Gefährdungspotenziale des Untergrundes
in Nordrhein-Westfalen
Gefährdungspotenziale
des Untergrundes
in Nordrhein-Westfalen
Bezirksregierung
Arnsberg
Geologischer Dienst
Nordrhein-Westfalen
– Landesbetrieb –
Im tieferen Untergrund können unter bestimmten Voraussetzungen geogene, natürlich entstandene Gasgemische vorhanden sein. Mit geogenem Gas muss in den Teilen des Landes Nordrhein-Westfalen, in denen kohleführende Schichten auftreten, gerechnet werden. Die Kohle wurde vor Jahrmillionen durch die Umwandlung von pflanzlichem Material gebildet. Beim Inkohlungsprozess entstanden neben der Kohle auch große Mengen an Gas, das überwiegend in den feinen Kohlen-Poren gebunden wurde. Allerdings wurde mehr Gas gebildet, als von der Kohle absorbiert werden konnte. Aufgrund seiner geringen Dichte steigt das nicht gebundene Gas durch gasdurchlässige Schichten, an Klüften und Störungszonen, aber auch durch bergbaubedingte Hohlräume auf. Gering gasdurchlässige Gesteinsschichten hindern es am weiteren Aufstieg, es kann sich in unterschiedlich großen Mengen ansammeln und unter Umständen einen hohen Druck aufbauen. Wird eine solche Schicht durchbohrt und die Gasansammlung angebohrt, kann dieses druckhaft gespannte Gas schlagartig in die Bohrung entweichen. Neben einer schlagartigen Belastung der Bohrungseinrichtung kann es zur Bildung einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre kommen. Auch dort wo kohleführende Schichten direkt an der Tagesoberfläche oder in geringer Tiefe vorkommen, ist mit dem Auftreten von Gas im Untergrund zu rechnen. Der Gasaustritt in Bohrungen erfolgt dort zumeist ohne erhöhten Druck. Dennoch besteht die Gefahr durch explosive Gasgemische.
Im Verbreitungsgebiet kohleführender Schichten ermittelt der GD NRW auf Grundlage umfassender Fachdaten das Risiko eines Gasaustritts standortbezogen in Abhängigkeit vom Untergrund und der Bohrtiefe.
Aufgrund der geologischen Verhältnisse ist in folgenden Regionen von Nordrhein-Westfalen mit dem Austritt von geogenen Gasgemischen bei Bohrarbeiten zu rechnen:
Die Informationen zu den Gebieten mit möglichen Gasaustritten in Bohrungen basieren auf der Grundlage der integrierten geologischen Landesaufnahme und der Auswertung des Fachinformationssystems Geologie von Nordrhein-Westfalen sowie den Grenzen der Steinkohlereviere in Nordrhein-Westfalen der Bezirksregierung Arnsberg, Abteilung Bergbau und Energie in NRW.
Verschiebungen von Gesteinsschollen finden an Störungen oder Störungszonen statt. Als seismisch aktiv werden Störungen bezeichnet, die das Potenzial zur Erzeugung starker Erdbeben haben. Ein Erdbeben wird dann ausgelöst, wenn sich die Schollen durch die Gesteinsreibung „verhaken“ und sich die aufgeladene Spannung plötzlich mit einem mehr oder weniger heftigen Ruck entlädt. Der Erdbebenherd in der Niederrheinischen Bucht liegt meist in Tiefen von etwa 5 bis 25 km. Bei starken Beben kann sich der Versatz geologischer Schichten bis an die Geländeoberfläche durchpausen und dort Schäden verursachen. Auch nachfolgende seismische Ausgleichsbewegungen sind in der Umgebung möglich. Die Berücksichtigung der Lage bekannter seismisch aktiver Störungen bei der Bauplanung trägt dazu bei, schwerwiegende Schäden an Bauwerken zu verringern.
Sie beginnt etwa bei Bonn und öffnet sich als tektonisches Element in nordwestlicher Richtung. Im Osten wird sie annähernd durch eine Linie entlang der Städte Siegburg, Düsseldorf, Bocholt, vom Bergischen Land, dem Ruhrgebiet und der Westfälischen Bucht begrenzt. Die südliche Umrandung bilden die angrenzende Eifel und das Hohe Venn entlang der Linie Bonn, Nideggen und Aachen.
