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TU Berlin

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Überprüfung und Weiterentwicklung der Elektrokinetischen Sondierung (EKS)

Projektleitung: Prof. Dr. U. Yaramanci
Mitarbeiter: Dipl.- Phys. S. Mayr, Dipl.-Ing. U. Diefenbach-Moschick, S. Scheller
Förderung: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR)
Zeitraum: 7/2001 bis 12/2002
Zusammenarbeit: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), FG Geophysikalische
Methoden für Ressourcenmanagement (Berlin/Spandau), Dr. K. Knödel, G. Lange

Projektbeschreibung:

Die Elektrokinetische Sondierung (EKS) ist relativ neu und wird aber zur Zeit nur beschränkt eingesetzt, da weder zuverlässig arbeitende kommerzielle Geräte noch fundierte Auswertetechniken bzw. Programme verfügbar sind.
Bei diesem Verfahren werden parallel zu einer seismischen Anregung elektrische Messungen durchgeführt. Die bei seismischer Anregung entstehende elektromagnetische Signale sind direkt von der Porosität und der Permeabilität des Untergrundes sowie der Salinität des Porenfluids abhängig. Insbesondere entstehen starke elektromagnetische Signale an Grenzflächen von Formationen mit großer Porositäts- und/oder Permeabilitäs- und/oder Salinitätsunterschied.
Obwohl der Effekt der Elektrokinetik selbst seit langem bekannt ist und die physikalischen Grundmechanismen weitgehend geklärt sind, fehlen jedoch detailliertere Kenntnisse über den qualitativen und vor allem quantitativen Zusammenhang der elektrischen Signale mit den Strukturparametern und dem Stoffinhalt des Untergrundes sowie der seismischen Anregung auch.

Gesamtziel:

Eine vorrangige Aufgabe des Projektes ist es, die Zusammenhänge der elektromagnetischen Signale mit der seismischen Anregung besser zu verstehen und zu modellieren, um EKS zu einem Erkundungsverfahren für hydraulische Kenngrößen des Untergrundes auszureifen.

Spezielle Untersuchungen zu EKS, die zur Zeit im Fachgebiet durchgeführt werden, sind:

  • Kenntnisstandanalyse zur Theorie der EKS-Methode und zusammenfassende Beschreibung veröffentlichter theoretischer Arbeiten und Anwendungsbeispiele.
  • Entwicklung einer Strategie zur Modellierung von EKS-Signalen sowie Erstellung eines Algorithmus und Entwicklung eines Programms zur Berechnung elektrokinetischer Effekte (Vorwärtsmodellierung).
  • Erstellung eines gesteinsphysikalischen EKS-Modells unter Berücksichtigung der möglichen physikalischen Effekte.
  • Testmessungen am Teststandort Barnewitz bei Nauen mit einfachen Meßeinrichtungen zwecks Planung einer optimierten Meßanlage und geeigneter Meßgeometrien.

Experimentelle Ausstattung:

  • 4 Differenzverstärker mit einem nutzbaren Frequenzbereich (-3 dB) von 17 mHz - 12 kHz. Die Verstärkung ist in Stufen von 10, 20, 50 und 100 frei wählbar. Die Verstärker sind dauerkurzschlußfest.
  • Zur Datenerfassung der elektrischen Signale parallel zu den seismischen Signalen wird eine Bison Apparatur verwendet.

Ausgewählte Veröffentlichungen zum Thema:

Pride, S., 1994. Governing equations for the coupled electromagnetics and acoustics of porous media. Physical Reviews B, 50, 15678-15696.
Haartsen, M.W., 1995. Coupled electromagnetic and acoustic wavefield modelling in poro-elastic media and its applications in geophysical exploration. Massachusetts Institute of Technology, PhD thesis, 324 pp.
Haartsen, M. W. and R. P. Pride, 1997. Electroseismic Waves from Point Sources in Layerd Media. Journal of Geophysical Research, Vol. 102, No. B11, 24745-24769.
Beamish, D. and R. J. Peart, 1998. Electrokinetic Geophysics - a Review. Terra Nova, Vol. 10, 48-55.
Scheller, K., 2001. Elektrokinetische Sondierungen am Teststandort Nauen und Evaluation des Signalgehalts. Laufende Diplomarbeit, TU Berlin, FG Angewandte Geophysik.

 

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