Zur Geschichte der Geophysik in Deutschland

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Ulrich Stötzner u. Dieter Weintritt: Zur Geschichte der geophysikalischen Erkundung in der DDR

Vorgeschichte

Geophysikalische Arbeiten auf dem Gebiet der späteren DDR wurden bereits vor dem 2. Weltkrieg vor allem im Rahmen der geophysikalischen Reichsaufnahme durchgeführt. Bei Kriegsende lagen Übersichtsaufnahmen der Magnetik, Gravimetrie und Refraktionsseismik für Teilgebiete vor. In der Geologischen Landesanstalt für die Sowjetische Besatzungszone begann eine kleine Gruppe erfahrener Geophysiker mit der Aufarbeitung des vorhandenen Materials. Die Geologische Landesanstalt und mehrere Privatfirmen begannen auch mit der Aufstellung von Messtrupps, der Beschaffung und Entwicklung erforderlicher Ausrüstungen. Die Erkundungsarbeiten mit häufig unzulänglichen Mitteln orientierten sich an den dringendsten Aufgaben zur Versorgung der Bevölkerung und Wirtschaft, insbesondere mit Brennstoffen und Wasser.

Geophysikalischer Dienst

Am 1. Jan. 1951 wurde aus der Geologischen Landesanstalt die Staatliche Geologische Kommission gebildet. Am gleichen Tage wurde mit Sitz in Leipzig der Geophysikalische Dienst gegründet. Einige wenige Geophysiker und Geologen begannen mit dem Aufbau einer Organisation, die für das Gesamtgebiet der geophysikalischen Arbeiten in der DDR zuständig sein sollte. Aus dem Kreis der Wissenschaftler, die den Kern der neuen Institution bildeten, seien hier E. Bein (Gravimetrie), S. Herwig (Technisch-Physikalisches Labor), R. Lauterbach (Forschung), M. Lehmann (Magnetik), R. Meinhold (Reflexionsseismik), G. Nosske (Elektrik), K. Putziger (Feldarbeiten), H. Särchinger (Geologie) und E. Thomas (Refraktionsseismik) stellvertretend genannt.

Von Anfang an vereinte das Leistungsprofil des Geophysikalischen Dienstes Hoheitsaufgaben wie die Durchführung regionaler Übersichtsmessungen mit speziellen Aufgaben zur Lösung konkreter Erkundungsaufgaben für die verschiedensten Zweige der Volkswirtschaft.

1953 erfolgte die Umwandlung zum VEB (Volkseigener Betrieb) Geophysik.

Vom VEB zum Kombinat

Die ersten Jahre waren von einer ständigen Ausweitung der zu lösenden Aufgaben sowie der personellen und technischen Kapazitäten geprägt. Am 1. Juli 1984 erfolgte die Bildung des VEB Kombinat Geophysik Leipzig. Der sogenannte Stammbetrieb übernahm die Durchführung aller oberflächengeophysikalischen Messungen.

Die Bohrlochgeophysik ging in den VEB Bohrlochmessungen über. Die Entwicklung und Fertigung geophysikalischer Geräte wurde Aufgabe des VEB Geophysikalischer Gerätebau, der seine Hauptfertigungsstätte in Storkow (Mark) hatte.

Eine Aussenseiterposition im Kombinatsverband nahm zeitweilig der VEB Geothermie Neubrandenburg ein, der sich mit der Projektierung und Errichtung von geothermischen Heizzentralen befasste.

Arbeit Die wechselvolle Entwicklung der geophysikalischen Industrie lässt sich deutlich an der Anzahl der Mitarbeiter ablesen (Abb. 1). Die Leitung des Unternehmens lag in den Händen von A. Fischer (1951-1957), G. Hertwig (1957-1966), A. Minovsky (1966-1972), D. Körner (1972-1986) und J. Perach (1986-1990).