Die Niederrheinische Bucht ist ein geologisch junges Senkungsfeld, das wie der Oberrheingraben Teil einer Dehnungsfuge ist, die von Norden nach Süden durch Mitteleuropa verläuft. Durch tektonische Bewegungen im Untergrund entstand in der Niederrheinischen Bucht ein Mosaik von einzelnen Bruchschollen, die in den letzten Millionen Jahren bis in die Gegenwart relativ zu einander gehoben bzw. abgesenkt und dabei nach Nordosten gekippt wurden. Die bedeutendsten Bruchsysteme der Niederrheinischen Bucht sind von Nordost nach Südwest der Viersener Sprung, der Erft-Sprung, der Rurrand-/Peelrand-Sprung und der Feldbiss.
Der Geologische Dienst NRW (GD NRW) hat im Rahmen seiner geowissenschaftlichen Landesaufnahme festgestellt, dass große Versatzbeträge entlang seismisch aktiver Störungen möglich sind. Der Versatz der Gesteinsschollen an seismisch aktiven Störungen vollzieht sich in der Niederrheinischen Bucht über längere Zeiträume mit etwa 0,05 mm pro Jahr. Die Bewegung der Gesteinsschollen verläuft größtenteils ruckartig und ist dann als Erdbeben wahrnehmbar. Die meisten Erdbeben sind jedoch nicht fühlbar, werden aber vom Landeserdbebendienst des GD NRW registriert, ausgewertet und archiviert.
Der Versatz von Gesteinsschollen an seismisch aktiven Störungen kann Schäden an Bauwerken hervorrufen, beispielsweise Senkungen des Fundamentes, Risse in Mauern, Tür- und Fensterstürzen. Solche Schäden werden in der Niederrheinischen Bucht seit Jahrhunderten in historischen Berichten erwähnt.
Bewegungen an seismisch aktiven Störungen können nicht vorhergesagt werden. Schäden an Bauwerken können jedoch minimiert werden, wenn die Lage der bekannten seismisch aktiven Störungen bei der Bauplanung berücksichtigt wird.
Die Kartendarstellung basiert auf: Untersuchung der Störungen in der Niederrheinischen Bucht aufgrund des Versatzes an Referenzhorizonten. Die Höhe eines Versatzes wird insbesondere in Aufschlüssen der Braunkohlentagebaue und in Bohrungen im Zuge der integrierten geologischen Landesaufnahme sowie durch Auswertung des Fachinformationssystems „Geologie von Nordrhein-Westfalen“ ermittelt. Wie genau die räumliche Lage einer Störung und die Versatzhöhe an geologischen Grenzflächen festgelegt werden kann, hängt wesentlich von der Dichte der verfügbaren Datenpunkte ab. Zeigen erkennbare geologische Grenzflächen in mehreren Aufschlüssen bzw. Bohrungen signifikant unterschiedliche Höhenlagen, die nicht mit dem Einfallen der Schichten erklärbar sind, so ist dies ein Hinweis auf die Existenz einer Störungszone.
Die Niederrheinische Bucht ist eines der aktivsten Erdbebengebiete in Mitteleuropa. Sie ist durch tektonische Störungen in Schollen unterteilt. Weil an diesen Störungen auch aktuell noch Bewegungen stattfinden, gilt die Region als erdbebengefährdet. Hier können Erdbeben ausgelöst werden, die mitunter bis in andere Landesteile spürbar sind und möglicherweise auch viele Kilometer vom Epizentrum entfernt Schäden verursachen. Es ist daher wichtig zu wissen, wo mit welchen Auswirkungen bei Erdbeben zu rechnen ist. Die Erdbebengefährdung beschreibt die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten bestimmter Erdbebenwirkungen auf Bauwerke. Sie wird auf Grundlage statistischer Analysen bisher aufgetretener Erdbeben ermittelt. Zusätzlich fließen Informationen über die Untergrundeigenschaften ein, die die Auswirkungen an der Oberfläche verstärken oder abschwächen können. Damit Bauwerke erdbebensicher geplant und gebaut werden können, benötigen Architekten und Bauingenieure eine auf das Bauwerk und dessen Funktion ausgerichtete Bewertung.
