Inhaltspezifische Aktionen

Geoelektrik und Seismik

Geophysik

Das Feldpraktikum des Geophysikalischen Instituts der Universität Karlsruhe fand ebenfalls vom 1. bis 5. Juli im Gebiet des Hegau-Vulkanfeldes statt. Die Studierenden der Fachrichtungen Geophysik und Geologie führten unter sachkundiger Anleitung Feldversuche mit seismischen, geoelektrischen, magnetischen und gravimetrischen Verfahren durch. Die Giessener Studierenden hatten hierbei die Möglichkeit, die unterschiedlichen Methoden im Geländeeinsatz "live" kennen zu lernen. Weitere Einsatzmöglichkeiten wurden abends im Basiscamp und auch beim Grillabend lebhaft diskutiert (Abb. 19, 20, 21).

Abb. 19: Grillabend, noch recht früh am Abend
Abb. 20: Grillabend, zu fortgeschrittener Stunde
Abb. 21: Die Geschmäcker sind verschieden, die Gartechniken ebenso...

 

Geoelektrik

Die eingesetzen geoelektrischen Prospektionsmethoden eignen sich besonders gut zum Kartieren von Grundwasserspiegeln und großräumigen Anomalien. Im Praktikum wurde u.a. der Abschnitt über dem Tunnel der Autobahn A 81 am Hohentwiel (Stahlbeton!) und ein Basalttuff-Vorkommen innerhalb der Juranagelfluh untersucht.

Die Erdspiesse (Elektroden und Sonden) wurden entlang einer geraden Profillinie (Länge 50 bis 100 m) in den Boden gesteckt und verkabelt (Abb. 22). Die Stromversorgung erfolgte über eingekapselte Gel-Akkus. Die Messungen wurden sowohl in Wenner- als auch in Schlumberger-Anordnung durchgeführt, wobei die Wenner-Anordnung zum Kartieren, die Schlumberger-Anordnung zur Tiefensondierung benutzt wurde. Mit Hilfe einer Mikroprozessor-gesteuerten SYSCAL-R2-Apparatur (Abb. 23) liessen sich automatisch geregelte Ströme auf die jeweils gewünschten Elektroden-Anordnungen aufgeben. Somit konnte innerhalb weniger Minuten eine komplette Profillinie in kombinierter Wenner-Schlumberger-Anordnung vermessen werden (Abb. 24).

Abb. 22: Geoelektrik: Erdspiesse entlang der Profillinie
Abb. 23: Geoelektrik: Die Syscal-R2-Apparatur
Abb. 24: Beispiel für die Interpretation einer geoelektrischen Profillinie (die Profillinie querte ein kleines Basalttuff-Vorkommen innnerhalb der Juranagelfluh)

 

Seismik

Die Methode der Hammerschlagseismik wird in der Regel zu kleinräumigen seismischen Untersuchungen herangezogen (z.B. Baugrunduntersuchungen). Meist wird nach der refraktionsseismischen Methode vorgegangen. Die Länge der einzelnen Profilabschnitte (Auslage) im Praktikum betrug 50 bis 100 Meter, die Eindringtiefe dürfte etwa 10 Meter betragen haben. Entlang des Messprofils wurden die Geophone (sehr kleine Seismometer) in genau bekannten Abständen möglichst fest (gute Ankopplung!) in den Boden gedrückt. Am ersten Schlagpunkt (Schuß) wurde mit einem Vorschlaghammer kräftig auf eine Schlagplatte geklopft und damit ein seismisches Signal erzeugt (Abb. 25, 26, 27). Gleichzeitig wurde elektronisch eine auf 0.05 ms genaue Zeitmessung gestartet (to). An den Geophonen entlang der Profillinie wurden die ankommenden seismischen Signale als Funktion der Zeit (ti) registriert (Abb. 28). Zur Verbesserung der Signalqualität wurden mehrere Schläge (10 bis 20) pro Schußpunkt überlagernd registriert ("stacking"), da die seismischen Signale als gerichtete Signale mit ´Wurzel(n)´ gegenüber dem ungerichteten Untergrundrauschen anwachsen. Danach erfolgte in gleicher Weise eine Messung mit Anregung vom Endpunkt des Profils (Gegenschuß). 

Im Praktikum kam weiterhin die SISSY-Apparatur zur Anregung seismischer Signale zum Einsatz, wobei sich diese Methode insbesondere für die Durchführung schneller Messungen eignet. SISSY steht für Seismic Impuls Source SYstem (Abb. 29, 30). Hierbei wird in einem verdämmten ("gepackerten") Abschnitt eines Bohrloches (mindestens 60 cm tief) eine Patrone mit Sprengstoff (Dynergit) elektrisch gezündet. Der Impuls bei der Zündung wird mit der Stromzange auf die Triggerleitung der Zeitmesung induziert. Die Eindringtiefe dürfte bei entsprechender Auslage bis 50 m betragen.

Die Zündung der Dynergitkartusche erfolgt mit einer Zündmaschine (Abb. 31). Bei Funktionsauslösung ist ein Sicherheitsabstand zum Gerät von mindestens 2 m einzuhalten. Zur sicheren Funktionsauslösung ist ein Zündimpuls von mindestens 1.75 A über 10 ms erforderlich.

Abb. 25: Hammerschlagseismik mit Profillinie und Geophonen
Abb. 26: Hammerschlagseismik mit Profillinie, Geophonen und Zeitmessungseinheit
Abb. 27: Ingo Koglin (Geophysik Uni Karlsruhe), ein sehr erfahrener Hammerschlagseismiker, zeigt, wie man es richtig macht!
Abb. 30: Zum Schuss vorbereitete SISSY
Abb. 31: Funktionsauslösung der SISSY
Abb. 28: Beispiel für ein Seismogramm. Die an den Geophonen entlang der Profillinie auflaufenden seismischen Signale wurden als Funktion des seit dem Hammerschlag ("Schuss") vergangenen Zeit (ti) aufgezeichnet. Im vorliegenden Beispiel wurden die Geophone am Anfang und Ende der Profillinie (nahe an Schuss und Gegenschuss) enger gesetzt als im Mittelabschnitt.
Abb. 29: Schemazeichnung der SISSY (Seismic Impulse Source SYstem), Dynamit Nobel Die Dynergit-Kartusche erzeugt durch die Umsetzung des Treibladungspulvers Druckgas, wodurch ein Gasdruck von ca. 2000 bar erzeugt wird. Das hochgespannte Gas strömt in das Endrohr und wird durch die 4 radialen Öffnungen direkt auf die umgebende Bohrlochwand geführt. Dieser Vorgang ist nach ca. 0.3 ms abgeschlossen. Die kurzzeitige Expansion erzeugt die gewünschte Druckwelle zur Anregung.