Geologie und virtueller Raum

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1 Geologie und virtueller Raum Zusammenfassung Die Stadt Wien lässt für das gesamte Stadtgebiet ein hydrogeologisches Modell erstellen. Mit dieser Aufgabe ist das Technische Büro für Geologie der WGM Wiener Gewässer Management Gesellschaft mbh betraut. Es werden die Bohrprofile aus dem Baugrundkataster der Stadt Wien unter einheitlichen geologischen Standards analysiert und interpretiert. Jährlich wird ein anderes Teilgebiet der Stadt untersucht. So entsteht ein digitales 3D-Modell der Untergrund- und Grundwassersituation des gesamten Wiener Stadtgebietes. Wien liegt geologisch betrachtet am Westrand des Wiener Beckens und das 2010 bearbeitete Teilgebiet, Unterlaa am Südrand von Wien, auf dem Leopoldsdorfer Bruchsystem. Durch die dort vorhandenen tektonischen Abschiebungen liegt die östliche Beckenbasis um bis zu m abgesenkt vor. Um die komplexen, räumlichen Verhältnisse synoptisch darstellen zu können wurde ein 3D-Modell des tieferen Untergrundes erstellt und mit Blick auf die Land-Art Kunst ästhetisiert und animiert. Für die räumliche Auswertung und Darstellung wurde GIS-Software verwendet (ArcInfo), für die nachträgliche Videobearbeitung der Windows Movie Maker. 1 Motivation Im Zuge der Interpretation der Bohrprofile unter genetischen Gesichtspunkten werden die einzelnen Schichten räumlich mit Geo-Information-Systemen (GIS) bearbeitet. Neben der klassischen Plandarstellung wird die räumliche Darstellung am Bildschirm verwendet, um einerseits die Interpolationsergebnisse visuell rasch überprüfen zu können, aber auch um andererseits die räumlichen Bezüge synoptisch darzustellen und in ihrer Gesamtheit besser verstehen zu können. So können auch komplexere, geologische Verhältnisse einem breiten Publikum verständlich gemacht werden. Neben dem Sprichwort ein Bild sagt mehr als Worte kann für eine 3D-Visualisierung behauptet werden: eine Animation sagt mehr als Bilder. Die Visualisierung des Leopoldsdorfer Bruchsystems bietet die Gelegenheit virtuell in größere Tiefen unter das Stadtgebiet vorzudringen. Die hydrogeologische Wirksamkeit des Bruchsystems ist für die Stadt Wien von besonderer Bedeutung, da westlich des Bruches Thermalwasser für die Therme Oberlaa wirtschaftlich genutzt wird. Anlass für die Ästhetisierung dieser geologischen Ergebnisse war ein Symposium an der Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Kunst: Hallo Irrgast (BOKU, Okt. 2010, Wien), bei dem Ausnahmegäste in Wissenschaft, Kunst und Gesellschaft unter dem Motto Wissenschaft und Kunst beflügeln einander. Dazu müssen sie gelegentlich (ent)gegenfliegen, ihr angestammtes Gebiet verlassen oder zumindest die Grenzen aufmachen vortrugen.

2 2 2 Das Leopoldsdorfer Bruchsystem im Süden von Wien Das NNO-SSW streichende Leopoldsdorfer Bruchsystem hängt mit der Entstehung des Wiener Beckens als Zerrungsbecken (Pull Apart) zusammen. Es streicht von Süden kommend (Bereich Ebreichsdorf in Niederösterreich) bei Unterlaa in das Wiener Stadtgebiet ein. Am Südrand Wiens trennt es eine Hochscholle im Westen (die Leopoldsdorfer Platte) von einer Tiefscholle im Osten (die Schwechat Mulde). Die Störungsflächen versetzen miozäne Sedimente treppenartig und verkippen sie. Als Leopoldsdorfer Bruch wird in dieser Bearbeitung die Bruchfläche bezeichnet, die Unterpannon gegen Oberpannon versetzt (siehe Abb. 1). Die Beckenbasis der Hochscholle liegt ca. 370 m, die der Tiefscholle ca m unter Gelände. Abb. 1: Ein West-Ost-Längenschnitt durch Wien zeigt den Wechsel von der Hochscholle im Westen über das Leopoldsdorfer Bruchsystem zur Schwachat Mulde im Osten. (10-fach überhöht; modifiziert nach MA 45 (2001): Schutz von Tiefengrundwässern in Wien; Büro NOWY und Gruppe Wasser i. A. der MA 45). Die Störungsflächen des Bruchsystems konnten durch die WGM oberflächennah durch die Auswertung von Bohrungen sowie von an die Universität Wien in Auftrag gegebenen Geoelektrikprofilen verifiziert werden. Der Leopoldsdorfer Bruch manifestiert sich als mit quartärem Denudationsmaterial aufgefüllte morphologische Senke auf der Miozänoberfläche. Weiters liegt mit Einsetzen des Bruchsystems rezenter Bachschotter abgesenkt vor. Beides sind starke Hinweise für rezent aktive Tektonik, die vermutlich als rezent aseismisches Kriechen zu bewerten sind. Vier Brüche konnten als bis in den oberflächennahen Bereich wirksam eingestuft werden. Neben den oberflächennahen Aufschlüssen lagen der WGM Kenntnisse über den tiefen Untergrund durch insgesamt 60 Bohrungen mit genügender Tiefe (davon 21 Tiefbohrungen der OMV AG bis zu m Tiefe) und Seismikprofile der OMV AG vor.

