Sektion 3.2 Geomechanik und Rheologie

Wir befassen uns mit Geomechanik, Gesteinsphysik und Materialkunde, unter anderem in Experimenten zu Deformationen und zu Transportvorgängen in Gesteinen der Erdkruste. Dazu machen wir umfangreiche Versuche im Labor, beispielsweise an Graniten oder porösen Speichergesteinen wie Sandstein. Wir messen aber auch im Gelände, so in den tektonisch aktiven Gebieten der Türkei und in sehr tiefen Bergwerken Südafrikas. Hier konzentrieren wir uns auf die Analyse der Vorgänge in einem Erdbebenherd. In Experimenten, in denen wir Gestein aufheizen und unter hohen Druck setzen, untersuchen wir Verformungsprozesse in der tieferen Erdkruste. Mit unserer Forschung decken wir nicht nur Grundsätzliches über die mechanischen Eigenschaften von Gesteinen auf. Wir liefern auch physikalische Grundlagen zur Abschätzung einer Reihe von Georisiken und für geomechanische Fragestellungen bei der Erschließung des Untergrundes.

Jedes Erdbeben und jeder Bergsturz beweisen es: Fester Fels ist keineswegs so fest und haltbar, wie er im Alltag erscheint. Genügend großen mechanischen Kräften ausgesetzt, kann Gestein bersten, brechen oder sich ganz allmählich plastisch verformen. Wir untersuchen, was sich im Einzelnen bei solchen Brüchen abspielt und unter welchen physikalischen Bedingungen Fels überhaupt zu fließen beginnt, wie er also deformiert wird.

Dazu steht uns ein Laboratorium zur Verfügung, das mit zahlreichen empfindlichen Apparaturen für gesteinphysikalische Versuche ausgestattet ist. So können wir in verschiedenen, hydraulisch oder mit Gasdruck betriebenen Pressen Gesteinsproben unter hohen mechanischen Druck setzen. Mit anderen Geräten wiederum untersuchen wir den Porenraum, also die Leerräume zwischen den Gesteinspartikeln. Unter anderem erzeugen wir in Gesteinsproben Sprödbrüche. Das ist derselbe Vorgang, der in der Natur für Erdbeben verantwortlich ist. Dabei analysieren wir auch Gesteine, die unmittelbar aus Erdbebenzonen stammen, beispielsweise einen Serpentinit, der in der San Andreas Verwerfung in Kalifornien in drei Kilometern Tiefe erbohrt wurde.

Diese Messungen im Labor ergänzen wir durch vergleichende Untersuchungen im Gelände. Dazu konzentrieren wir uns vornehmlich auf die nordanatolische Verwerfung in der West-Türkei, eine der gefährlichsten Erdbebenzonen der Welt. So haben wir in Istanbul auf zwei kleinen im Marmarameer vorgelagerten Inseln ein Seismometer-Netz aufgebaut, mit dem wir selbst die kleinsten Erdbeben in dieser Gegend aufzeichnen können. Entsprechende Messgeräte am Meeresboden vervollständigen diese Messungen. In der gleichen Region untersuchen wir auch, warum manche Segmente von Verwerfungen langsam kriechen, sich in anderen dagegen soviel Spannung ansammelt, dass sie in einem Erdbeben brechen.

Aber auch in einer der tiefsten Schachtanlagen der Welt, dem 3,5 Kilometer tiefen Goldbergwerk Mponeng in Südafrika, haben wir unsere Messgeräte aufgestellt. Dort registrieren wir äußerst kleine Brüche im Gestein, die beim Erzabbau entstehen.

Sektionsleiter

Prof. Dr. Georg Dresen
Leitung Geomechanik und Rheologie

Telegrafenberg
Haus D, Raum 425
14473 Potsdam
Tel. +49 331 288-1320

Assistenz

Rita Hamlischer
Assistenz Geomechanik und Rheologie

Telegrafenberg
Haus D, Raum 426
14473 Potsdam
Tel. +49 331 288-1321