Pilotprojekt "Ziltendorfer Niederung"Aerogeophysikalische Pilotstudie zur Untersuchung der Stabilität der Deiche an der Oder

Vormalige Oderläufe Quelle: N. Brose, LGR Brandenburg

Das Hochwasser der Oder vom Juli 1997 führte zu mehreren Deichbrüchen, Überschwemmungen und großen materiellen Schäden. Die lokalen Instabilitäten der Deiche stehen vermutlich in Zusammenhang mit der geologischen Beschaffenheit des Deichuntergrundes. Als besondere Risikofaktoren gelten alte, heute verdeckte Flussläufe die mit einem hohen Anteil von organischem Material (Torfe, Mudden) gefüllt sein können, dessen Standfestigkeit stark variieren kann. Die Existenz solcher Flussläufe ist in vielen Fällen bekannt, ihr Verlauf jedoch nur bruchstückweise. Es besteht daher Bedarf an einer schnellen, detaillierten und flächendeckenden Erkundungsmethode für den Untergrund in der Umgebung der Oderdeiche; allein im Land Brandenburg beträgt die Deichlänge immerhin 167 km.

In Zusammenarbeit mit dem Landesamt für Geologie und Rohstoffe (LGR) Brandenburg und dem Referat Fernerkundung der BGR wurde die Region der Ziltendorfer Niederung (südlich Frankfurt/Oder) als Testgebiet für eine aerogeophysikalische Pilotstudie ausgewählt. Dort sind 1997 an zwei Stellen die Deiche gebrochen.

In der auf etwa 25 m über NN gelegenen Niederung haben im Holozän und im Pleistozän Flusslaufverlagerungen stattgefunden, die zu einem Neben- und Übereinander verschiedener Sedimentablagerungen geführt haben. Neben Auelehmen kommen Sandwälle, flächenhafte Sandablagerungen, Tone, Geschiebemergel und organogene Sedimente vor, die sich zum Teil durch ihre elektrische Leitfähigkeit unterscheiden.

Es war jedoch offen, ob diese Leitfähigkeitsunterschiede mit der Aeroelektromagnetik (AEM) auch mit hinreichender Auflösung und Genauigkeit bestimmt werden können. Für diese Pilotstudie konnte ein neues AEM-Gerät der BGR eingesetzt werden, das gleichzeitig mit fünf Induktionsfrequenzen (370, 1900, 8600, 41 300 und 192 300 Hz) arbeitet. Die Messdaten können mit einem BGR-Software Programm in die Parameter eines horizontal geschichteten Halbraumes invertiert werden (es werden Schichtmächtigkeiten und der spez. Widerstand jeder Schicht berechnet).

Die Befliegung fand im Mai 1998 statt; in drei Messtagen wurden 55 Fluglinien mit einer Gesamtlänge von 607 km und einem gegenseitigen Abstand von 200 m vermessen. Neben den AEM-Daten wurden die Messdaten eines Cs-Magnetometers und eines Gammastrahlen - Spektrometers aufgezeichnet. Die Daten der EM und der Magnetik wurden durch eine Bahnstrecke, eine Hochspannungsleitung und das EKO-Stahlwerk von Eisenhüttenstadt teilweise erheblich gestört.

Ergebnisse:

Bodenkarte in der Ziltendorfer Niederung Quelle: BGR

Die Auenlehme der Ziltendorfer Niederung (nebenstehend links oben) lassen sich geophysikalisch gut abgrenzen a) von der Sandbedeckung im östlichen Teil des Messgebietes und b) vom Auensand, der z. T. den heutigen Oderlauf säumt, zum anderen offensichtlich ältere Flussläufe durch die Ziltendorfer Niederung begleitet. Die Abgrenzung Sand/ Lehm lässt sich sowohl den Karten der radiometrisch ermittelten Th-Gehalte (nebenstehend links Mitte) als auch des spez. Widerstandes aus den Daten der höchsten Frequenz entnehmen, wobei eine gute Übereinstimmung festzustellen ist.

Thorium Verteilung Quelle: BGR

Die geologischen Einheiten unter den Auenlehmen/-sanden können teilweise dreidimensional durch die berechnete Verteilung des spezifischen Widerstand abgegrenzt werden. Insbesondere lassen sich die gutleitenden Geschiebemergel aus der Saale-Eiszeit gut von sandigen Tonen und Sanden unterscheiden. Die Zuordnung der Widerstände zu den geologischen Einheiten ist noch in der Bearbeitung. Die beigefügte Abbildung (nebenstehend links unten) stellt die berechneten spezifischen Widerstände in der Horizontalebene 10 m unter NN dar, d. h. ca. 35 m unter Gelände (im Bereich der Niederung). Der dunkelgelbe Bereich im N mit Widerständen von 4-7 Ohm*m bildet eine zusammenhängende Schicht von Geschiebemergel ab; SW von Ziltendorf kommen Geschiebemergel in einem glazialen Stauchungskomplex mit heterogener Widerstandsverteilung vor.

EM - Widerstandsverteilung -10m unter NN Quelle: BGR

Nördlich und östlich der Linie Vogelsang, Ziltendorf, Wiesenau bis zum Dammbruch (1) verläuft eine Zone mit relativ hohen Widerständen, die mit hoher Wahrscheinlichkeit einen früheren Lauf der Oder markiert. Die hohen Widerstände dürften durch Sand- evtl. auch Torfeinlagerungen verursacht sein. Dieser alte Oderlauf ist in den Horizontalschnitten bis zur Ebene 5 m über NN, d. h. 15-20 m unter Gelände zu erkennen. Ob z. B. eine Torfeinlagerung in dieser Tiefe mit dem Dammbruch (1) in Verbindung gebracht werden kann, ist derzeit noch offen.