Schäden durch Erdbeben in der Niederrheinischen Bucht werden seit Jahrhunderten in historischen Berichten erwähnt. Die Beschreibungen auch massiver Einwirkungen auf Wohnhäuser, Kirchen und Stadtmauern zeigen, dass mehrfach die Intensität VIII auf der Europäischen Makroseismischen Skala (EMS-98) erreicht wurde. Bei dieser Intensitätsstufe sind Schäden an Bauwerken weit verbreitet; bei älteren Gebäuden kann es auch zum vollständigen Einsturz kommen. Unter Berücksichtigung der Bauweise früherer Jahrhunderte kann aus Vergleichen mit aktuellen Beben geschlossen werden, dass die Stärken dieser Beben die Magnitude 6 auf der Richterskala sogar überschritten haben. Das stärkste bekannte Erdbeben in diesem Gebiet ist das Beben von Düren am 18. Februar 1756, dem eine Magnitude von etwa 6,4 zugeordnet wird.
Die Niederrheinische Bucht ist ein tektonisch aktives Gebiet, das von tief reichenden tektonischen Störungen durchzogen wird. Diese unterteilen die Erdkruste in einzelne Schollen. Geologische Untersuchungen zeigen, dass sich die Schollen entlang der Störungen seit Jahrmillionen gegeneinander versetzen. Langfristig betrachtet liegt die durchschnittliche Bewegungsrate bei etwa 0,05 mm pro Jahr. Über kürzere Zeitabschnitte hinweg ist diese Bewegung jedoch nicht stetig, sondern verläuft unvermittelt und ruckartig. „Verhaken“ sich die Schollen, werden Spannungen angestaut. Bei einem Erdbeben wird die so gespeicherte Energie mit einem mehr oder weniger heftigen Ruck frei gesetzt und breitet sich in Form von elastischen Wellen in alle Richtungen aus. Mit zunehmender Entfernung vom Epizentrum nimmt die spürbare Stärke eines Erdbebens ab.
Für die Einwirkung auf Bauwerke sind vor allem die horizontal wirksamen Beschleunigungen von Bedeutung. Diese können zu strukturellen Schäden an baulichen Anlagen führen und deren Tragfähigkeit beeinträchtigen. Derartige Schäden lassen sich vermeiden, wenn Bauwerke den Erfordernissen des Gefährdungsniveaus entsprechen. Die Berücksichtigung der Erdbebengefährdung wird in DIN 4149: 2005-04 „Bauten in deutschen Erdbebengebieten“ durch die Zuordnung des jeweiligen Standortes zu einer Erdbebenzone und einer geologischen Untergrundklasse beschrieben. In den Erdbebenzonen 1 bis 3 sind auch für Bauwerke des üblichen Hochbaus, beispielsweise Wohnhäuser, erdbebenrelevante Bemessungswerte zu berücksichtigen. In der Erdbebenzone 0, also dem Bereich mit geringerer Erdbebengefährdung, sind auch Bauwerke der Bedeutungskategorien III und IV – dazu zählen große Wohnanlagen und Schulen bzw. Krankenhäuser und Feuerwehrhäuser – entsprechend zu planen und zu bemessen.
Für spezielle Bauwerke, von denen bei einer Schädigung eine Gefahr für die Bevölkerung oder die Umwelt ausgehen kann, sind über diese Norm hinausgehende
seismologische Gutachten notwendig. So sind konkrete Maßnahmen zum Beispiel für Talsperren durch die DIN 19700 oder für kerntechnische Anlagen durch die
KTA-Richtlinie 2201 geregelt. Empfehlungen für die Auslegung chemischer Anlagen gibt ein entsprechender Leitfaden. Eine vollständige Absicherung gegen
Schadenswirkungen ist jedoch mit einem vertretbaren Aufwand nicht möglich.