3 Geologie und Raum 3 Zur Modellerstellung wurden die oberflächennahen Ausbisslinien und die punktuellen Informationen der OMV-Tiefbohrungen räumlich ausgewertet und die Schicht- und Störungsflächen in Zusammenschau aller vorliegenden Daten als TIN 1 erstellt (siehe Abb. 2). Abb. 2: Links: Die modellierten Schichtflächen (hell) und Bruchflächen (dunkel) in Zusammenschau mit den Seismik-Profilen SV8602L und SV 8701; rechts: Verlauf einer Bruchfläche im Vergleich mit einem Geoelektrikprofil. 3 Land Art von Robert Smithson Robert Smithson ( ) war ein amerikanischer Land Art Künstler, der sich stark von den Geowissenschaften inspirieren ließ. Die Land Art entstand in den sechziger Jahren in den USA. Künstler und Künstlerinnen gestalteten natürlichen aber auch industriell veränderten Landschaftsraum und machten ihn zu künstlerischem Gestaltungsmaterial. Das Hauptwerk von Robert Smithson ist Spiral Jetty. Diese 1970 im Great Salt Lake in Utha aus Steinen und Erde geschüttete Spirale gilt als Ikone der Land Art Kunst. Die immer noch existierende Spiral Jetty ist ca. 450 m lang und 4,5 m breit, das Erdmaterial von roten Algen und Salzkristallen überzogen. Die Spiralform rekurriert auf schraubenförmige Gitterversetzungen von Salzkristallen. Das Kunstwerk besteht aus einem flachen Damm, der vom Ufer des Sees ausgeht und sich dann im Gegenuhrzeigersinn zu einer Spirale zusammenrollt. Smithson konstruierte das Objekt bei extrem niedrigem Wasserstand, normalerweise ist sie überflutet und nur aus dem Flugzeug sichtbar (Abb. 1, Mitte). Smithson setzte sich in seinen Schriften mit der Beziehung zwischen Kunstwerk und Umfeld auseinander. Er entwickelte eine Theorie über sites und nonsites. Site ist der 1 Triangulated Irregular Network Unregelmäßiges Dreiecksnetz. Dabei werden Flächen in der Art aufgebaut, dass aus jeweils drei benachbarten Punkten dreieckige Teilflächen gebildet werden.

4 4 reale Ort in der Landschaft, während nonsite die Abstraktion des realen Ortes an einem beliebigen Ort ist, zum Beispiel in einer Galerie oder einem Museum. Beispiel einer site ist die Spiral Jetty, während nonsites aus Fotografien bestehen können, die in einer Galerie ausgestellt werden und in deren unmittelbaren Nachbarschaft sich Dinge oder Elemente befinden, die von dem fotografierten Ort stammen, wie zum Beispiel Steine, Muscheln oder Sand. Aus Elementen seiner Kunstorte in der Landschaft (sites) konstruierte er auf diese Weise Objekte in Galerien (nonsites). 4 Geologie und virtueller Raum Geowissenschaftlich inspirierte Kunst wurde von der WGM herangezogen um geowissenschaftliche Ergebnisse zu ästhetisieren. Angelehnt an Spiral Jetty von Robert Smithson dreht sich eine Spirale in das geologische Modell von Unterlaa. Der Blick führt entlang einer 14,5 km langen, dreidimensionalen Spirale m tief in den Untergrund. Dabei spiegelt sich Smithsons Dialektik der site und nonsite wider: Die reale site Unterlaa liegt im Süden Wiens, die nonsite in Form der virtuellen Reise am Bildschirm. Überträgt man die reale site Unterlaa in den virtuellen Raum und definiert sie in Form des kartografischen Bezuges (Orthofoto und digitales Geländemodell), so erstreckt sich die nonsite im Modell durch die Projektion der site auf die Spirale in den Untergrund. Die Abbildung realer Objekte (Häuser, Straßen, Felder) auf der Spirale ermöglicht einen räumlichen Bezug zwischen Orten an der Oberfläche und geologischen Strukturen im Untergrund (Abb. 3, rechts). Abb. 3: Links: Teilsegmente der Spirale; Mitte: Spiral Jetty (Smithson, 1970; Bild: Soren Harward, 2005); Rechts: Virtuelle Spiral in das Leopoldsdorfer Bruchsystem. 5 Geometrische Umsetzung und Visualisierung Die rechtsdrehende, symmetrische Spirale mit vier Umdrehungen wurde mit einem Grafikprogramm erstellt, anschließend auf die Lage des geologischen Modells georeferenziert und der Linienzug als 3D-Polylinie in ArcMap umgesetzt. Analog wurde der innere Spiralumlauf erzeugt. Anschließend sind die 3D-Polylinien in 180 umfassende Segmente gesplittet sowie die einzelnen Teilabschnitte in ein TIN flächig umgewandelt worden. Die segmentweise Umwandlung der Spiralabschnitte ist notwendig, da ArcInfo nur eine 2.5-