Seismik

Hauptaufgabe der geophysikalischen Erkundung bis in die siebziger Jahre war die Durchführung von Untersuchungen für die Erdöl-Erdgas-Erkundung (s. Müller et al. 1990). Dabei dominierte naturgemäss die Seismik. Die Anzahl der seismischen Messtrupps stieg schnell von anfangs 4 auf 23 im Jahre 1968 an. Die Möglichkeiten zum Aufbau der Kapazitäten waren personell und materiell begrenzt, so dass zeitweilig mehrere Messtrupps mit Ausrüstungen und Personal aus der Sowjetunion und Ungarn zum Einsatz kamen. Im Zeitraum 1966 bis 1970 wurde nahezu die gesamte Kapazität des Betriebes für die Kohlenwasserstoff-Erkundung im Rotliegenden und Präperm eingesetzt. Neben reflexionsseismischen Messungen erfolgten in den sechziger Jahren umfangreiche Arbeiten zur Tiefenerkundung mit Hilfe der Korrelationsmethode gebrochener Wellen (KMGW) und der ebenfalls in der Sowjetunion entwickelten Zemlja-Methode.

Zur besseren organisatorischen, technischen und fachlichen Unterstützung der in verschiedenen Gegenden der DDR konzentrierten Messtrupps wurden 1960 Stützpunkte in Langensalza (Thüringen), Uckro (Lausitz), Wittenberge (Mecklenburg) und Reinkenhagen (Ostseeküste) gebildet. Die wissenschaftlichen Ergebnisberichte wurden ebenfalls auf den Stützpunkten in enger Zusammenarbeit mit den geologischen Fachleuten der Auftraggeber erarbeitet. An dieser Stelle muss erwähnt werden, dass im Unterschied zur Arbeit seismischer Kontraktoren in westlichen Ländern die geophysikalischen Arbeiten in der DDR von der Projektierung über die Durchführung der Feldarbeiten, die Bearbeitung, Auswertung und Interpretation der Daten bis zur Herstellung geologisch orientierter Ergebnisberichte in einer Hand lagen.

Mit den eigenen Messschiffen GEOPHYSICA und AGRICOLA wurden in den sechziger Jahren seismische Arbeiten auf dem Ostseeschelf ausgeführt. Auch zwei sowjetische Schiffe waren zeitweilig im Einsatz. Um den Anschluss an die seismischen Messungen auf dem Festland zu sichern, wurden seismische Arbeiten im Flachwasserbereich ausgeführt. Da in absehbarer Zeit nicht mit dem Abteufen von Bohrungen im offshore-Bereich zu rechnen war, erfolgte 1969 die Einstellung der Arbeiten auf See, die jedoch später wieder aufgenommen wurden.

Erwähnt werden müssen auch die umfangreichen bohrlochseismischen Arbeiten. In nahezu allen Erdöl-Erdgas-Bohrungen wurden Laufzeitmessungen und ab 1967 VSP durchgeführt. Die ständig steigenden Anforderungen hinsichtlich des zu erfassenden Teufenbereiches und der Genauigkeit der geophysikalischen Aussage konnten mit der vorhandenen analogen Mess- und Bearbeitungstechnik nicht mehr erfüllt werden. Daher erfolgte nach Versuchsmessungen 1970 innerhalb eines Jahres die vollständige Umstellung auf Digitaltechnik (Feldapparaturen SERCEL SN 328; Computer CDC 3300 mit Bearbeitungssystem SDPS). Die Anzahl der Messtrupps wurde bei gleichzeitiger Leistungssteigerung drastisch reduziert. Die mit Einführung der elektronischen Datenverarbeitung verbundene Zentralisierung der Processing- und Interpretationsarbeiten führte zur Auflösung der Aussenstellen in den Jahren 1971/72. Die durchgeführte Rationalisierung und der gleichzeitig rückläufige Umfang an Feldarbeiten zeigt sich auch im Rückgang der Beschäftigtenzahl (s. Abb. 1). Allerdings stieg der Umfang von Reprocessing und Nachinterpretation stark an. Freiwerdende Trupp-Kapazitäten kamen ab 1975 für mehrere Jahre im Irak zum Einsatz.

Mit der stärkeren Betonung der Erkundung der Braunkohle als Hauptenergieträger wurde der Einsatz der Nahseismik forciert (Scherwellen, Vibratortechnik, Sprengseismik). 1981 wurde ein Messtrupp auf sprengstofflose Energieanregung umgestellt. Zum Einsatz kamen Gasexploder vom sowjetischen Typ SI-40.

