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Geowissenschaftliches Gemeinschaftsobservatorium Schiltach (BFO)

Das Observatorium ist eine interuniversitäre Einrichtung der Universitäten Karlsruhe und Stuttgart und wird von den Geodätischen und Geophysikalischen Instituten beider Universitäten betrieben. Es wurde in den Jahren 1970 bis 1972 in der Nähe von Schiltach/Schwarzwald eingerichtet und befindet sich in der stillgelegten Grube Anton im Heubach, in der nach 1770 Silber und Kobalt abgebaut wurde. Absicherung und Erweiterung der bestehenden Stollenanlage sowie die Errichtung von Laborhaus und Nebengebäuden wurde von der Stiftung Volkswagenwerk finanziert. Zur instrumentellen Ausstattung hat neben den beteiligten Universitäten und Instituten die Deutsche Forschungsgemeinschaft wesentlich beigetragen.

BFO
BFO

 

Ziel der wissenschaftlichen Arbeiten ist es, in einem breiten Spektrum Schwingungen und Deformationen des Erdkörpers unter gleichen Bedingungen zu registrieren und zu analysieren. Hierzu gehören

  • die durch Nahbeben verursachten kurzperiodischen Raumwellen (bis zu 40 Hz)
  • langperiodische Raum- und Oberflächenwellen von Fernbeben
  • die Eigenschwingungen der Erde, die durch starke Erdbeben angeregt werden
  • die extrem langperiodischen Gezeitendeformationen der Erde, die auf gravitativen Einwirkungen von Mond und Sonne beruhen, mit Perioden von mehr als 12 Stunden
  • breitbandige Deformationen der Erde durch andere Ursachen (z.B. Atmosphäre)

Neben der routinemäßigen Aufzeichnung qualitativ hochwertiger Daten mit Standard-Sensoren besteht eine weitere Aufgabe des Observatoriums jedoch auch darin, als Experimentier- und Forschungseinrichtung für neuartige Instrumente und Methoden zu dienen.

 

Das Observatorium liegt etwa 5 km nördlich des Kinzigtales und damit weitab von zivilisatorischen Quellen der Bodenunruhe wie Industrie und Verkehr. Das Stollensystem liegt vollständig im Granit. Der innere Teil des Stollens, der die Meßkammern enthält, ist durch eine Druckschleuse von der Außenwelt getrennt. Dadurch wird  der direkte Einfluß schneller Luftdruckschwankungen (Periode < 4 h) auf die Meßinstrumente verhindert. Dieser Teil des Stollens ist zwischen 400 und 700 m vom Eingang entfernt und liegt zwischen 140 m und 170 m unter der Erdoberfläche. Dadurch wird die hohe Temperaturstabilität gewährleistet, die für die qualitativ hochwertige Erfassung langperiodischer geophysikalischer Daten erforderlich ist. Das Laborhaus enthält neben den Räumen für die Rechner und andere Registriergeräte die Arbeitsräume der Mitarbeiter (2 Wissenschaftler, 2 Techniker), Werkstätten und Labors. In einem Nebengebäude ist eine Notstromanlage untergebracht, die eine unterbrechungsfreie Stromversorgung der Meßinstrumente, Rechner und Monitorschreiber im Falle von Netzausfällen gewährleistet. Etwa 200 m vom Laborhaus entfernt wurde eine kleine amagnetische Hütte errichtet, die Meßgeräte zur Erfassung der Variationen des erdmagnetischen Feldes enthält.

 

Die Aufstellungsorte und Meßeinrichtungen der einzelnen Instrumente wurden geodätisch sorgfältig eingemessen. Die Koordinaten z.B. der Pendelkammer sind

Breite : 48 Grad 19 Minuten 50 Sekunden                    

Länge : 08 Grad 19 Minuten 46 Sekunden      

Höhe : 589 m ü.N.N.