Die Darstellung der Erdbebengefährdung in Nordrhein-Westfalen basiert auf dem Erdbebenkatalog, der die seit 1980 durch den GD NRW registrierten sowie zusätzlich die historischen Erdbeben in NRW und Umgebung beinhaltet. DIN 4149 gibt die Einteilung der erdbebengefährdeten Gebiete in Erdbebenzonen und eine geologische Untergrundklassen vor. Für das Gebiet von NRW erfolgte die Umsetzung durch den GD NRW im Auftrag des Wirtschaftsministeriums des Landes. Die räumliche Einteilung nach DIN 4149 wurde auf Verwaltungseinheiten übertragen, sodass jeder Gemarkung eine Erdbebenzone und geologische Untergrundklasse zugeordnet werden kann. Auf die Verwendung der so erarbeiteten „Karte der Erdbebenzonen und geologischen Untergrundklassen der Bundesrepublik Deutschland, Bundesland Nordrhein-Westfalen“ wird in der Liste der Technischen Bestimmungen des Bauministeriums NRW ausdrücklich hingewiesen.
Auch die Ergebnisse der paläoseismologischen Untersuchungen des GD NRW an verschiedenen Standorten in der Niederrheinischen Bucht fließen in die Bewertung der Erdbebengefährdung ein. Die seismisch aktiven Störungen der Niederrheinischen Bucht gelten dabei auch für sehr starke Beben, also solche mit einer Magnitude größer als etwa 6,5 als potentielle Quellen.
Die Höhe der Erdbebengefährdung wird durch Bemessungswerte der Bodenbeschleunigung quantifiziert. Zusätzlich wird der Aufbau des Untergrundes durch die geologische Untergrundklasse berücksichtigt. Zusammen mit der lokal zu ermittelnden Baugrundklasse, die sich auf den Untergrund bis 20 m Tiefe bezieht, bestimmt die jeweilige Kombination dieser Parameter die notwendigen Maßnahmen zur baulichen Auslegung üblicher Hochbauten.
Sie können eine kostenpflichtige Auskunft erhalten, ob beziehungsweise welche Gefährdungspotenziale für das angegebene Grundstück bisher bekannt sind. Voraussetzung ist, dass Sie den Nachweis über das Grundeigentum erbringen und Sie zur Einholung der Auskunft bevollmächtigt sind. Sie können über das Online-Formular eine Auskunft zu bergbaulich und/oder geologisch bedingten Gefährdungspotenzialen beantragen.
Eine bergbauliche Auskunft kostet je nach bergbaulicher Situation 30,– EURO.
Sie erhalten eine Auskunft über bergbauliche Gefährdungspotenziale, die auf dem zu betrachtenden Grundstück zu erwarten sind.
Die Auskunft ersetzt keine gutachterlichen Untersuchungen der Untergrundverhältnisse!
Eine geologische Auskunft kostet 50,– EURO inkl. MwSt.
Sie erhalten vom GD NRW eine Auskunft über geologische Gefährdungspotenziale, die auf dem zu betrachtenden Grundstück zu erwarten sind.
Sie beabsichtigen auf dem Grundstück eine maschinengetriebene Bohrung durchzuführen und wünschen eine Auskunft zu Gasaustritt bei Bohrungen?
In diesem Fall fällt eine zusätzliche Gebühr von 30,– EURO inkl. MwSt. an.
Die Auskunft durch den GD NRW ersetzt keine gutachterlichen Untersuchungen der Untergrundverhältnisse!
Wer Informationen zu den bergbaulichen und/oder geologischen Gefährdungspotenzialen eines Grundstücks benötigt, ist
aufgefordert einen Eigentumsnachweis vorzulegen.
Dieser kann sein:
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Die Auskunftsschreiben fertig bearbeiteter Anträge werden zur weiteren Optimierung der Auskunftserteilung zu bergbaulichen Gefährdungspotenzialen in der
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Der GD NRW speichert alle Anträge und Auskünfte dauerhaft für den internen dienstlichen Gebrauch.
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Gefährdungspotenziale des Untergrundes in Nordrhein-Westfalen, kurz GDU NRW, gibt erste kostenfreie Informationen über
die zu Schäden an der Tagesoberfläche führen können. Diese können Mensch, Umwelt und Sachgüter gefährden.
Die Karte zeigt die Gefährdungspotenziale aus datenschutzrechtlichen Gründen anonymisiert in 500 x 500 m großen Quadraten.
Eine grundstücksbezogene Auskunft ist kostenpflichtig. Sie kann per Formular online beantragt werden.
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