Nach Versuchsarbeiten begann in den achtziger Jahren die Verwendung flächenhafter Beobachtungssysteme. Bis zum Vorhandensein einer vielkanaligen Ausrüstung auf Telemetriebasis wurde mit mehreren konventionellen Apparaturen gleichzeitig registriert. Mehrere 3D-Flächen sind mit Sprengseismik bzw. VIBROSEIS untersucht worden. Als besonders anspruchsvoll erwies sich eine Stadtmessung in Salzwedel in der Altmark.

Mit der Indienststellung des Messschiffes IMPULS erlebte die Seeseismik 1983 eine Wiedergeburt mit moderner Ausrüstung hinsichtlich Anregung mit Airgun, digitaler Aufzeichnung und Funkortung.

Potentialverfahren

Transport Von Anfang an waren die Potentialverfahren durch eigenständige Abteilungen - Gravimetrie, Magnetik und Elektrik - vertreten. Die Gravimetrie begann mit einer Drehwaage (Abb. 2) und vier Askania-Gravimetern. Ziel der Messungen war die Erarbeitung der Schwerekarte der DDR im Massstab 1:500 000 und Spezialerkundungen für die Erdöl-Erdgas-Exploration. Ab 1965 wurde die Gravimetrie für die Erkundung von Braunkohle eingesetzt. Mit dem Einsatz von 18 Gravimetern erreichte die gravimetrische Erkundung 1981 ihren Höhepunkt.

Trupp Die Magnetik befasste sich von Beginn an mit Regional- und Spezialmessungen (Abb. 3). 1961 war eine erste vollständige Regionalvermessung der DDR fast abgeschlossen. Zur gleichen Zeit begann eine erste aeromagnetische Aufnahme. Spezialmessungen dienten der Erzerkundung und der Erkundung von Hartgestein (Abb. 4). Von 1982 bis Harz 1989 erfolgte eine flächendeckende aerogeophysikalische Aufnahme (Magnetik, Gamma-Spektrometrie und VLF) des gesamten Südens der DDR zur Grundgebirgserkundung.

Die Elektrik vergrösserte sich von einem Messtrupp 1951 bis auf 14 Messtrupps 1977. Folgende Verfahren gelangten zum Einsatz: Eigenpotential, Widerstandssondierung und -kartierung, induzierte Polarisation, Tellurik, Magnetotellurik und Elektromagnetik (Kreuzrahmen, Turam, Slingram, VLF). Das Profil der Geoelektrik zeichnete sich stets durch eine breite Vielfalt der Aufgaben, Methoden und Lösungswege aus. Es reichte von der regionalen Tiefenerkundung über die Erdöl-Erdgas-Exploration bis zur Erkundung fester Minerale und Wasser.

Schliesslich entstand 1963 eine eigenständige Ingenieurgeophysik, die aus heutiger Sicht wegweisend für die weitere Entwicklung der angewandten Geophysik war und die schon in den 70er Jahren erste Untersuchungen im Zusammenhang mit Umweltschutzaufgaben ausführte.

Aufgrund der komplexen Struktur des Unternehmens waren geophysikalische Messergebnisse stets geologisch zu interpretieren. Eine eigenständige Petrophysik mit Bohrgerät und Gesteinslabor sowie ein geochemisches Labor mit Messtrupps ergänzten die geophysikalischen Messverfahren. Im Laufe der Jahre wurde ein Datenfundus erzeugt, der bis auf den heutigen Tag bewahrt ist und seinesgleichen sucht.

Wenngleich durch die Potentialverfahren und die Labors eine Vielzahl wirtschaftlich wichtiger und wissenschaftlich interessanter Aufgaben bearbeitet wurde, standen jene doch stets im Schatten der grossen Seismik. Die technische, personelle und forschungsseitige Förderung blieb stark eingeschränkt. Trotzdem konnte Kontinuität gewahrt und eine ständige Fortentwicklung bewirkt werden.

Bohrlochmessungen

Mit der Gründung des Geophysikalischen Dienstes 1951 wurde auch eine Abteilung Bohrlochmessung aufgebaut, die mit Arbeiten in der damals noch betriebenen Steinkohlenerkundung und im Kupferschiefer begann. Danach erfolgte die Ausrüstung mit Bohrlochmessapparaturen sowohl aus Eigenentwicklung als auch mit Importen aus der Sowjetunion. Der Schwerpunkt der Bohrlochgeophysik verschob sich m die Erdölerkundung.

