller: Dr. Hermann Buness, bis 7/2024; Dr. Thomas Burschil, bis 3/2022