5 Geologie und Raum 5 dimensionale Bearbeitung zulässt, und bei der Umwandlung in TIN-Flächen statt einer Dreiecksbildung von der äußeren zur inneren Spirale eine kegelhafte Flächenbildung der Umhüllenden stattfand. Die Spirale setzt sich aus insgesamt neun aneinander anschließenden Teilsegmenten zusammen (Abb. 3, links), die sich durch die geologischen Modelldaten (Schicht- und Störungsflächen) windet (Abb. 3, rechts). Die Visualisierung wurde mit ArcScene und ArcGlobe aus drei aufeinander abgestimmten Szenen erstellt: 1. Ein Flug entlang der Spirale in den Untergrund gefolgt vom geologischen Schichtaufbau 2. Ein Flug durch das gesamte Wiener Becken 3. Ein Flug in den Weltraum mit Sicht auf den Erdglobus Um die einzelnen Orthofotos, Spiralsegmente, Störungen, Schichten, Bohrungen, Gebäude, Straßen und einen Gewässerverlauf individuell ein und ausblenden zu können wurden insgesamt 76 Layer verwendet. Zusätzlich ist zum Größenvergleich das gesamte Wiener Becken (von Gloggnitz im Südwesten bis Uherske Hradiste in Tschechien im Nordosten) auf Grundlage einer geologischen Strukturkarte der Beckenbasis (GEOLOGISCHE BUNDESANSTALT, 1993) für Szene zwei in ein Modell überführt und ein digitales Höhenmodell (SRTM-Szene) so angepasst worden, dass ein Einblick und Durchflug in und durch das Wiener Becken möglich ist. Die Darstellung der SRTM-Szene mit einer Ausdehnung von rund 600 x 400 km bietet die Möglichkeit eines Größenvergleiches beim Flug in das Weltall und der Globendarstellung der Erde (Szene drei). Abb. 4: Bildausschnitt aus der Animation Das Leopoldsdorfer Bruchsystem am Südrand von Wien (WGM, 2010). Mein Blick schwankte, der Magen drehte sich, ich stand auf einem geologischen Bruch, der in mir rumorte. 2 2 aus: Robert Smithson: The Spiral Jetty

6 6 6 Literatur BOKU (2010): Symposium Hallo Irrgast, Okt. 2010: DECKER, K.; HINSCH, R.; PERESSON, H. (2004): Active tectonics and Quaternary basin formation along the Vienna Basin Transformation fault. Quaternary Science Reviews GEOLOGISCHE BUNDESANSTALT (1993): Wiener Becken und angrenzende Gebiete. Strukturkarte Basis der tertiären Beckenfüllung, 1: Autoren: Kröll, A. und Wessely, G. HINSCH, R., DECKER, K., WAGREICH, M. (2005): A short review of environmental Tectonics of the Vienna Basin and the Rhine Graben area; ÖGS, Austrian Journal of Earh Sciences, an International Journal of the Austrian Geological Society ÖGS, Volume 97, HOBBS, R. (1982): Robert Smithson A Retrospective View; Katalog des Wilhelm Lehmbruck Museums Duisburg; Verlag Walther König, Köln. JANK, M., GRUPE, S., PAYER, T. (2011): Das Leopoldsdorfer Bruchsystem am Südrand von Wien. Wissenschaftsbericht 2010 der Stadt Wien. MA 45 (2001): Schutz von Tiefengrundwässern in Wien. Grundlagen für eine wasserwirtschaftliche Rahmenverfügung; Büro NOWY und Gruppe Wasser i. A. der MA 45 (unveröffentlicht). SCHMIDT, E.; VÖCKLER, K. (HRSG) (2000): Robert Smithson: Filme, Texte, Zeichnungen", (anlässlich der Ausstellung in der Kunsthalle Wien, Nov bis Feb. 2001); Verlag Walther König, Köln. SMITHSON, R.: The Spiral Jetty; in: György Kepes (Hrg.), Arts of the Environment, New York, SPIRAL JETTY auf Google maps (April 2011) unter: &aq=&sll=41.43, &sspn=0.0062,0.0096&ie=UTF8&t=k&ll= , &spn= , &z=17 SRTM (USGS): Download unter: WESSELY, G (1983): Zur Geologie und Hydrodynamik im südlichen Wiener Becken und seiner Randzone. Mitt. Österr. Geol. Ges., Band 76, S , Wien. WESSELY, G (1993): Der Untergrund des Wiener Beckens. In: Brix, F. & Schulz, O. Hrsg. (1993): Erdöl und Erdgas in Österreich, Verlag Nat. Hist. Museum Wien und F. Berger, Horn, WESSELY, G.: (2006): Niederösterreich. Geologie der österreichischen Bundesländer, Geol. B. A, Wien. WGM (2010): Das Leopoldsdorfer Bruchsystem am Südrand von Wien Animation unter

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