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DESMEXreal

Das Projekt "Reallabor Rohstofferkundung Oberharz (DESMEX-REAL)" erforscht im Rahmen des BMBF-Programms "Forschung für nachhaltige Entwicklung (FONA3)" eine moderne Erkundungsstrategie im großen Maßstab am Beispiel der Bergbauregion Harz.

Projektverlauf

Dieses Projekt folgt zwei Vorgänger-Projekten, DESMEX und DESMEX II. In der ersten Phase wurde ein neuartiges semi-airborne (d.h. Sender auf dem Boden und Empfänger in der Luft) Eerkundungsmethode für die Exploration von Erzlagerstätten entwickelt (Becken et al. 2020) und an Demonstrations-Standorten in Schleiz und Kiruna getestet. Die zweite Phase fokussierte sich auf die Anwendung der Methode auf mehrere Lagerstätten in Deutschland, Namibia und Spanien in lokalen (km) Erkundungsskalen. Zusätzlich zu Helikoptern, wurden hier auch Drohnen als alternative, kostengünstige Trägersysteme eingesetzt. Zusätzlich wurden alternative Methoden wie AFMAG (audio-frequency magnetotellurics) erprobt. Die dritte Phase des Projekts, DESMEX-real, ist ein sogenanntes Reallabor mit dem Ziel, Lagerstätten in der regionalen Skala (10er km) zu erkunden. Ziel ist die historische Bergbauregion Oberharz.

Abgesehen von den gemeinsamen Messkampagnen, fokussieren sich die Arbeiten am LIAG auf die Software-Entwicklung. Während in DESMEX I das Finite-Elemente-Paket custEM entwickelt wurde (Rochlitz et al. 2019), wurde es in DESMEX II zur Inversion ausgebaut, um dreidimensionale Leitfähigkeitsmodelle aus den Messdaten zu rekonstruieren. In DESMEX-real werden die Inversions-Algorithmen mittels hierarchischer Ansätze weiterentwickelt in Richtung einer großskaligen Auswertung ausgedehnter Gebiete.

Zusätzlich zu Erzlagerstätten, wird die Erkundungsmethodik auf die Charakterisierung von Grundwasser-Systemen übertragen.

Messkampagnen

Im Rahmen von DESMEX II wurden bereits zwei Gebiete im Randbereich des Oberharz durch ausgedehnte Befliegungen mit je 4 Fluggebieten erkundet. 2020, wurde der nördliche Teil nahe Goslar vermessen (rote Vierecke), wo sich auch die Vorzeige-Lagerstätte Rammelsberg befindet. 2021 wurden vier weitere Gebiete nahe der historischen Bergstadt Bad Grund vermessen (weiße Vierecke). Wie auch an anderen Demonstrations-Standorten, wurden traditionelle Induktionsspulen und neuartige supraleitende Magnetometer eingesetzt und verglichen (Stolz et al. 2022).

Im September 2022 wurde die erste der drei in DESMEX-real geplanten Kampagnen in der Nähe der Bergwerksstadt Lautenthal durchgeführt. Dreizehn Fluggebiete (in schwarz), jede mit einem 2-4km langen Sender in der Mitte, überdeckte das Gebiet zwischen, den Kampagnen von 2020 und 2021, so dass insgesamt ein dreieckiges Gebiet von ca. 15-20 km Seitenlänge erfasst wurde. 2023 und 2024 wird dieses Gebiet weiter in Richtung Südosten erweitert. Die Datenanalyse, Zeitreihenprozessing und folgende Inversion erfolgt derzeit und wird zu 3D geologischen Modellen führen.

Inversion

Basierend auf dem 3D-Frequenzbereichs-Finite-Elemente Modellierungspaket custEM, das beliebige CSEM Geometrien und Topographiesn unterstützt, haben wir eine flexible 3D-Inversion der semi-airborne-CSEM-Daten mit dem Inversions-Framework pyGIMLi entwickelt. In DESMEX-real liegt die Aufgabe auf der Implementierung eines multiskaligen 3D Inversionsschemas.

Publikationen

  • Rochlitz, R., Becken, M. & Günther, T. (2023): Three-dimensional inversion of semi-airborne electromagnetic data with a second-order finite-element forward solver. Geophys. J. Int., accepted.
  • Stolz, R., Schiffler, M., Becken, M., Thiede, A., Schneider, M., Chubak, G., Marsden, P., Bergshjorth, A.B., Schaefer, M., Terblanche, O. (2022): SQUIDs for magnetic and electromagnetic methods in mineral exploration, - Mineral Economics 35(3-4), 467-494, doi:10.1007/s13563-022-00333-3
  • Becken, M., Nittinger, C., Smirnova, M., Steuer, A., Martin, T., Petersen, H., Meyer, U., Matzander, U., Friedrichs, B., Rochlitz, R., Günther, T., Mörbe, W., Yogeshwar, P., Tezkan, B., Schiffler, M. & Stolz, R. (2020): DESMEX: A novel system development for semi-airborne electromagnetic exploration. - Geophysics, 85(6): E239-E253, doi:10.1190/geo2019-0336.1
  • Rochlitz, R., Skibbe, N. & Günther, T. (2019): custEM: customizable finite element simulation of complex controlled-source electromagnetic models. Geophysics 84(2): F17-F33, doi:10.1190/geo2018-0208.1

Team

Bearbeitung
Saeed Nazari
N.N.

Projektleitung
Dr. Thomas Günther
Dr. Raphael Rochlitz

Partner

WWU Münster
BGR Hannover
IPHT Jena
Uni Köln
TU Clausthal
Supracon AG
iMAR Navigation
GLU Freiberg

Harzwasserwerke
terratec geophysical
DMT GmbH

Förderung

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Programms FONA3

Laufzeit: 01.04.2021-31.03.2025