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FORSCHUNG — 103
In Kooperation mit der Firma SIOS aus Ilmenau wurden in
den Stollen des Geodynamischen Observatoriums Moxa
zwei gemeinsam konzipierte Laserstrainmeter rechtwinklig
zueinander installiert, mit denen Deformationen mit einer
Auflösung im nm-Bereich kontinuierlich langzeitig gemes-
sen werden können (Abb. 2). Mittlerweile ist so eine jetzt
zweijährige Zeitreihe sehr guter Qualität entstanden, die
ständig weitergeführt werden soll. Die jetzt insgesamt drei
Komponenten des Laser-Strainmetersystems ermöglichen
auch die Ermittlung des Flächenstrains. Ein einmaliger Da-
tensatz ist während des Abteufens von zwei Bohrungen
entstanden. Durch die Bohrvorgänge und die Bewegung
der Bohrspülung induzierte, im strain sichtbare Deformati-
onen zeigen unterschiedliche Amplituden im Nord-Süd
bzw. West-Ost gerichteten Laserstrainmeter. Wegen der
Möglichkeit, Deformation im nm-Bereich zu messen, sind
Laserstrainmeter grundsätzlich für viele Zwecke wie z. B.
die Gefährdungsüberwachung geeignet, sollten hierzu aber
transportabel sein. Solche baulich kleinen Instrumente mit
Abb. 3. Ergebnis der Kartierung (Rasterweite 0.5 cm) der
Wärmeleitfähigkeit – deutlich spiegeln sich lithologische
Heterogenitäten wider. Grafik: Franziska Mai
Labore für gesteinsphysikalische Messungen und physikalisch-experimentelle Modellierung
Laserstrainmeter: Messung von Deformationen im nm-Bereich
Abb. 2. Arbeiten während der Installation der neuen
Laserstrainmeter in den Stollen des Geodynamischen
Observatoriums Moxa. Foto: Wernfrid Kühnel
Mit der Neueinrichtung des Lehrstuhls für Allgemeine
Geophysik wurden Labore für gesteinsphysikalische Mes-
sungen sowie die physikalisch-experimentelle Modellie-
rung eingerichtet. Hierdurch wird eine physikalische Geo-
materialforschung unternommen, durch die wir zerstö-
rungsfrei umfangreiche Kenntnisse über Gesteinseigen-
schaften wie longitudinale und transversale Schallwellen-
geschwindigkeiten, die Wärmeleitfähigkeit (Abb. 3) und
thermische Diffusivität, die Permeabilität und magneti-
sche Suszeptibilität, und ihre Variabilität bis auf die cm-
Skala erhalten und so z. B. mögliche Fluidtransportwege
identifizieren können. Dies ist z. B. gerade für unsere
Arbeiten im Geodynamischen Observatorium Moxa
kennzeichnend, dessen Untergrund durch eine sehr kom-
plizierte hydrogeologische Situation gekennzeichnet ist.
Für physikalische Analogexperimente in unserem Ana-
loglabor, das nicht zuletzt durch seine intensive Einbin-
dung in die Lehre sowohl im Rahmen von Kursen der M.Sc.-
Ausbildung als auch durch B.Sc.- und M.Sc.-Arbeiten für die
deutsche Hochschullandschaft einzigartig ist, entwickeln
wir eigens Apparate, mit denen z. B. tektonische Bewegun-
gen oder Fluidüberdrücke simuliert werden können. So
untersuchen wir Prozesse der Gebirgsbildung an konver-
genten Plattenrändern und versuchen z. B. zu verstehen,
wie sich Klimafluktuationen oder die mechanischen Eigen-
schaften von Abscherhorizonten auf ihre Interstruktur
auswirken. Ein weiteres Thema ist die Untersuchung der
Mobilisierung in Sedimentsystemen, wozu wir umfangrei-
che Materialtests durchführen um die Funktionsweise
solcher Systeme systematisch erkunden. In diesem Zusam-
menhang haben wir aktuell eine Vielzahl möglicher, Ge-
steine repräsentierender granularer und pulvriger Analog-
materialien in umfangreichen Tests auf ihre Eignung hin
überprüft und so den weltweit umfangreichsten Datensatz
über die Reibungs- und hydraulischen Eigenschaften sol-
cher Materialien gewonnen.
einer Auflösung im nm-Bereich zu entwickeln, ist das Ziel
eine weiteren Kooperation zwischen SIOS und dem Lehr-
stuhl für Allgemeine Geophysik.