1957 wurde diese 'Betriebsgeophysik' aus dem VEB Geophysik ausgegliedert und dem VEB Erdöl-Erdgas Gommern zugeordnet. Technische und methodische Weiterentwicklungen erlaubten eine Ausweitung des Tätigkeitsfeldes. 1962 schliesslich wurde der selbständige VEB Bohrlochmessungen Gommern mit Stützpunkten in Gommern, Gotha, Greifswald, Leipzig und Storkow gebildet.

Ab 1963 war ein zunehmender Einsatz der Bohrlochgeophysik in der Braunkohlenerkundung zu verzeichnen. Ungarische Bohrlochmessapparaturen für die Erdöl-Erdgas-Erkundung verfügten über Kabelwinden mit einer Teufenkapazität von 7000 m. Organisatorisch wurde die Bohrlochgeophysik 1968 wieder in den Verband des VEB Geophysik Leipzig eingegliedert. 1977/78 kamen die ersten Bohrlochmessapparaturen mit digitaler Magnetbandaufzeichnung in der Braunkohlenerkundung zum Einsatz, verbunden mit rechnergestützter Bearbeitung und Interpretation. Zu Beginn der achtziger Jahre erfolgte der breite Übergang zur Anwendung eines komplexen Programmsystems für die Bearbeitung und Interpretation von Bohrlochmessungen auf IBM/370-kompatiblen Computern aus DDR-Produktion. Ab 1983 schliesslich wurde die erste geschlossene Eigenentwicklung einer Bohrlochmessapparatur mit Rechnersteuerung eingesetzt. Mit Bildung des VEB Kombinat Geophysik Leipzig wurde erneut ein selbständiger Bohrlochmessbetrieb gegründet. Zu den Spitzenleistungen des Betriebes gehörte die Vermessung der übertiefen Bohrungen Mirow (8000 m) und Parchim (7000 m).

Geräteentwicklung

Die anfangs verfügbaren seismischen Ausrüstungen entsprachen nicht den erforderlichen technischen Anforderungen. Entscheidende Verbesserungen wurden mit Ausrüstungen erreicht, die im eigenen Hause entwickelt wurden. Ab 1961 kamen 24kanalige Analog-Apparaturen mit Magnetbandregistrierung zum Einsatz. Sie wurden in Brieselang gefertigt und auch in grösserer Stückzahl in verschiedene COMECON-Länder exportiert. Eine Magnetband-Auswertezentrale mit Datensichtgerät wurde ebenfalls im eigenen Haus entwickelt und in mehreren Exemplaren gebaut.

Die Entwicklung geophysikalischer Geräte und Ausrüstungen für den Eigenbedarf gewann an Bedeutung. Neben den erwähnten seismischen Apparaturen wurden Geräte für die Geoelektrik, die Magnetik und Laborausstattung gebaut. Eine Hauptlinie bildete die Entwicklung von akustischen Bohrlochmessapparaturen (Akustiklog, Zementlog, akustischer Bohrlochfernseher, Kavernenmesskomplex). Zur Ablösung der importierten Erstausstattung wurden gemeinsam mit dem ELGI Budapest mehrere Typen von digitalseismischen Feldapparaturen mit Binär- bzw. Gleitkomma-Verstärker und Computersteuerung bis 96 Kanäle entwickelt und produziert. Das Projekt einer Telemetrieapparatur gelangte nicht mehr zur Ausführung.

Mit der Kombinatsbildung entstand ein selbständiger Betrieb für die Entwicklung und Fertigung geophysikalischer Geräte.

Auslandstätigkeit und internationale Zusammenarbeit

Wenngleich mit den Massstäben einer freien, weltweit agierenden Erkundungsgeophysik nicht vergleichbar, so kann das Unternehmen doch auf Aktivitäten ausserhalb der DDR verweisen. Die Auslandstätigkeit bewegte sich natürlich in dem durch die politischen Verhältnisse vorgeschriebenen Rahmen.