 

Das Observatorium ist in die lokalen seismischen Netzwerke integriert, mit denen die Seismizität des Oberrheingrabens und der Schwäbischen Alb erfaßt wird. Es ist Bestandteil des Deutschen Regionalnetzes (GRN) digitaler seismischer Breitbandstationen und trägt zum weltweiten Netz digitaler Breitbandstationen bei. Auf dem Gebiet der Interpretation langperiodischer Signale der Erde besteht eine enge Zusammenarbeit mit dem Arbeitskreis Geodäsie/Geophysik in Deutschland, mit der Universität von Kalifornien in Los Angeles und San Diego und mit dem Center of Earth Quake Research in Memphis/Tennessee. Das Observatorium trägt außerdem durch Zusammenarbeit mit dem Alfred-Wegener-Institut für Polarforschung in Bremerhaven zur Polarforschung bei und beteiligt sich mit einem Askania Gravimeter  an Experimenten in der Antarktis (Georg-von-Neumeyer-Station). Mit einem Askania Bohrlochpendel ist das Obersvatorium an einem Vergleichsexperiment in Kalifornien (Pinon Flat Observatorium) beteiligt.

 

  • kurzperiodische Seismometer Geotech S13 (3 Komponenten)
  • Breitbandseismometer (3 STS-1, 1 STS-2 mit 3 Komponenten)
  • ein LaCoste-Romberg Gezeitengravimeter ET19 mit elektrostatischer Rückkopplung
  • ein Askania Bohrlochpendel (2 Komponenten)
  • eine Schlauchwaage mit 110 m langer Basis (Prinzip der Differenzdruckmessung)
  • mehrere Strainmeter (10 m Invardraht)
  • ein erdmagnetisches Variometersystem (3 Komponenten)
  • diverse meteorologische Sensoren

Die analogen Signale der einzelnen Sensoren werden zunächst in die vor der Druckschleuse liegende Elektronikkammer übertragen und dort größtenteils durch einen Mikroprozessor digitalisiert (21 bit Auflösung, 5 s Abtastintervall). Die Ausgänge des Breitbandseismometers STS-2 werden direkt am Instrument mit einem 24 bit-Wandler  digitalisiert. Die digitalen Daten werden über Lichtleiter zu den Rechnern im Laborhaus weitergeleitet und auf optischen Platten oder DAT-Kassetten gespeichert. Die analogen Daten werden zusätzlich getrennt über Kabel auf Monitorschreiber im Laborhaus übertragen. Wegen der erforderlichen hohen Abtastraten (200 Hz) werden die Signale der kurzperiodischen Seismometer gesondert auf einer ereignisgetriggerten PCM-Anlage digital aufgezeichnet.

  • die Bestimmung der Frequenzen und der Dämpfung von Eigenschwingungen der Erde
  • Untersuchungen über eine mögliche Gezeitentriggerung vulkanischer Mikrobeben
  • Untersuchungen über die Langzeitstabilität hochempfindlicher Extensometer und Neigungsmesser
  • Untersuchungen von Schweresignalen aus dem Erdkern.

Die Ergebnisse dieser Untersuchungen können durch eine systematische Erfassung der meteorologischen Störeinflüsse verbessert werden. Daher werden möglichst viele meteorologische Variable kontinuierlich erfaßt und ihr Einfluß auf Instrumente und Erdkruste untersucht.

Weitere Informationen

Wenn Sie weitere Informationen wünschen, wenden Sie sich bitte an:

Geowissenschaftliches Gemeinschaftsobservatorium Schiltach der Universitäten Karlsruhe und Stuttgart. mehr...

Heubach 206
D-77709 WOLFACH

Tel:  ++49-7836-2151
FAX: ++49-7836-7650

 

E-Mail:

Thomas Forbriger

Rudolf Widmer-Schnidrig

Walter Zürn

 

oder an:

Heck, BernhardProf. Dr.-Ing. Dr.h.c. Tel.: +49 (0)721 608 43674
Westerhaus, MalteDr.rer.nat. Tel.: +49 (0)721 608 43673