Oberflächennahe Erkundung

Geoelektrische und elektromagnetische Verfahren eignen sich sehr gut zur Erkundung der obersten Zentimeter bis 100 m des Untergrundes und werden daher für vielfältige Anwendungen eingesetzt, z.B. zur Ermittlung geologischer Strukturen, für Fragestellungen in der Hydrogeologie, der Ingenieur- und Umweltgeophysik, der Archäologie und der Landwirtschaft sowie der Bodenkunde.

Kontinuierliche Geoelektrik

Kapazitiv angekoppelte Geoelektrik mit dem Ohmmapper

Der OhmMapper ermöglicht durch kapazitive Ankopplung an den Untergrund eine kontinuierliche Erfassung des spezifischen elektrischen Widerstandes. Die bisherigen Ergebnisse zeigen, dass er zur Erkundung des oberflächennahen Bereichs bis etwa 15-20 m Tiefe gut geeignet ist und damit eine sinnvolle Ergänzung - insbesondere auch zu Georadarmessungen - darstellt. 

Unterwassermessungen mit einem Geoelektrik-Streamer

Die Erkundung der Untermeerischen Sedimentschichten ist von großer Bedeutung für die Küstenforschung, aber auch für die industrielle Verlegung von Kabeln oder den Ausbau von Schiffahrtswegen. Der spezifische elektrische Widerstand ist dabei ein Schlüsselparameter zur Ansprache der Sedimentarten. Im Institut wurde eine Messmethodik auf der Basis eines Geoelektrik-Streamers für den Einsatz im flachen Küstenbereich entwickelt (s. Technische Entwicklung). In Kooperation mit der Universität Greifswald konnten so bereits erste Profile vermessen und mit modernen Methoden ausgewertet werden.

Untersuchung von Ackerflächen mit beweglichen Elektroden

Die Bestimmung von Bodenarten und ihrem Schichtenaufbau ist von immenser Bedeutung für die moderne Präzisionslandwirtschaft. Auch hier ist die elektrische Leitfähigkeit ein wichtiger Parameter. Um große Flächen routinemäßig untersuchen zu können, wurde am Leibniz-Institut für Agrartechnik in Bornim ein fahrbarer Elektrodenträger mit Rollelektroden gebaut. Mit Hilfe von speziell angepasster Software kann ein dreidimensionales Schichtenmodell des Untergrundes errechnet werden.

Transienten-Elektromagnetik (TEM)

Bei der Transienten-Elektromagnetik handelt es sich um eine aktive elektromagnetische (EM) Methode im Zeitbereich. Durch eine Sendesschleife wird ein primäres EM-Feld in den Untergrund induziert. Das sekundäre EM-Feld wird mittels einer Empfangsspule als mit der Zeit abklingende Spannung (Transient) gemessen. Der Transient spiegelt in seinem Verlauf die Eigenschaften der Widerstandsverteilung im Untergrund wider. Die Erkundungstiefe reicht von einigen Metern bis zu einigen hundert Metern. Anwendungsgebiete sind neben der Erzerkundung auch die Grundwassererkundung. Eine ausführliche Beschreibung der Methode, sowie Anwendungsbeispiele finden sich auf den Seiten der BGR.

Georadar

Das Georadar ist ein Verfahren zur schnellen und hoch auflösenden Erkundung des oberflächennahen Untergrunds. Zum einen wird es zur Strukturerkundung z.B. von Küstensedimenten, Torfvorkommen oder Salzstöcken  verwendet. Weitere Anwendungsgebiete sind die Ortung archäologischer Objekte  im Untergrund  und neuerdings auch die Ortung von Landminen. Des Weiteren können auch Stoffparameter abgeleitet werden, wie z.B. die Bodenfeuchte oder der Tongehalt von Böden, die wiederum wichtige Größen zur Beantwortung hydrologischer oder landwirtschaftlicher Fragestellungen sind.

Erkundung in Salzbergwerken
In dem vom BMBF geförderten Verbundprojekt Salinargeophysik wurden geophysikalische Methoden zur Erkundung von Salzlagerstätten methodisch verbessert sowie Auswerteverfahren zur kombinierten Interpretation der Ergebnisse entwickelt. Ziel ist es, die geologische Barriere von Endlagern und Untertagedeponien zur erkunden und mögliche Problemzonen wie z.B. Salzlösungsvorkommen zu erkennen. Das Institut war für die Teilprojekte Georadar, Elektromagnetik und qualitative Charakterisierung verantwortlich. 

Humanitäres Minenräumen
Zur Suche von vergrabenen Landminen werden meist Metalldetektoren oder in neuerer Zeit auch das Georadar eingesetzt. Sie werden jedoch häufig durch den Boden in ihrer Funktionsweise beeinträchtigt. Ziel des vom BMVg finanzierten Projektes ist es, die für die jeweilige Untersuchungsmethode relevanten physikalischen Bodeneigenschaften quantitativ zu beschreiben und deren Einfluss auf die Detektierbarkeit von Landminen zu untersuchen.

Untersuchungen im Raum Cuxhaven

Geoelektrische Multielektrodenmessungen sind ein modernes und leistungsfähiges Verfahren zur Kartierung oberflächennaher Strukturen. Im Rahmen der Dissertation von Mohamed Attwa wird untersucht, ob lokale Strukturen im Marschgebiet bei Cuxhaven, z.B. Bereiche mit erhöhten Tongehalten oder kleinräumige Rinnenstrukturen in den obersten 20 m des Untergrundes, mit der 2D- und der 3D-Geoelektrik erfasst werden können. Neben den erforderlichen geoelektrischen Messungen, die u.a. im Rahmen von zwei laufenden Diplomkartierungen im Studiengang Geowissenschaften an der Leibniz Universität Hannover durchgeführt werden, erfolgen systematische Modellstudien.