Forschungsfelder S1

Die methodisch orientierten wissenschaftlichen Arbeiten innerhalb der Sektion verteilen sich auf insgesamt vier Themenfelder. Dabei bilden die Themenfelder ‚Entwicklung seismischer Quellen & Messtechniken‘ sowie ‚Gravimetrie & Magnetik‘ die geophysikalische Grundlage der Sektion. Komplementär dazu befasst sich das Themenfeld ‚Strukturanalyse und Deformationsmodellierung‘ mit strukturgeologischen Ansätzen für die Interpretation geophysikalischer, vor allem seismischer Daten. Mit ‚Georisiken‘ greifen wir schließlich ein mehr thematisch ausgerichtetes aber zunehmend wichtigeres Forschungsfeld auf.

Beitrag der Sektion zu Forschungsthemen des Instituts

Die Sektion ‚Seismik und Potenzialverfahren‘ bringt ihre Expertise in alle drei Forschungsschwerpunkte des LIAG ein, wobei die themenorientierten Arbeiten der Forschungsschwerpunkte einerseits von den in der Sektion betriebenen methodischen Entwicklungen maßgeblich profitieren, andererseits diese auch motivieren. Insbesondere die Fortschritte im Bereich der Multikomponentenseismik ermöglichen neue Ansätze bei der Exploration und Charakterisierung z.B. geothermischer Lagerstätten sowie der hoch auflösenden Beschreibung von sedimentären Ablagerungen. Letztere sind für die Bewertung und den Schutz von Grundwassersystemen ebenso von Bedeutung wie für das Verständnis klimagesteuerter oder geogen hervorgerufener Landschaftsveränderungen. Zudem sind Struktur- und Deformationsmodellierungen für ein tiefes Verständnis der Entwicklung geologischer Systeme, insbesondere von Störungen unerlässlich. Sie liefern beispielsweise wichtige Einblicke in die strukturellen und physikalischen Eigenschaften von Georeservoiren.

Seismische Quellen & Messtechnik

Entsprechend unserem Ziel, mithilfe hochauflösender seismischer Verfahren Aufschluss über Strukturen und Prozesse im anthropogen beeinflussten Untergrund zu gewinnen, werden moderne Verfahren der Seismik, insbesondere der Reflexionsseismik, eingesetzt. Diese basieren auf der Ausbreitung künstlich erzeugter elastischer Wellen im Untergrund, die sich an Grenzflächen verändern und dadurch z.B. Schichtgrenzen und Störungen sichtbar machen.

Die Qualität einer seismischen Messung basiert daher auf dem Einsatz einer auf das Untersuchungsziel und die Aufnahmebedingungen abgestimmten Quelle und Messtechnik. Wichtig sind hierbei z.B. Quellstärke, Wiederholbarkeit des Signals, Ankopplung an den Untergrund sowie Bandbreite und Frequenzgehalt des Signals. Aber auch logistische Anforderungen wie die Handhabbarkeit im Gelände spielen eine wichtige Rolle. Deshalb entwickeln wir angepasste Quellen und Messtechnik. Bei der Entwicklung seismischer Quellen für den oberflächennahen Bereich verfügt das LIAG über eine lange Erfahrung und ist international mit führend.

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Gravimetrie & Magnetik

Die Erfassung und die Interpretation von Anomalien des Erdschwerefeldes (Gravimetrie) und des Erdmagnetfeldes (Magnetik) bzw. deren zeitlicher Veränderungen ist ein grundlegendes Aufgabenfeld der angewandten Geophysik. Die Sektion S1 betreibt Gravimetrie und Magnetik zur Erkundung tektonischer bzw. geologischer Strukturen, zunehmend aber auch zum besseren Verständnis von Prozessen. Die physikalisch relevanten Gesteinsparameter sind die Dichte sowie die Magnetisierung (Suszeptibilität, remanente Magnetisierung) der Gesteine. Damit stellen diese Methoden eine wesentliche Ergänzung zur Reflexionsseismik im Hinblick auf die strukturelle und physikalische Charakterisierung des Untergrundes dar. 

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Strukturanalyse & Deformationsmodellierung

Strukturen in der Erdkruste können von der Oberfläche aus mit seismischen Verfahren erkundet werden. Mit reflexionsseismischen Messungen bilden wir – meist entlang von Profilen – geologische Einzelstrukturen ab, um den Aufbau und die Eigenschaften im Untergrund erstmalig sichtbar zu machen und weitergehend zu analysieren. Die aus dem seismischen Bild interpretierten Horizonte und Störungen werden bei der Störungs- und Deformationsmodellierung zudem dazu verwendet, die subseismische Deformationsgeschichte eines Untersuchungsgebietes abzuleiten. Um zu lernen, ob die Mechanismen und Magnituden, die wir dabei bestimmen und vorhersagen, realistisch sind, untersuchen wir Störungen auch direkt im Gelände, um damit unsere Hypothesen zu überprüfen.

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Georisiken

Georisiken umfassen per se alle Arten von Naturgefahren, die den Lebensraum des Menschen bedrohen können. Bekannte große Ereignisse sind Vulkanismus, Erdbeben oder Stürme und Hochwasser. Es gibt aber auch weniger extreme Phänomene, die uns z.B. durch Massenumlagerungen, Oberflächeneinbrüche oder -hebungen sowie Kontamination (natürlich oder anthropogen verursacht/verstärkt) verletzbar machen. Solche Georisiken auf der geotechnischen Skala stehen im Fokus unserer Arbeiten. Hier werden methodische Entwicklungen aus den anderen Themenfeldern für die Befassung mit einem gesellschaftlich relevanten Thema gewinnbringend zusammengeführt.

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