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DPMA erteilt LIAG das Patent auf eine Messzelle zur Bestimmung komplexer elektrischer Eigenschaften von Gesteinen

Forschende innerhalb des Gebietes Gesteinsphysik und Bohrlochgeophysik am LIAG haben eine Messzelle für Labormessungen mit der Methode der Spektralen Induzierten Polarisation (SIP) entwickelt, um komplexe elektrische Eigenschaften von natürlichen Fest- und Lockergesteinen mit deutlich verbesserter Ergebnisqualität zu untersuchen. Die Messzelle ermöglicht durch ihre modulare Bauweise ein breites Anwendungsspektrum auf der Laborskala. Wichtig sind SIP-Messungen zur Erforschung grundlegender Wechselwirkungen und Prozesse zwischen Porenfluiden und Mineraloberflächen, zum Beispiel für die Charakterisierung und Erkennung von Umweltverschmutzungen, oder für die Grundwasser- und Rohstofferkundung.

Die SIP-Zelle. Foto: Anne-Marie Pogoda-Dorsch / LIAG.

Die DPAG erteilte das Patent an das LIAG. Foto: Anne-Marie Pogoda-Dorsch / LIAG.

Die elektrischen Eigenschaften von Fest- und Lockergesteinen (zum Beispiel Sandstein und Granit oder Sand und Löss) liefern viele Anhaltspunkte über deren inneren Strukturen. Bei der SIP-Methode wird zur Untersuchung dieser Eigenschaften über ein gewisses Frequenzspektrum Wechselstrom in den Boden eingespeist. Dieser Strom verursacht innerhalb der Gesteine einen sogenannten Polarisationseffekt. Die gemessene Reaktion auf diese Polarisation gibt Aufschluss über die elektrischen Eigenschaften und damit auf die Beschaffenheit des Gesteins. Auf Basis dieser Grundlagen- und Prozessforschung können fundierte Entscheidungen hinsichtlich der Umwelt- und Wirtschaftsplanung getroffen werden. So sind diese Informationen beispielsweise entscheidend für die Charakterisierung der Gesteinspotenziale zum Beispiel für die Gewinnung von Erdwärme, für Informationen über Grundwasserressourcen und Wasserverschmutzungen oder für die Erkundung von metallischen Rohstoffen und seltenen Erden (beispielsweise für Akkus für die E-Mobilität).

Entwicklung der SIP-Zelle für flexible und hochaufgelöste Messungen

In den vergangenen Jahren hat die Entwicklung der Messtechnik zu einer deutlichen Verbesserung der Ergebnisqualität geführt. Von besonderem und aktuellem Forschungsinteresse sind dabei die Ableitung von hydraulischen und strukturellen Gesteinseigenschaften sowie die Korrelation der SIP-Daten mit Ergebnissen und Parametern aus der klassischen Gesteinsphysik. Existierende Messzellen sind oft in ihrer Anwendung eingeschränkt und können nicht für Messungen an unterschiedlichen Materialien (Fest- und Lockergestein) oder an Materialien unterschiedlicher Geometrie (Durchmesser, Länge, Querschnittsform) genutzt werden. Die Messzelle des LIAG wiederum vereint diesen Anwendungsbedarf und kann flexibel und mit hoher Funktionalität für die verschiedenen Messungen genutzt werden.

 „Durch diese Entwicklung haben wir es geschafft, eine flexible, das heißt für zahlreiche Anwendungen optimierte Messzelle zu kreieren. Damit ist ein wichtiger Schritt in Richtung hochqualitativer Messungen für aktuelle und neue Forschungsaufgaben getan“, erklärt Dr. Matthias Halisch, wissenschaftlicher Mitarbeiter am LIAG, der die Entwicklung federführend verantwortet hat. „Wir freuen uns, diese Messzelle kontinuierlich weiterzuentwickeln und auf dem Stand der Technik zu halten.“

Neben dem LIAG nutzen bereits die Bundesanstalt für Materialprüfung und -forschung in Berlin, die Technische Universität Braunschweig, die Technische Universität Clausthal sowie die Universität Bonn die Messzelle.
 

Hintergrundinformationen

Das LIAG-Institut für Angewandte Geophysik (LIAG) ist eine unabhängige, außeruniversitäre Forschungseinrichtung mit Sitz in Hannover. LIAG-Forschende setzen angewandte geophysikalische Methoden zur Erkundung des Untergrundes ein. Dies ist Voraussetzung zur Beantwortung von gesellschaftlich relevanter Fragen in den Bereichen Grundwassersysteme, Geogefahren und Georeservoire als Energiequelle und Energiespeicher. Der Schwerpunkt der Forschung liegt in der Erkundung des oberflächennahen und nutzbaren Untergrundes sowie in der Entwicklung entsprechender Mess- und Auswerteverfahren. Das Institut verfügt über mehr als 75 Jahre Erfahrung in der angewandten geophysikalischen Forschung. Die langjährige Spezialisierung auf oberflächennahe geophysikalische Anwendungen, die Geräte- und Dateninfrastruktur sowie die daraus resultierende Kompetenz in der Kombination vielfältiger geophysikalischer Methoden zeichnen das LIAG als eine in Deutschland einzigartige Forschungseinrichtung aus. Mit der SIP-Methode und an deren Weiterentwicklung wird am LIAG bereits seit über 20 Jahren geforscht. Das Institut ist zudem Gründungsmitglied des Arbeitskreises Induzierte Polarisation der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft.

Wissenschaftlicher Kontakt

Dr. Matthias Halisch
Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachbereich Gesteinsphysik am LIAG
Sprecher des Arbeitskreises Induzierte Polarisation der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft

Telefon: 0511 643 2331
E-Mail: Matthias.Halisch(at)leibniz-liag.de


Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Greta Clasen
Telefon: 0511 643 2066
E-Mail: presse(at)leibniz-liag.de