Weiterentwicklung der Theorie der induzierten Polarisation in Sedimenten

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Hördt
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 248351078

Die Abschätzung hydraulischer Parameter mit geophysikalischen Methoden ist ein Forschungsthema von hoher Bedeutung, u.a. für die Suche und das Management von Grundwasser, für die Geothermie, sowie für ökologische Fragestellungen. Eine vielversprechende Methode ist die spektrale induzierte Polarisation, welche die frequenzabhängige elektrische Leitfähigkeit des Untergrundes bestimmt. Aus der elektrischen Leitfähigkeit können hydraulischer Parameter prinzipiell über empirische Zusammenhänge abgeschätzt werden, die aus Labormessungen abgeleitet wurden. Die empirischen Beziehungen sind jedoch häufig abhängig vom gewählten Material, und besitzen geringe Allgemeingültigkeit oder hohe Fehlerbereiche. In diesem Vorhaben werden die theoretischen Grundlagen für die Zusammenhänge zwischen elektrischen und hydraulischen Eigenschaften in porösen Medien erforscht. Im bisherigen Projektverlauf wurde ein existierendes semi-analytisches Modell, welches die elektrische Impedanz für ein zylindrisches Porensystem beschreibt, mit Hilfe eines Impedanznetzwerkes erweitert. Damit ist es nun möglich, gemessene petrophysikalische Eigenschaften, wie z.B. die Porosität, die spezifische innere Oberfläche, oder die Porenradienverteilung, im Modell zu berücksichtigen. Mit der Theorie ist es bisher gelungen, wesentliche Charakteristika gemessener Labordaten zu simulieren, einschließlich solcher Daten, die mit konventionellen Ansätzen nicht erklärbar sind. Im weiteren Projektverlauf soll das Modell durch Modifikation einiger Parametrisierungen weiter verbessert werden, um eine quantitative Anpassung der gesamten Impedanzspektren zu erreichen. Zum anderen sollen die Vergleiche mit Messdaten auf größere Probensätze ausgedehnt werden, um die entwickelten Hypothesen eingehend zu prüfen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen