Die Idee

Das DEKORP ist ein Kind des FKPE, des Forschungskollegiums Physik des Erdkörpers e.V. Dieses Kollegium, mit Geburtshilfe der Deutschen Forschungsgemeinschaft gegründet zur Verbesserung der Möglichkeiten der wissenschaftlichen Zusammenarbeit der Institute und ausseruniversitären Institutionen der Geophysik der Bundesrepublik Deutschland, beschloss auf seinen Sitzungen im Frühjahr und Herbst 1982, ein deutsches kontinentales Reflexionsseismisches Programm, DEKORP genannt, zu starten. Es war auch international die Zeit der Tiefenreflexionsseismik; etwa zur gleichen Zeit begannen das französische ECORS und das britische BIRPS. Vorbild für alle war das in den 70er Jahren in den USA gestartete Programm COCORP, das mit aufsehenerregenden Ergebnissen über die Struktur der kristallinen Erdkruste aufwartete und auch Anstösse zur Idee von wissenschaftlichen Tiefbohrungen gab.

Schon ein Vierteljahrhundert vorher waren die ersten Beobachtungen und Veröffentlichungen über reflexionsseismische Ereignisse mit ungewöhnlich langer Laufzeit gemacht worden, neben A.S. Junger in den USA auch von G.S. Schulz bei Erdölprospektionsarbeiten in der Pfalz und fast zeitgleich von Dohr im Oberrheingraben und im Alpenvorland (DOHR 1957). Die im Rahmen routinemässiger seismischer Prospektionsarbeiten aufgenommenen Langzeitseismogramme - insgesamt etwa 18.000 - wurden in den folgenden Jahren statistisch ausgewertet (Liebscher 1962, Dohr 1972). Hinzu kamen tiefenreflexionsseismische Arbeiten von Krey et al. (1961) im Eisenerzbergbaugebiet des Siegerlandes. Eine gewisse Häufung von Reflexionsereignissen wurde in Tiefen beobachtet, in denen man nach Erdbebenseismologie und Refraktionsseismik seismische Diskontinuitäten kannte, vor allem die Mohorovicic- und die Conrad-Diskontinuität.

Trotz dieser Zusammenhänge gab es auch kritische Stimmen über die Glaubwürdigkeit solcher Beobachtungen, sowohl aus der Sicht der häufig nicht kontinuierlichen Beobachtungen als auch aus der Diskussion über die unerwartet grossen Amplituden. Dies führte zu einer Reihe von Experimenten (Meissner 1966, Dürbaum et al. 1971) als auch zur Aufnahme von einigen Profilstücken im Bereich bekannter geologischer Störungen (Meissner et al. 1981).

Das FKPE bildete Mitte der 70er Jahre eine Arbeitsgruppe "Tiefenreflexionen" unter der aktiven Leitung von G. Dohr. Den Anstoss schliesslich zu einem grösseren wissenschaftlichen tiefenreflexionsseismischen Projekt in der Bundesrepublik gab ein Vortrag von Prof. H.-J. Behr auf einer FKPE-Sitzung in Göttingen, in dem die Fragen der Orogenese im Variszikum Zentraleuropas, speziell die Bedeutung von Horizontal- und Vertikaltektonik, den Geophysikern sehr lebendig dargestellt wurden. Noch auf dieser Sitzung wurde eine interdisziplinäre Kerngruppe zur Gründung eines deutschen "COCORP" gebildet, die die Überlegungen zur Realisierung eines solchen Vorhabens im Mittelgebirgsraum der Bundesrepublik unter der Obhut der Alfred-Wegener-Stiftung (AWS) vorantreiben und prüfen sollte.

Überlegungen zur Organisation

Die wichtigsten Überlegungen dieser Kerngruppe beschäftigten sich mit der Frage der Organisation. Die reflexionsseismischen Feldmessungen sollten professionell und nach dem modernsten Stand der Technik durchgeführt werden, ebenso das Verarbeiten des gewonnenen Datenmaterials. Die reflexionsseismischen Profilmessungen sollten von allerlei speziell angesetzten Beobachtungen begleitet werden ('piggyback'-Experimente der Geophysikinstitute), die im wesentlichen die Signale der Schüsse längs des Profils für Weitwinkelbeobachtungen ausnutzen wurden, also ohne viele zusätzliche und teure Sprengpunkte.

