Geophysikalische Tiefensondierung

Erdbebenwellen verändern ihren Lauf, wenn sie auf eine Grenzschicht zwischen zwei unterschiedlichen Medien innerhalb der Erde treffen. So haben die Gesteine des Erdmantels eine andere Dichte, andere Elastizitätseigenschaften und eine andere Temperatur, als das Gestein der darüberliegenden Erdkruste. Wenn seismische Wellen diese Grenze durchlaufen, werden sie gebrochen, gestreut, gebeugt und reflektiert. Diese Veränderungen schlagen sich als Einsätze in Seismogrammen nieder. Aus deren Analyse können wir Rückschlüsse auf die Lage und die Eigenschaften dieser Grenzschicht ziehen. Das geht nicht nur bei horizontalen Grenzen sondern auch in Gegenden, in denen Kontinente kollidieren, wie in Anden und Himalaya, in kontinentalen Bruchzonen und in großen Scherzonen mit hohem seismischem Risiko wie in Kalifornien oder am Toten Meer. Für sehr detaillierte Untersuchungen ist es oft nötig, neben den natürlichen Erdbebenwellen selbst seismische Wellen zu erzeugen. Als Quellen dienen dann große mechanische Vibratoren oder Sprengungen. Mit denselben mathematisch-physikalischen Verfahren wie auf den plattentektonischen Skalen lassen sich auch Geothermie-Lagerstätten, CO2-Speicher und unkonventionelle Kohlenwasserlagerstätten untersuchen und überwachen.

Weil die verschiedenen Schichten im Erdinnern auch elektrische Ströme unterschiedlich beeinflussen, geben elektromagnetische Wellen ebenfalls Auskunft über den Zustand des Erdkörpers. Eine zweite Forschergruppe in unserer Sektion hat sich auf solche magnetotellurischen Messungen spezialisiert. Auch bei diesen Untersuchungen geht es um die Ausdehnung und Tiefenerstreckung von Verwerfungszonen und die Abbildung und Überwachung von Georeservoiren.

Für die ausgedehnten seismischen, seismologischen und magnetotellurischen Messkampagnen unterhalten wir den Geophysikalischen Instrumenten Pool Potsdam (GIPP). Er ist weltweit der zweitgrößte seiner Art und er steht auch externen Wissenschaftlern kostenfrei zur Verfügung. Unser großes Ziel ist es, die wichtigen Prozesse im Erdinneren auf vielen unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen abzubilden und im Rahmen interdisziplinärer Kooperationen zu verstehen.