Erste Auslandsaufträge führten 1956 in den Sudan (Refraktionsseismik zur Wassererkundung), 1957 nach Albanien (Magnetik zur Erkundung von Chromit), 1959 nach Schweden (IP-Erzerkundung) und 1960 nach Rumänien (Elektrik, Radiometrie, Gravimetrie und Magnetik zur Exploration von Eisenerz).

In den osteuropäischen Staaten erfolgten geoelektrische Messungen und im Rahmen einer wissenschaftlichtechnischen Zusammenarbeit Seismik und Ingenieurgeophysik (Polen, CSSR, Bulgarien und Ungarn, 1961 bis 1978). Mehrjährige und wiederholte Erkundungsarbeiten auf Erz fanden in der Mongolei (1963, 1967, 1980 bis 1985) und in Kuba (1966, 1968, 1969, 1982) statt. Bemerkenswert sind ferner mehrjährige seismische Arbeiten im Irak (1975 bis 1979). In Afrika war der VEB Geophysik in Mocambique (1980 bis 1983) und in Angola (1984 bis 1988) tätig.

Seit 1959 waren zeitweise mehrere hundert sowjetische Mitarbeiter in verschiedenen Abteilungen tätig. Im Charakter der Tätigkeit sowjetischer Geophysiker vollzog sich im Laufe der Zeit ein bemerkenswerter Wandel: Waren sie anfangs Gebende, die als Berater ihre Erfahrung einbrachten, mit Ausrüstungen und ihrer Arbeitskraft halfen, Lücken zu überbrücken, so entstand immer mehr eine gleichberechtigte Partnerschaft. Dies gilt insbesondere für die Phase nach Einführung der Digitalseismik, als der VEB Geophysik zum Modellfall für die schnelle Umrüstung der Mess- und Bearbeitungstechnik im COMECON-Bereich wurde.

Pionier Im Rahmen internationaler Forschungsprojekte (z.B. Interneftigeofizika, Intergeoneftigaz, Intermorgeo, Intergeotechnika) gab es eine langjährige Zusammenarbeit mit CGE, VSEGINGEO und VNEGeofizika Moskau, VIRG Leningrad, KAZVIRG Almaty, Geofyzika Torun, PPG Warszawa, Geofizika Brno, GEOTEST Prag, ELGI, OKGT und VITUKI Budapest und PGPiGK Sofia (Abb. 5).

Der VEB Geophysik beteiligte sich mehrfach an internationalen Expeditionen zur Erforschung der Ozeane mit magnetischen Messungen und petrophysikalischen Untersuchungen im Atlantik und Pazifik. Auch an der Arbeit der für die Erkundung und den Abbau von Kohlenwasserstofflagerstätten im Ostseebereich von der UdSSR, Polen und der DDR gegründeten gemeinsamen Organisation "Petrobaltic" nahmen Mitarbeiter des Betriebes direkt oder indirekt über Auftragsarbeiten teil.

Nach Öffnung der Grenzen brachen alle bisherigen Verbindungen ab. Neue Erkundungsaufgaben führten bisher nach Österreich, Italien, Spanien, Libyen, der Türkei, Malaysia, Thailand und Laos.

Forschung und Ausbildung

Neben den in den Fachabteilungen arbeitenden Geophysikern und Geologen, verfügte der Betrieb über eigene Forschungskapazitäten auf methodischem und gerätetechnischem Gebiet. Über Inhalt und Ergebnisse der methodischen Forschungsarbeiten soll an anderer Stelle berichtet werden. Hier sei lediglich erwähnt, dass auch die Kapazitäten der Hochschulen, speziell der Karl-Marx-Universität in Leipzig und der Bergakademie in Freiberg, der Akademie der Wissenschaften, insbesondere dem Zentralinstitut für Physik der Erde in Potsdam, sowie anderer Forschungsinstitutionen im Inland genutzt wurden. Mitte der siebziger Jahre intensivierte sich die Zusammenarbeit mit geophysikalischen Partnern im COMECON-Bereich. Schwerpunkt waren methodische Entwicklungen in der Seismik und die gemeinsame Schaffung eines einheitlichen Programmsystems für die Bearbeitung seismischer Daten auf den in allen COMECON-Ländern vorhandenen IBM/370-kompatiblen Rechnern des ESER (Einheitliches System der elektronischen Rechentechnik).

