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Erkundung des Salzstocks Gorleben durch Georadar

Das Georadar-Verfahren, auch als EMR bekannt, ermöglicht zerstörungsfrei eine weit reichende und detaillierte Strukturerkundung in elektrisch gering leitenden Gesteinen wie Salz. Bei dem Verfahren werden in kHz Abfolge Pulse von einer Antenne in das Gebirge gesendet. Mit einer Empfangsantenne werden die durch Inhomogenitäten der dielektrischen Eigenschaften des Gesteins reflektierten Felder aufgezeichnet. Die Größe und Form der Antennen bestimmt die Meßfrequenz. Der Radarbereich umfasst einige MHz bis einige GHz. In der Erkundung des Salzstocks Gorleben hat sich 50 MHz als geeignete Frequenz herausgestellt. Das Bild zeigt leichte und flexible Dipolantennen dieser Frequenz im Einsatz bei einer Profilmessung an einer Firste.

Radar-Messung im Salz an der Firste mit 50 MHz Dipolantennen und mobiler RegistriereinheitRadar-Messung im Salz an der Firste mit 50 MHz Dipolantennen und mobiler Registriereinheit Quelle: DBE

Als Messbeispiel dieser Antennenanordnung sind in der folgenden Darstellung Radargramme der Profile an den Stößen einer Strecke in nördlicher und südlicher Richtung abgebildet. Hier werden Strukturen bis in etwa 200 m Entfernung erfasst. Die Messlücken sind durch Nischen verursacht. Gleiche Profile werden auf der Sohle und an der Firste gemessen. Eine räumliche Richtungszuordnung der Reflexionen gelingt durch orthogonal zu den Profilen angelegte Rundum–Messungen oder Peilmessungen. Die ausgewerteten Strukturen gehen als CAD Elemente direkt in das 3D Salzstockmodell ein. Vor dem Moratorium im Jahr 2000 sind im Grubengebäude des Salzstocks Gorleben bereits 30 km an Profilen gemessen worden. Nach Fortsetzung der Erkundungsarbeiten 2010 sind der mögliche Einlagerungsbereich 1 erneut und alle aktuellen Auffahrungen mit EMR gemessen worden.

Radargramme der 50 MHz Profile in der Nördlichen Richtstrecke am Stoß Nord und SüdRadargramme der 50 MHz Profile in der Nördlichen Richtstrecke am Stoß Nord und Süd Quelle: BGR

Je höher die Frequenz umso kleiner sind die Antennen und umso größer ist die Auflösung. Je geringer die Frequenz und Leitfähigkeit umso größer ist die Eindringtiefe der Felder. Um eine maximale Eindringtiefe ins Salz zu erhalten ist von Norbert Blindow eine große, abgeschirmte, gerade noch in den Strecken transportierbare Antenne hoher Leistung entwickelt worden (siehe Bild). Ausgangsbasis dafür war eine für Eisdickenmessungen konzipierte Hubschrauberantenne.

P40 Antennen seitlich am FahrzeugP40 Antennen seitlich am Fahrzeug Quelle: BGR

Mit dieser Antenne werden im Leinesalz Eindringtiefen von über 600 m erreicht. So konnte von der 820m-Sohle aus der Salzspiegel erfasst werden.

Mit den vorhandenen Georadarsystemen können Fragestellungen bearbeitet werden, die vom lokalen Nahfeld von Aufschlüssen bis hin zu einigen hundert Meter entfernten Randstrukturen des Salzstocks reichen.

Radargramme von P40 MHz Profilen Sohle, Firste mit geologischem SchnittRadargramme von P40 MHz Profilen Sohle, Firste mit geologischem Schnitt Quelle: BGR

Eine weitere wichtige Erkundungsmöglichkeit mit Georadar ist durch weltweit einmalige richtungssensitive Bohrlochsonden gegeben. Diese Sonden und das Auswerteprinzip wurden in der BGR entwickelt. In Kooperationen mit der DMT und Uni Wuppertal wurden weitere Verbesserungen vorgenommen. Die Bohrlochmessmethode ist in der Lage, aus allein stehenden Bohrungen räumliche Strukturinformationen zu gewinnen. Die BGR verfügt über 50 MHz Systeme, die DMT hat weitere Frequenzen angefertigt und setzt die Sonden in Ex-geschützter Form in Kavernenfeldern ein.

Kontakt:

    
Dr. Volker Gundelach
Tel.: +49(0)511-643-3844
Fax: +49(0)511-643-3663

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