Blick in die Tiefe – Teil 1: Eintauchen in den bayrischen Untergrund

Südostbayern hat ideale Vorraussetzungen für die Geothermie. Aber warum ist das eigentlich so? Im folgenden zeigen wir detailliert die Standortvorteile des bayrischen Alpenrands und erklären wie Geothermie hier genutzt werden kann.

Das Reservoir (Malm)

Der Kalkstein in etwa 3–4 km Tiefe unter München ist wie ein natürlicher Schwamm: durch Millionen Jahre geologischer Prozesse ist er von feinen Rissen, Spalten und verkarsteten Hohlräumen durchzogen. Heißes Wasser strömt dort von ganz allein. Anders als in vielen anderen Regionen müssen wir nichts „aufbrechen“, um an die Wärme zu kommen. Die Natur hat das Reservoir bereits vorbereitet für uns.

Der Oberjura/Malm erstreckt sich als durchgehender Reservoirhorizont praktisch durch das gesamte Bayerische Molassebecken, ungefähr von der Donau im Norden bis zur Alpenfront im Süden, vom Bodensee-Raum im Westen bis zum unteren Inn/Passau im Osten. Genau deshalb gibt es Geothermie-Anlagen nicht nur im Raum München, sondern u. a. in Pullach, Garching, Unterhaching, Taufkirchen, Holzkirchen, Traunreut, Erding, Weilheim, Kirchweidach – verteilt über ganz Südostbayern.

Untergrundpassagen

Wenn man einen Stein in einen Teich wirft, werden die Wellen mit jedem Meter, den sie zurücklegen, kleiner. Genauso ist es mit Erschütterungen aus der Tiefe auch: 3–4 Kilometer Gestein sind eine lange Reise. Der größte Teil der Energie „verbraucht“ sich auf dem Weg nach oben. Bis die Welle an der Oberfläche ankommt, ist nur noch ein winziger Bruchteil übrig.

Gemessene Scherdehnungsamplituden an der Oberfläche: bis 10 (Csuka et al. 2024). Zum Vergleich: nichtlineares Bodenverhalten setzt erst bei Werten deutlich darüber ein. Der Untergrund reagiert also praktisch linear auf diese Mikrobeben.

Warum die Tiefe entscheidend ist: Seismische Wellen breiten sich durch das Gestein als P- und S-Wellen aus. Auf dem langen Weg von ~3–4 km bis zur Oberfläche verlieren sie durch Materialdämpfung einen erheblichen Teil ihrer Energie. Das ist keine Eigenschaft Bayerns speziell, sondern physikalische Konsequenz der Reservoirtiefe — aber in Bayern fällt sie besonders günstig aus, weil andere Regionen mit flacheren Reservoiren (z.B. Oberrheingraben) diesen Dämpfungsvorteil nicht haben.

Steifigkeit des Bodens

Besonders in und um München ist der Boden besonders steif. Aber was bedeutet das genau?

Der Untergrund von München ist bautechnisch vergleichbar mit einer massiven Holzplatte – nicht mit einem Trampolin. Weicher Boden würde Erschütterungen verstärken, ähnlich wie ein Sprungbrett jede kleine Bewegung aufschaukelt. Der Münchner Boden dagegen „schluckt“ Erschütterungen eher, als dass er sie weiterleitet. Erstmals wissenschaftlich gemessen an drei Stellen (Hauptbahnhof, Pasing, Freiham) – mit durchweg ähnlichen, für bayerische Verhältnisse typischen Werten.

Abb. 68a – Profile an Hauptbahnhof, Pasing, Freiham (zeigt die Ähnlichkeit zwischen den Standorten)

Abb. 68b – Vergleich intrusive vs. nicht-intrusive Verfahren am Standort Freiham (belegt die Messqualität)

Die Abbildungen zeigen, wie sich die Steifigkeit des Untergrunds in München mit der Tiefe verändert. Gemessen wird dies über die sogenannte Scherwellengeschwindigkeit (Vs): Je höher die Geschwindigkeit, desto steifer und fester ist der Boden.

In allen dargestellten Messungen (links) ist zu erkennen, dass die Scherwellengeschwindigkeit mit zunehmender Tiefe deutlich ansteigt. Das bedeutet: Die oberen Bodenschichten sind weich und locker, während der Untergrund in größerer Tiefe zunehmend dichter und stabiler wird.

Besonders im oberen Bereich (bis etwa 20–30 m Tiefe) dominieren lockere Sedimente aus dem Quartär (z. B. Kies, Sand und Ton), die vergleichsweise geringe Steifigkeiten aufweisen. Darunter folgen ältere, stärker verfestigte Schichten (Tertiär), in denen die Geschwindigkeiten deutlich höher sind.

Die rechte Abbildung zeigt zusätzlich, dass verschiedene Messmethoden zu ähnlichen Ergebnissen kommen und bestätigt damit die Zuverlässigkeit der Daten. Gleichzeitig wird deutlich, wie die unterschiedlichen Bodenarten (z. B. Kies, Sand, Ton) die Steifigkeit beeinflussen.

Der Münchener Untergrund ist oben weich und heterogen, wird aber mit der Tiefe deutlich steifer und tragfähiger – ein entscheidender Faktor für Bauprojekte und die Nutzung von Geothermie.

Wie werden Spannungen überwacht?