Das Processing der Daten sollte - der Aufgabe angepasst - gute Darstellungen sowohl der tiefen Erdkruste, möglicherweise noch des obersten Erdmantels, geben als auch des oberflächennäheren Bereiches zur Anbindung der Interpretation von Reflektoren an geologische Strukturen, die man aus der Oberflächenkartierung und/oder bergmännischen Aufschlüssen und Bohrungen kannte. Weiterhin war gewünscht eine möglichst breite Beteiligung von Universitätsinstituten an der Interpretation des gewonnenen Materials als auch eine Ausstrahlung des Projektes auf die Geophysikinstitute zur methodischen Weiterentwicklung der Seismik.

Aus diesen Forderungen ergab sich die in Abb. 1 wiedergegebene Organisationsstruktur des Projektes: Die Feldarbeiten sollten jeweils an einen Kontraktor vergeben werden. Für das Processing der Kontraktordaten wurde am Institut für Geophysik Clausthal das "DEKORP Processing Centre" (DPC) gegründet, das unter der erfahrenen Leitung von Prof. R. Bortfeld rasch die Aufgabe in den Griff bekam. Jeweils für ein Profil oder Teilprofil wurde schon in der Vorbereitungsphase eine Regionale Arbeitsgruppe (RAG) gebildet, die an der detaillierten Profilplanung und dann an der Interpretation und Erstveröffentlichung der gewonnenen Ergebnisse intensiv mitarbeitete. Alle wichtigen Beschlüsse wurden von der DEKORP-Steuerungsgruppe gefasst; die DEKORP-Projektleitung agierte als ausführendes Organ zur möglichst reibungslosen Abwicklung.

Thematik

Die wissenschaftliche Thematik für eine geplante ca. 10jährige Forschungsphase war die Erforschung der geologischen Struktur des deutschen Mittelgebirgsraumes, der von der kommerziellen Reflexionsseismik, die sich in Norddeutschland, im Molassebecken und im Oberrheintalgraben engagierte, im wesentlichen unberührt geblieben war. Aus gravimetrischen, magnetischen, magnetotellurischen und refraktionsseismischen Messungen waren Gebiete anomaler Strukturen der Erdkruste bekannt, deren detaillierter Bau aber vielfach unbekannt war. Soweit die geologischen Aufschlüsse es erlaubten, waren z.T. sehr genaue Kartierungen vorgenommen worden, die die geologischen Bearbeiter je nach Phantasie zu allerlei Hypothesen über die Strukturen der Tiefe anregten. Hier sollte versucht werden, mit der in der modernen Erdölexploration so bewährten Reflexionsseismik einen gewichtigen Schritt vorwärts zu tun im Hinblick auf Erkenntnisse der Tiefenstrukturen und der orogenen Prozesse, die zu ihnen geführt hatten.

Förderung

Der wichtigste Schritt war schliesslich, dass sich bei einem Besuch im Januar 1982 im Bonner Bundesministerium für Forschung und Technologie (BMFT) bei einer Vorstellung der Projektidee herausstellte, dass der Vorschlag offene Türen fand und grünes Licht gegeben wurde, einen Antrag - zunächst für eine erste Phase von 4 Jahren - mit einem finanziellen Umfang von jährlich ca. 4 Mio DM vorzulegen. Die Arbeit an dem Antrag zum Vorhaben, der sich aus dem Hauptantrag für die Projektleitung, die Vergabe von Aufträgen an die Kontraktofen und die Finanzen für die generelle Durchführung, dem Antrag des Clausthaler Geophysikinstitutes für das DPC sowie sieben begleitenden Anträgen von Instituten für methodische Entwicklungen und geologische und geophysikalische Datenbearbeitungen zusammensetzte, erforderte fast das gesamte Jahr 1982. Anfang Dezember 1982 sollte der Antrag vom Präsidenten der Alfred-Wegener-Stiftung (AWS), Prof. Dr. Hans Closs, unterschrieben und beim BMFT eingereicht werden; da starb Hans Closs. Der Vizepräsident Prof. W. Schreyer unterschrieb an seiner Stelle, aber es wurde durch diesen Todesfall sehr deutlich, dass das Ehepaar Closs die Seele der AWS gewesen war und diese Basis bei der AWS jetzt nicht mehr vorhanden war. Das Bundesforschungministerium wirkte sehr bald auf eine akzeptable Ersatzlösung hin, um die kompetente Verwaltung der Forschungsgelder sicherzustellen, und zwar durch Stellung des Hauptantrages durch das Niedersächsische Landesamt für Bodenforschung (NLfB), das in seiner Abteilung für Geowissenschaftliche Gemeinschaftsaufgaben mit einer starken Unterabteilung Geophysik und in seiner erfahrenen Verwaltung einen guten Rahmen bot. Die begleitenden Anträge sollten zwar weiterhin durch die DEKORP-Leitungsgremien koordiniert, aber separat von den jeweiligen Universitäten bzw. anderen Einrichtungen gestellt werden.

