Spektrale Induzierte Polarisation

Spektrale Induzierte Polarisation (SIP) bezeichnet impedanzspektroskopische Messungen. In den Boden wird ein Sinus-förmiger Wechselstrom eingespeist und in Abhängigkeit seiner Frequenz der elektrische Widerstandsbetrag und die Phase zwischen ihm und der Spannung bestimmt. Der verwendete Frequenzbereich erstreckt sich hier von 45 kHz hinab zu 1 mHz. Aus der frequenzabhängigen Phase, dem Phasen-Spektrum, können Informationen gewonnen werden zusätzlich zu den sonst mittels Gleichstrom-Geoelektrik ermittelten Widerstands-Beträgen (Amplitude). Unsere Forschung zielt hierbei besonders auf Material-Eigenschaften wie hydraulische Leitfähigkeit sowie auf Salinität und Wassersättigung ab.
Veröffentlichungen dazu siehe unter Publikationen.

Gravimetrie

Untersuchung von zeitlichen Schwereänderungen an einer Verwerfung in der Niederrheinischen Bucht und ihrer möglichen Ursachen

Von 1998 bis 2001 wurden (zunächst im Rahmen des Bonner SFB 350) in einem Meßnetz über dem Erftsprung, einer tektonisch aktiven Verwerfung in der Niederrheinischen Bucht, Relativ-Schweremessungen mit einem LCR-Gravimeter durchgeführt (Auflösung unter 100 nm/s2 (10 µGal). Es zeigte sich eine signifikante zeitliche Variation in den Schweredifferenzen zwischen den Meßpunkten, die sich auf entgegengesetzten Seiten der Verwerfung befinden. Ziel der Arbeit war die Untersuchung, ob sich die bis dahin beobachteten Variationen fortsetzten, gegebenenfalls deren saisonaler Anteile sowie eines Zusammenhanges mit Bodenfeuchte. Mit dem Vorliegen der Meßdaten von über drei Jahren wird der saisonale Charakter der Schwerevariationen deutlich. Durch Messungen des scheinbaren spezifischen elektrischen Widerstandes in verschiedenen Tiefen (Geoelektrik) an zwei Standorten beiderseits des Erftsprunges wurden Informationen über die Bodenfeuchte erhalten. Dabei zeigte sich eine deutliche Korrelation zwischen dem Widerstandsverhältnis und den Schweredifferenzen beiderseits der Verwerfung. In einem zweiten gravimetrischen Meßnetz an der Rurrandverwerfung wurden keine signifikanten saisonalen Schweredifferenz-Variationen beobachtet. Eine instrumentelle Ursache der beobachteten Variationen konnte somit weitgehend ausgeschlossen werden. Dem gleichen Zweck dienten u. a. die Spindelkalibration in vier- und die Bestimmung des Minimums der Neigungsempfindlichkeit des Gravimeters in achtwöchigem Rhythmus. Die Messungen wurden durch Modellrechnungen auf Grundlage von Grundwasserstandsänderungen, Niederschlägen und Bodenfeuchte nachvollzogen. Es zeigten sich Übereinstimmungen zwischen den berechneten und gemessenen Werten, aber eine ausreichende Erklärung geben die Modellen nicht. Nicht endgültig geklärt werden konnte, inwieweit die untersuchten Ursachen zu den Schwerevariationen beitragen, und inwieweit die für andersartige Szenarien entwickelten Modelle auf diesen Fall übertragbar sind. - Die linearen Anteile der Schwereänderungen sind vergleichbar mit aus gemessenen Höhenänderungen unter Berücksichtigung von Korrekturen berechneten. Umgekehrt war also die Detektion von Höhenänderungen mittels der gravimetrischen Messungen möglich, jedoch nicht mit der Genauigkeit direkter Höhenmessungen. - Mittels der Geoelektrik-Messungen konnte an einem der beiden Standorte der Einfluß der Vegetation analysiert werden, am anderen Standort wurde die Verlagerung einer Trockenfront im Untergrund beobachtet.

Münch, H.-M. (2008): Untersuchung von zeitlichen Schwereänderungen an einer Verwerfung in der Niederrheinischen Bucht und ihrer möglichen Ursachen, Grin Verlag für akademische Texte GbR, München 2008 (3. Auflage), Dokument Nr. V47916 (siehe http://grin.to/lc20t), 334 Seiten; Druckfassung: ISBN-13: 978-3-638-92200-5 (siehe z. B. http://amazon.de/o/ASIN/3638922006); e-book: ISBN-13: 978-3-638-44755-3 (siehe z. B. http://amazon.de/o/ASIN/3638447553)