Nach Einstellung der Ausbildung von Geophysikern an der Universität in Berlin wurde der Personalstamm durch Absolventen der Karl-Marx-Universität Leipzig und vor allem der Bergakademie Freiberg erweitert und verjüngt. In Leipzig erfolgte zeitweilig auch die Ausbildung von Technikern, die vor allem als Auswerter zum Einsatz kamen, und - wie an der Ingenieurschule Breitenbrunn - von Geophysik-Ingenieuren. Eine grössere Anzahl von geowissenschaftlichen Fachleuten kam auch von verschiedenen Hochschulen in der UdSSR.

Der Betrieb bildete neben Facharbeitern in einigen technischen Ausbildungsberufen auch Facharbeiter für Geologie aus, die bei den Messtrupps und in der Zentrale arbeiteten.

Entwicklung seit 1990

Sanierung Mit den politischen und wirtschaftlichen Veränderungen seit 1989, der Währungsunion und dem Ende der DDR 1990 ging ein radikaler Strukturwandel einher. Über Nacht hatte der ehedem zentralgelenkte Betrieb keine Auftraggeber mehr. Nach der Umbildung des Unternehmens in eine GmbH wurde der Sanierungsprozess eingeleitet (Abb. 6). Mit der Überführung des VEB Kombinat Geophysik Leipzig in eine Kapitalgesellschaft schieden die Bohrlochgeophysik (heute BLM GmbH) und der geophysikalische Gerätebau aus dem Firmenverband aus. Im Januar 1991 konnte - wenngleich in bescheidenem Rahmen - das 40jährige Bestehen der Geophysik in Leipzig begangen werden.

Profil Zwei Beispiele der Erkundungstätigkeit seit 1990 sollen durch die Abb. 7 und 8 dokumentiert werden. Die Geschäftsbereiche Seismik einerseits und Potentialverfahren einschliesslich der Forschung und Rhön des Geschäftsfeldes Nahseismik andererseits wurden 1992 getrennt privatisiert. Die Geophysik Seismik Leipzig GmbH führte die Aktivitäten in der Erdöl-Erdgas-Erkundung fort. Dabei war sie bis 1995 mit Vibroseis in der Türkei tätig. Für deutsche Auftraggeber wurden Processing- und Interpretationsarbeiten ausgeführt.

Signet Heute führt die Geophysik GGD - Gesellschaft für geowissenschaftliche Dienste mbH - die Tradition des 1951 in Leipzig gegründeten Geophysikalischen Dienstes fort (Abb. 9). Schwergewicht der Tätigkeit ist eine oberflächennahe, hochauflösende Erkundung für alle Aufgaben der Lagerstättenexploration, der Ingenieurgeophysik und im Umweltschutz. Unter Bewahrung einer fast 50jährigen Unternehmensgeschichte, mit den Chancen einer progressiven Erneuerung nach der Wiedervereinigung und mit den Möglichkeiten und Risiken des freien Wettbewerbes versteht sich die Geophysik GGD als Partner der geowissenschaftlichen Bundes- und Landesbehörden, der Universitäten und Forschungsinstitute sowie der Bau- und Bergbauindustrie im In- und Ausland.

Literatur
Autorenkollektiv (1961): 10 Jahre VEB Geophysik. - Festschrift; Leipzig.
Bochmann, M. (1982): Rationelle Erkundung und effektive Nutzung des Lagerstättenpotentials der DDR. - Zeitschr. angew. Geol. 28(12): 563-569; Berlin.
Hertwig, G. (1961): Zehn Jahre VEB Geophysik. - Zeitschr. angew. Geol. 7(6): 1; Berlin.
Hertwig, G. u. Heinz, L. (1990): Alternative zum Einsatz fossiler Energieträger - Geothermische Energie. - Erdöl Erdgas Kohle 106(5).
Müller, E.P., Teumer, P. u. Anclam, P. (1990): Aufsuchung und Gewinnung von Kohlenwasserstoffen in der DDR. - Erdöl Erdgas Kohle 109(7/8).
Scharf, U. (1979): Zur Entwicklung der Produktivkräfte in der angewandten Seismik in der DDR. - (VEB Geophysik Leipzig, unveröff.).
IMPULS (1964-1989), Organ der Betnebs-Parteiorganisation der SED im VEB Geophysik, Leipzig.