Die Aktion der Umarbeitung des Antrages wurde innerhalb von weniger als zwei Monaten erledigt, der Sachbearbeiter Dr. D. Renz des BMFT, der leider früh verstarb, führte noch zwei intensive Gespräche mit der künftigen Projektleitung und vor allem mit Prof. Bortfeld als Verantwortlichem für das DPC, und dann lagen am 1. Juli 1983 die Bewilligungen für das gesamte Antragspaket auf dem Tisch. Eine Änderung hatte das Ministerium noch gewünscht: Während ursprünglich das DEKORP-Profil 1 (s. Abb.2) unter Einbeziehung der beiden Kurzprofile, die von R. Meissner über die Aachener Überschiebung und die Hunsrück-Südrandstörung schon beobachtet worden waren, das erste DEKORP-Profil sein sollte, wünschte das Ministerium, dass mit dem DEKORP-Profil 2 begonnen wurde. Der Grund: Zum Zeitpunkt der DEKORP-Vorbereitungen wurde im BMFT über die Förderung eines anderen geowissenschaftlichen Grossprojektes beraten, dem Kontinentalen Tiefbohrprogramm der Bundesrepublik Deutschland (KTB). Dafür waren in diesem Stadium vor allem noch zwei Lokationen im Gespräch, der Nordschwarzwald und die Oberpfalz. Das erste DEKORP-Profil, Profil 2 Süd, ist sozusagen die Mittelsenkrechte auf der Verbindungslinie der beiden Bohrpunktareale, insofern neutral, andererseits überquert es bei Dinkelsbühl die wichtige geologische Sutur zwischen dem Saxothuringicum im Norden und dem Moldanubicum im Süden, die in der Oberpfalz ein wichtiges Bohrziel ist, im Schwarzwald nur wenig nördlich des vorgeschlagenen Areals verläuft. Insofern konnte DEKORP 2 Süd, ohne selbst parteiisch für eine Lokation zu sein, doch einen wichtigen Beitrag zur Tiefenstruktur der Suturzone liefern.

Durchführung

Die DEKORP-Steuerungsgruppe setzte sich in den ersten acht Jahren des Projektes zusammen aus den Herren Profs. Behr, D. Betz und Schreyer für die Geologie/Petrologie, den Herren Profs. Bortfeld, Dohr, Dürbaum, Fuchs und Meissner für die Geophysik sowie Prof. A. Hahn für den Hauptantragsteller NLfB, Prof. Giese für die Alfred-Wegener-Stiftung und dem jeweiligen Vorsitzenden des FKPE. An den Sitzungen nahmen ausserdem teil ein Vertreter des Geldgebers BMFT, Prof. Fertig als Leiter der FKPE-Tiefenseismikgruppe, die die Zusammenarbeit bei den methodischen Entwicklungsarbeiten intensivierte, und die Leiter der jeweils aktiven Regionalen Arbeitsgruppen. Die Leiter der RAGs waren für DEKORP 1 R. Meissner, DEKORP 2 Nord W. Franke, DEKORP 2 Süd H.-J. Behr, DEKORP 3/MVE-West T. Heinrichs, MVE Ost H.-J. Behr und E. Hurtig, DEKORP 4 K. Weber und DEKORP 9 (Rheingraben) F. Wenzel (für die deutsche Seite). Die entsprechenden Erstpublikationen sind geschlossen am Anfang des Literaturverzeichnisses aufgeführt.

