Erdbebenstation Irrenberg

Hochpräzise Bohrlochinstallation für seismologische Überwachung
Im Auftrag des Landesamts für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg (LGRB) wurde auf dem Gelände der Bodenseewasserversorgung in Albstadt-Irrenberg eine unterirdische Erdbebenmessstation errichtet. Ziel des Projekts war der Einbau eines Bohrlochseismometers zur langfristigen Überwachung der seismisch aktiven Region Zollernalb und der Albstadt-Scherzone.

Geologische Rahmenbedingungen
Das Plateau des Irrenbergs liegt auf etwa 920 m ü. NN. Die geologischen Schichten bestehen im oberen Bereich aus wohlgeschichteten Kalken des Oberjuras, darunter folgen ab ca. 10 bis 20 m Tiefe die Impressamergel. Diese gelten als gering durchlässig und eignen sich ideal als Einbauhorizont. Die Basis der Impressamergel wird in etwa 95 m Tiefe erwartet. Die oberflächennahen Kalke sind klüftig und verkarstet – mit möglichen Hohlräumen –, was besondere Anforderungen an die Dichtheit der Bohrung stellt.

Die Herausforderung
Am ausgewählten Standort herrschen oberflächennah hohe Bodenunruhen – verursacht durch natürliche und technische Quellen wie Wind, Verkehr oder Pumpenanlagen. Diese Störungen beeinträchtigen die Messgenauigkeit von Seismometern erheblich. Um ein dauerhaft stabiles und störungsarmes Signal zu gewährleisten, musste das Seismometer in rund 48 m Tiefe eingebaut werden – unterhalb der störanfälligen oberflächennahen Zonen.

Technisch war dies mit mehreren Herausforderungen verbunden: Die Bohrung durfte maximal 5° von der Lotrechten abweichen, musste vollständig mit einem DN80-PVC-Rohr ausgebaut und über die gesamte Länge wasserdicht zementiert werden. Grund- oder Tagwasser durfte nicht in das System eindringen. In dem verkarsteten Kalkgestein des Oberjuras war dies nur mit höchster Präzision möglich – eine Erfolgsgarantie gab es nicht.

Unsere Lösung
Die Bohrung wurde mit einem HD200 Low Head-Bohrgerät mit Kernbohrausrüstung abgeteuft. Das hohe Eigengewicht, die stabile Bauweise und eine Drehzahl von 500 U/min ermöglichten eine äußerst präzise Bohrführung mit einer maximalen Abweichung von nur 0,8°. Um ein Aufweiten des Bohrlochs zu vermeiden, kam das großdimensionierte Seilkernrohr CSK 176 mm mit Luftspülung zum Einsatz. Dadurch konnte das 3″-PVC-Rohr ohne Nachbohrung passgenau eingebracht werden.

Die Zementation des Ringraums wurde durch geophysikalische Bohrlochmessungen geprüft und vollständig bestätigt. Die hochwertigen Messdaten belegen die Dichtheit und Stabilität der Bohrung.

Einbau des Seismometers
Am 10. April 2025 wurde durch das LGRB ein kurzperiodisches Bohrlochseismometer der Firma Lennartz electronic in 47,5 m Tiefe eingebaut und im speziell gefertigten Aufnahmeschuh fixiert. Das Seismometer ist rückholbar und kann zur präzisen Nordausrichtung mechanisch justiert werden. Hierzu erfolgt eine Kalibrierung durch Vergleich mit einem Starkbebensensor an der Oberfläche.

Messergebnisse und Bedeutung
Bereits erste Vergleichsmessungen zeigen eine signifikante Reduktion der Bodenunruhe: Die nächtliche Hintergrundstörung ist im Bohrloch um den Faktor 7 bis 10 reduziert (entspricht etwa 17–19 dB). Lokale technische Störungen, etwa durch benachbarte Pumpen, werden um den Faktor 3 bis 6 abgeschwächt.

Mit der neuen Station IRRE wurde ein wichtiger Lückenschluss im seismologischen Messnetz der Zollernalb realisiert – ein wertvoller Beitrag zur langfristigen Erdbebenüberwachung in einem der aktivsten Gebiete Deutschlands.