Salinargeophysik III

Vom BMBF ist das Verbundprojekt Universelles integriertes geophysikalisches Mess- und Auswerteinstrumentarium zur Charakterisierung von Problemzonen im Salinar (Salinargeophysik III) gefördert worden, in dem die Teilprojekte Elektromagnetik, Georadar und Quantitative Charakterisierung von Problemzonen im GGA-Institut angesiedelt waren. Die geoelektrischen Messungen wurden von der Universität Leipzig übernommen, die Seismik von der KUTEC Sondershausen und das Sonar vom Fraunhofer Institut für zerstörungsfreie Prüfverfahren in Dresden.

Bereits in zwei Vorgängervorhaben ist für die Detektion und Charakterisierung von Problemzonen in der geologischen Barriere von Endlagern und Untertagedeponien in Ansätzen ein komplexes Mess- und Auswerteinstrumentarium entwickelt worden. Im aktuellen Vorhaben sollte der Übergang von der bisherigen qualitativen, d. h. vor allem visuellen, Beurteilung der Ergebnisse der Einzelverfahren zur quantitativen Charakterisierung von Problemzonen im Salinar erreicht werden. Mit dieser Vorgehensweise sollten aus den Daten verschiedener Messmethoden Anomaliemuster herausgearbeitet werden, die zur Erkennung, Bewertung und Behandlung von geologisch bedingten Problemzonen, insbesondere von Salzlösungsvorkommen im Salzgestein, herangezogen werden können.

Dazu wurden die Verfahren Geoelektrik, Georadar, Elektromagnetik, Seismik und Sonar an den neuen Untersuchungsstandorten Sollstedt und Teutschenthal  eingesetzt.

Aus den EM-Messungen lassen sich keine geologisch relevanten Schlussfolgerungen ableiten, da die Daten in den beiden untersuchten Standorten  infolge metallischer Einbauten stark gestört waren und daher bei der kombinierten Auswertung keine Berücksichtigung fanden.

Anhand der Georadarergebnisse konnten für beide Standorte Modelle erstellt werden, die an einigen Stellen Hinweise auf mögliche Problembereiche geben. Daneben konnten geologische Schichtgrenzen und mögliche Auflockerungszonen ausgewiesen werden. In Abb. 1 ist im unmittelbaren Bereich der Laugenstelle eine Änderung der Reflexionseigenschaften zu beobachten.

Für die Georadarmessungen wurden hauptsächlich kommerzielle GSSI-Antennen mit verschiedenen Frequenzen benutzt. In Abb. 2 sind Messergebnisse mit mehreren Frequenzen aus dem Untersuchungsstandort Sollstedt gezeigt.

Daneben wurden speziell angefertigte widerstandsbedämpfte Dipole, sog. Wu-King-Antennen, eingesetzt. Mit ihnen lassen sich kürzere Einzelsignale erzielen, wodurch die Auflösung erhöht wird.

Die in den Parallelvorhaben Geoelektrik, Seismik, Sonar und Geologie gewonnenen Ergebnisse wurden mit denen des Georadars verknüpft. Durch die Anwendung der multivariaten statistischen Lernmethoden SVM (Support-Vektor-Maschinen) und ANN (Artificial Neuronal Network) auf alle geophysikalischen Messergebnisse sollte die quantitative Charakterisierung von Problemzonen  (insbesondere von Salzlösungsvorkommen im Salzgestein) ermöglicht werden. Damit wurden bessere Resultate erzielt als mit der früher angewendeten univariaten Methode. Insgesamt betrachtet, lassen sich durch Anwendung der Mustererkennungsmethoden Anzeichen für Anomalien verdichten, die in den Ergebnissen der Einzelmethoden nicht eindeutig zuzuordnen wären oder nur andeutungsweise vorhanden sind (vgl. Abb. 3). Die Daten der Einzelverfahren (gemeinsam überdeckter Bereich ca. 150 m) weisen auf einige übereinstimmende aber keine zwingend notwendig interpretierbaren anomalen Bereiche hin. Um Profilkoordinate -50 m deutet sich eine Anomalie an, die aber erst unter Einbeziehung aller Daten als solche untermauert werden kann.