Die Projektleitung bestand aus den drei Autoren dieses Beitrages, Christian Reichert, als Berater mit langer Erfahrung Johannes Schmoll, ab 1987 Helga Wiederhold und in der Schlussphase Petra Sadowiak. 1986 bewilligte das BMFT zusätzliche Mittel für apparative Beschaffungen, u.a. für eine 120spurige DFS V-Apparatur, die von dem erfahrenen Seismik-Ingenieur Siegfried Grüneberg betreut wurde. Das NLfB unterstützte die seismischen Feldarbeiten vielfach durch Nahlimenmessungen für die Berechnung von statischen Korrekturen und durch Erschütterungsmessungen zur Vermeidung von Schäden an Bauwerken und Gebäuden. Die methodischen Arbeiten und die Bearbeitung der begleitenden Experimente erfolgte an den Instituten für Geophysik in Clausthal, Karlsruhe, Kiel, München, Bochum und Frankfurt und an der Bundesanstalt für Geowissenschaften in Hannover. Später kamen auch Leipzig und Freiberg in Sachsen dazu. Diese Forschungsarbeiten erfassten alle Gebiete der Seismik von verbessertem Processing, Tomographie, Geschwindigkeitsbestimmung, Migrationsverfahren bis zur Weitwinkelseismik. Hinzu kamen begleitend gravimetrische Analysen am Geologischen Institut in Göttingen und magnetotellurische Forschungen am Geophysikalischen Institut in Münster/Westf. Einige umfassendere Publikationen über diese begleitenden Forschungsarbeiten sind im Literaturverzeichnis aufgeführt.

DEKORP und KTB

Im September 1986 wurde von der Geokommission der Deutschen Forschungsgemeinschaft über die Lage der KTB-Bohrlokationen entschieden, und zwar zugunsten des Vorschlages in der Oberpfalz. Das DEKORP-Projekt war insofern stark involviert, als das BMFT ihm zusätzlich die Durchführung der diesbezüglichen reflexionsseismischen Arbeiten übertrug. 1984 wurden im Anschluss an die Arbeiten auf dem Profil DEKORP 2 Süd mehrere Profile im Schwarzwald registriert, 1985 im Zusammenhang mit DEKORP 4 auch die Profile KTB 85/1-6. Die reflexionsseismischen Aufnahmen auf DEKORP 4 wurden verbunden mit 90 kg Sprengungen für Weitwinkelseismik und Expanding Spread-Geschwindigkeitsaufnahmen. Nach der Entscheidung zur Bohrung der KTB in der Oberpfalz und dem Wunsch zu genaueren Angaben über Bohrziele wurde mehrfach und intensiv über die Durchführung eines 3D-reflexionsseismischen Survey der KTB-Umgebung diskutiert. Erst gegen Ende 1988, als die KTB-Vorbohrung schon längst im Abteufen war, fiel die Entscheidung dazu in positivem Sinne. Der 3D-Survey wurde nach dem Abschluss der Vorbohrung realisiert in Kombination mit einer ganzen Reihe weiterer seismischer Experimente, die teilweise nur durch Bohrlochmessungen in der Vorbohrung mit einer 3-Komponenten-Geophonkette durchführbar waren. Ziele dieses ISO 89 (Integriertes Seismisches Experiment Oberpfalz) waren neben dem Gewinn verbesserter räumlicher Informationen über die geologischen Strukturen die Erfassung des seismischen Geschwindigkeitsfeldes einschliesslich seiner Anisotropie. Eine Beschreibung dieses ziemlich einmaligen Experimentes mit der Möglichkeit zur teilweisen Prüfung der Ergebnisse durch die KTB-Hauptbohrung findet sich in den KTB/DEKORP-Berichten (Dürbaum et al. 1990, 1992) und in Harjes et al. (1997). Als Beispiel für die fruchtbare KTB-DEKORP-Zusammenarbeit sei das von der Fränkischen Linie unter 60ø Hinfallen beobachtete Störungssystem angeführt. Durch die KTB-Linie 8502 und die SD-Seismik als Reflexion beobachtet, wurde es durch die Bohrung von 6865 bis 7260 m Tiefe durchteuft, analysiert und überzeugend verifiziert.

