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Tiefengeoelektrik

Die Tiefengeoelektrik stellt eine Besonderheit des Instituts dar. Bereits seit den 70er Jahren wurden zahlreiche Schlumberger-Sondierungen vermessen, um für verschiedene geologische Fragestellungen Hinweise über die elektrischen Eigenschaften des tiefen Untergrundes zu geben. Die für die bis 5km reichenden Halbauslagen nötigen Signale werden durch eine eigens entwickelte Hochstromquelle produziert, die in der Lage ist, bis 40A einzuspeisen.

Alternativ zu den klassischen Sondierungen können großskalige Dipol-Dipol-Experimente Informationen über den dreidimensionalen Aufbau des Untergrundes liefern. Dabei erfolgen Stromeinspeisung und Spannungsmessung durch Dipole begrenzer Länge, aber großen Abständen bis zu mehreren km. Die Messung der Signale erfolgt dabei kontinuierlich mit Hilfe von Datenloggern, z.B. der von der Universität Frankfurt entwickelten Geolore. Um die Aufzeichnungen auszuwerten, wurden leistungsfähige Algorithmen zur Widerstandsbestimmung aus Strom- und Spannungszeitreihe entwickelt.

Für die Erstellung von 3D-Modellen werden leistungsfähige Modellierungs- und Inversionsverfahren auf der Basis von Finiten Differenzen und Finiten Elementen eingesetzt und weiter entwickelt. Durch synthetische Modelle und Sensitivitätsstudien wird das Verständnis der gemessenen Anomalien und ihr Auflösungsvermögen definiert. Besondere Berücksichtigung erfährt dabei die Berechnung des scheinbaren spezifischen Widerstandes als (makroskopischer) Tensor mit Hilfe von je zwei Einspeisungs- und Messrichtungen.

Das Institut kooperiert dabei eng mit den Universitäten in Leipzig und Frankfurt, die wertvolle Erfahrungen in der Tiefengeoelektrik gemacht haben.

Messkampagnen

Cuxhaven-Bremerhavener Rinne

Die erste Messkampagne wurde im Frühjahr 2006 im Gebiet der Cuxhaven-Bremerhavener Rinne im Rahmen der Doktorarbeit von Jörn Schünemann durchgeführt. Ziel war die Erkundung der Sedimentverteilung innerhalb und außerhalb der dort vorhandenen und im BurVal-Projekt untersuchten quartären Rinne. Dazu wurden an 21 Stationen mit je 3 Messrichtungen die Signale von knapp 30 Einspeisungen registriert. Zentraler Punkt in der Methode ist eine entwickelte Zeitbereichsmethode auf Basis einer Ausgleichsrechnung. Die Auswertung gibt Aufschluss über die Verteilung von Tonen, Süß- und Salzwasser in einem Tiefenbereich, der die aerogeophysikalischen Messungen nach unten hin ergänzt. Die Dissertation ist in den Endzügen und die Ergebnisse der methodischen Weiterentwicklung, aber auch der geologischen Interpretation, wurden und werden international publiziert. Details

Kinzig-Tal

Ähnliche Aufstellungen wie im vorigen Projekt wurde im Herbst 2006 unter Leitung der Universität Frankfurt im Rahmen von Messungen im Bereich der Kinzigtalsperre (zwischen Frankfurt und Fulda) realisiert. Ziel  war die Erkundung von Störungszonen in diesem zwischen Vogelsberg und Spessart befindlichen Gebiet. Dabei wurden, auch im Hinblick auf ein mögliches Projekt zur Untersuchung von Störungzonen unter dem Balaton-See in Ungarn, erstmalig Unterwasser-Stationen erfolgreich betrieben. Die Auswertung im Rahmen der Doktorarbeit von Thomas Agricola (Universität Frankfurt) ist noch nicht vollständig abgeschlossen. Anders als im Cuxhaven-Projekt werden hier Frequenzbereichsmethoden untersucht. Details

Hoher Vogelsberg

Der Vogelsberg ist der einzige Schildvulkan und zugleich das größte Basaltmassiv Europas. Ziel der Messkampagne im Sommer 2008 war ein möglicher endogener Lavadom am Rand der Caldera. Dazu wurden 21 Empfänger-Stationen mit 2 oder 3 Mess-Richtungen aufgebaut. An 13 Senderstationen wurden in 2 senkrechte Richtungen Ströme bis 30A eingespeist. Zum ersten Mal konnte eine vorhandene Bohrung, die 300m tiefe Forschungsbohrung Eschenwald, zur Einspeisung genutzt werden. Die Auswertung, ebenfalls durch Thomas Agricola (Uni Frankfurt), dauert noch an, hat aber schon erste interessante Ergebnisse geliefert. Details

 

Projektleitung

Dr. Thomas Günther
+49 (0)511 643-3494

Projektgruppe

Michael Grinat
Wolfgang Südekum
Robert Meyer

Ehemalige Mitarbeiter

Thomas Agricola
Jörn Schünemann

Produkte & Publikationen

des Projekts

Partner

Prof. Andreas Junge (Goethe-Universität Frankfurt)

Dr. Christina Flechsig, Dr. Claudia Schütze (Universität Leipzig)

Ein Projekt aus dem Arbeitsbereich Methodische Entwicklungen in der Geoelektrik