Fachbereich GEOPHYSIK
Seismik
Durch die Nutzung seismischer Wellen, erzeugt durch Hammerschläge oder Kleinsprengungen, können hilfreiche Daten über den Aufbau des Untergrundes gewonnen werden.
Dazu gehören:
- Bestimmung der Mächtigkeit von Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung
- Kartierung des Stauerreliefs (z.B. für Trinkwassererschließung, Geothermie)
- Kartierung vertikaler Diskontinuitäten und Störungen (z.B.Trassenbau und Kluftkartierung)
- Kartierung der Festgesteinsoberkante
- tomographische Erkundung von Hohlräumen, Hangrutschungen und Baugrund
Geoelektrik
Mittels kleinen elektrischen Strömen, die über Elektroden in den Boden eindringen, können wertvolle Informationen über die Bodenbeschaffenheit gewonnen werden. Verschiedene Messanordnungen (z.B. Schlumberger, Wenner, Dipol-Dipol) gewähren die Möglichkeit, aus den Messungen des scheinbaren spezifischen Widerstands und deren Modellierung, zwei- und dreidimensionale Karten von Widerstandsverteilung und daraus Schichtenfolge und Schichtmächtigkeit zu erstellen. Dafür werden unter Anderem folgende Methoden angewandt:
- Geoelektrische Tiefensondierung (GTS)
- Geoelektrische Widerstandskartierung
- Geoelektrische Tomographie z.B. Tracerbeobachtung mit geoelektrischer Spezialanordnung
- Mise à la masse Lokalisierung von Quellzuflüssen und Kartierung von Karstverläufen
- Geoelektrische Fließrichtungs- und Fließgeschwindigkeitsbestimmung in der unmittelbaren Umgebung von Grundwassermessstellen
Magnetik und Elektromagnetik
Wir benutzen zwei Verfahren, um über Variationen des Erdmagnetfeldes Informationen über den Untergrund im Allgemeinen, im Speziellen aber über Störkörper im Untergrund bis ca. 6 m Tiefe zu erlangen. Diese sind:
Magnetik
Profil- und flächenhafte Messung von Anomalien des erdmagnetischen Feldes und dessen vertikalen Gradienten. Berechnung von Modellen der Tiefe und Ausdehnung eines Störkörpers. Zum Aufsuchen von z.B. ehemaligen Tanks, archäologischen Fundstätten oder Rüstungsaltlasten.
Elektromagnetik
In die elektromagnetischen Verfahren der Geophysik werden alle Methoden eingeordnet, in denen die Wechselwirkung von künstlichen oder natürlichen elektromagnetischen Wellen mit der Erde beobachtet und ausgewertet werden. Durch berührungslose Messungen kann im Gelände ein hoher Messfortschritt erreicht werden, da Profile schnell abgegangen werden können. Außerdem sind je nach Aufgabenstellung Messungen in unterschiedlichen Frequenzbereichen möglich, um eine teufenfokussierte Auswertung zu erreichen. Diese Methoe verhilft zu Erkenntnissen des Untergrundaufbaus (z.B. Verfüllungsbereich einer Grube mit Schlamm), als auch zu Störkörpern im Boden.
Bohrlochmessung
Bei der Bohrlochmessung werden über eine Seilwinde mit Metrierung und Datenkabel Messonden in ein Bohrloch (z.B. Brunnen, Tiefbohrung) befördert, um Daten über die Bohrung und eventuelle Grundwässer zu erhalten. Einige Anwendungsbeispiele sind:
- Messung von physikalischen Parametern des Bohrloches und der durchteuften Formation mit Bohrlochsonden vor und nach dem Ausbau
- Qualitative und quantitative Auswertung hinsichtlich brunnenbautechnischer, geologischer und hydrogeologischer Zielgrößen
- Bestimmung der Schichtfolgen, insbesondere Unterscheidung von Ton- und Sandschichten durch Messung der natürlichen Gamma-Strahlung (GR) und des Eigenpotentials (SP)
- Direkte Messung physikalischer Gesteinsparameter zur Eichung und Kalibrierung der aus der Oberflächenmessung gewonnenen Daten (Geoelektrik, Refraktionsseismik)
- Lokalisierung von Zu- und Abflusszonen, Kluftzonen
- Quantitative Bestimmung von Zu- und Abflussmengen
- Messung von Salinität und Temperatur des Wassers
- Porosität des durchteuften Gesteines
- Beweissicherung im Ausbau; Nachweis der Zementierung mit Monazitsand oder Magnetitpulver
Die unterschiedlichen geophysikalischen Untersuchungsmethoden finden u. a. bei folgenden Aufgabenstellungen Anwendung:
Grundwasser
- Optimierung von Bohransatzpunkten bei der Trinkwassererschließung
- Ermittlung von Aquifermächtigkeit, Stauerrelief und -tiefe in Lockersedimenten
- Ermittlung von Permeabilitätsunterschieden im Aquifer
- Direktnachweis des Grundwasserspiegels
- Ermittlung des Einzugsgebietes von Trinkwasserbrunnen
- Kartierung fossiler Flussläufe
- Bestimmung von Fließrichtung und -geschwindigkeit durch Tracer-Beobachtung
Altlasten
- Erkundung und Abgrenzung von Altlasten und Deponien
- Deponiemächtigkeiten
- Grundwasserkonatmination
- Kartierung von Verdachtsflächen
- Ortung von Metallfässern, Eisenschrott und metallischen Leitungen
- Ortung von Rüstungsaltlasten und Kampfmittel
Deponiestandorte
- Nachweis geologischer Barrieren
- Dichtigkeitsnachweis künstlicher Barrieren und Deckschichten
Inhomogenitäten
- Kartierung tektonischer Störungen (Klüfte, Verwerfungen, Zerrüttungszonen)
- Kartierung von Hohlräume in Karstgesteinen
- Abgrenzung kristalliner Gesteinskörper unterschiedlicher Zusammensetzung
Lagerstätten
- Prospektion von Kreide-, Ton- , Kieslagerstätten
Baugrund
- Bestimmung der Grenze Lockergestein / Grundgebirge
- Direktnachweis des GW-Spiegels
- Nachweis von Kluft- und Schwächezonen
- tomographische Baugrunduntersuchungen
- Versickerfähigkeit des Bodens
Archäo- und Ingenieurgeophysik
- Archäomagnetik
- Hohlraumkartierung im Bergbau, beim Tunnelbau
- Schwächezonen im Gebirge
- Reißbarkeit von Festgestein
- Dynamisches Schubmodul, Elastizitätsmodul und Erdungswiderstand für Windkraftanlagen
- Erdwiderstand für Korrosionsschutz von Pipelines