Neben diesen sehr umfangreichen Arbeiten und Beiträgen zur KTB-Forschung trat DEKORP auch als Schrittmacher in der deutsch-deutschen Zusammenarbeit auf: Die Planung für 1990 mit der Aufnahme des Profils DEKORP 3 wurde mit entsprechender zusätzlicher Förderung durch beide Forschungsministerien und in Zusammenarbeit mit dem Zentralinstitut für Physik der Erde (ZIPE) in Potsdam erweitert mit dem sog. MVE-Profil, das nach Überquerung der Mitteldeutschen Kristallinschwelle und des Münchberger Gneismassivs in der alten Bundesrepublik das Erdbebenschwarmgebiet des Vogtlandes, das Erzgebirge und die geologisch bedeutende Störungszone der Elbelinie als Untersuchungsobjekte querte. Hier hatte schon zehn Jahre vorher das ZIPE (Zentralinstitut für Physik der Erde, Potsdam) ein einfach überdecktes Profil aufgenommen, dessen Qualität mit der modernen Aufnahmetechnik und Datenverarbeitung wesentlich verbessert wurde.

Internationale Zusammenarbeit

Möglichkeiten zu internationaler Zusammenarbeit ergaben sich bei DEKORP 1, das zusammen mit dem belgischen Geologischen Dienst geplant wurde und die Aachen-Midi-Überschiebung weiter westlich querte als das ältere Profil. Die Planung einer reflexionsseismischen Untersuchung der Tiefenstruktur des Oberrheintalgrabens und auch deren Durchführung erfolgte zusammen mit dem französischen ECORS-Projekt; diese Untersuchung war ursprünglich nicht in der DEKORP-Planung vorgesehen, sondern war als Projekt des Karlsruher Geophysikinstitutes mit Techniken einer Unterschiessung des Rheingrabens gedacht. Mit den tschechischen Kollegen entwickelte sich ebenfalls eine gute Zusammenarbeit sowohl in der Registrierung über die Grenzen hinweg als auch bei Interpretationsarbeiten des auf beiden Seiten erarbeiteten Materials. Schliesslich wurde, angestossen durch die hochinteressanten Ergebnisse des Schweizer Nationalfonds-Projektes NFP 20, gemeinsam mit österreichischen und italienischen Kollegen in Fortsetzung von DEKORP 2 Süd ein tiefenseismisches Profil durch die Ostalpen bei der Europäischen Union eingereicht. Aber auch mit den anderen tiefenseismischen Projekten bestand ein ständiger, durch spezielle Tiefenseismik-Tagungen intensivierter Gedankenaustausch. Von der DEKORP-Projektleitung selbst wurde - in dankenswerter Weise durch die Kollegen des Bayerischen Geoinstitutes unterstützt - die entsprechende Tagung 1990 in Bayreuth ausgerichtet, deren Besucher unmittelbar im Anschluss den "Knopfdruck" des Bundesforschungsministers zum Beginn der KTB-Hauptbohrung bei Windischeschenbach in der Oberpfalz miterleben durften.

Bilanz und Fortsetzung

Während in einer frühen Phase die Meinung vertreten wurde, dass die Oberkruste im wesentlichen reflexionsleer sei, dagegen die Unterkruste eine Fülle von Reflexionen bieten würde, was mit einem lamellenartigen Aufbau in Verbindung gebracht wird, gelang es bei den DEKORP-Messungen zunehmend, auch für den oberen Bereich der kristallinen Kruste Informationen zu erhalten. Dazu wurden enge Geophonpunktabstände, z.T. nur 40 m, und ebenso enge Abstände der 'Schusspunkte', z.T. ebenfalls 40 m, durch Benutzung der Vibroseis-Technik realisiert. So konnten viele bedeutende Störungszonen seismisch in die Tiefe verfolgt und z.T. in ihrem listrischen Charakter erkannt werden (Abb. 3).

Die Autoren sind überzeugt, dass die Arbeit im DEKORP-Projekt sehr wesentlich zur Zusammenarbeit der geophysikalischen Institute der Bundesrepublik Deutschland auf dem Gebiet der Reflexionsseismik, zu verbesserter Zusammenarbeit von Geologie und Geophysik und zu einer guten Kooperation mit der einschlägigen Industrie geführt hat.

Die Jahre 1992 und 1993 wurden zu intensiven Diskussionen über Möglichkeiten zukünftiger Tiefenseismik-Forschung in einem DEKORP-ähnlichen Rahmen genutzt. Zu den Diskussionspunkten gehörten die Möglichkeiten zu weiter verbesserter Abbildung der Strukturen der kristallinen Erdkruste, sei es durch stärkere Ausnutzung von anderen geophysikalischen Messdaten, bessere räumliche Erfassung von Informationen, verstärkte Kombination der Profilmessungen mit Mehrkomponenten-Experimenten, Weitwinkelmessungen und Tomographie-Experimenten sowie verstärkte Zusammenarbeit mit Geologen und Petrologen bei der Interpretation unter Verwendung quantitativer Modellierungsverfahren. Erarbeitet wurde das Konzept einer neuen Dekade kombinierter geowissenschaftlicher Untersuchungen mit dem Schwerpunkt in der seismischen Erkundung der Erdkruste mit dem Ziel, verbesserte Erkenntnisse Über die geologischen Prozesse, die zur Bildung von Gebirgen und von Sedimentationsbecken in Kratonen führen, zu erhalten. Dabei ist daran gedacht, die Untersuchungen möglichst an optimal geeigneten geologischen Objekten durchzuführen, also in internationaler Zusammenarbeit dort auf der Erde, wo diese Objekte sind. Der Projektvorschlag trägt den Namen DEKORP 2000. Er wird vom BMFT zunächst für 4 Jahre von 1994 bis 1997 gefördert, und die Projektstruktur wurde weitgehend von DEKORP übernommen. Die Projektleitung für DEKORP 2000 liegt beim GeoForschungsZentrum Potsdam, dem Nachfolgeinstitut des ZIPE, einer der drei nach der deutschen Wiedervereinigung in den neuen Bundesländern entstandenen Grossforschungsanstalten. Im Verlaufe des Jahres 1995, dem ersten Jahr des DEKORP 2000 mit umfangreichen Feldaktivitäten, wurde in Zusammenarbeit mit russischen Institutionen, dem spanischen CICYT-Institut in Barcelona und dem INSTOC in Ithaca ein über 500 km langes Profil durch den Südural und weiterhin in Zusammenarbeit mit Projekten des DFG-Schwerpunktes "Orogene Prozesse, ihre Quantifizierung und Simulation am Beispiel der Varisciden" zwei ca. 60 km lange Profile im westlichen Sachsen aufgenommen. Zielsetzungen sind die nach den bisherigen Informationen nicht abgebaute Gebirgswurzel des fast zeitgleich mit dem varistischen Orogen entstandenen Ural und die Prozesse, die im Sächsischen Granulitgebirge Gesteine der früheren Erdunterkruste an die heutige Erdoberfläche gebracht haben. Bei beiden Projekten gibt es eine Reihe von begleitenden geologischen und geophysikalischen Forschungsprojekten. Für 1996 sind Feldmessungen im östlichen Teil des Norddeutschen Beckens geplant. Hier steht die grundsätzliche Frage nach dem Bau und der Entstehung eines intrakontinentalen Beckens im Vordergrund - ein im Vorfeld exploratorischer Arbeiten entscheidendes Problem. Es werden umfangreiche begleitende Untersuchungen durchgeführt, und es wird in Norddeutschland eine fruchtbare Zusammenarbeit mit der deutschen Erdöl-/Erdgasindustrie erwartet. Weiterhin soll in 1996 ein Profil durch die westlichen Anden von DEKORP aufgenommen werden, in sehr enger Zusammenarbeit mit dem betreffenden Sonderforschungbereich der FU Berlin. Es ist zu hoffen, dass die Arbeiten von DEKORP 2000 zu wichtigen neuen Forschungsergebnissen und zu verbesserter, quantitativer Erfassung der wichtigen geologischen Prozesse führen werden und damit auch methodisch die Geowissenschaften weiter voranbringen.

Literatur
Erstveröffentlichungen von DEKORP

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Sonstige Zitate

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