Angewandte
Geophysik
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         Bild: ESA

Labormessungen zur
Spektral Induzierten Polarisation (Impedanzspektroskopie)

Die elektrischen Eigenschaften von Untergründen liefern viele Anhaltspunkte zu deren Zusammensetzung. Eine Methode zur Untersuchung dieser Eigenschaften ist die sog. Spektral Induzierte Polarisation. Dabei wird ein frequenzabhängiger Wechselstrom in den Boden eingespeist, der eine Ladungstrennung verursacht. Die Polarisation im Gestein führt zu einer Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung. Statt eines konstanten ohmschen Widerstands wird die Impedanz gemessen. Betrag und Phase der Impedanz sind frequenzabhängig und zeigen gesteinsspezifische Charakteristika. Daraus lassen sich bereits viele Rückschlüsse auf das Gestein ziehen, auch wenn der Ursprung der Polarisation und Einflüsse von Parametern wie Sättigung, Porosität u.a. immer noch Gegenstand der Forschung sind. Für erzfreie Gesteine gilt die Membranpolarisation als Hauptursache des IP-Effektes. Dabei führt die Porenraumgeometrie zu Zonen unterschiedlicher Ionenmobilitäten.

Messzelle und Impedanzspektrometer

Links: die Messzelle. Rechts: das Impedanzspektrometer.

Hierzu finden derzeit in der Arbeitsgruppe Labormessungen an verschiedenen Lockersedimenten statt, die mit einem Agar-Gel gesättigt werden. Das ausgehärtete Gel soll die Ionenbeweglichkeit stark eingeschränken. Der Vergleich dieser Ergebnisse mit elektrolytgesättigten Proben, soll den Einfluss der Beweglichkeit der gelösten Ionen zeigen. Begründet eben diese Beweglichkeit den IP-Effekt, sollten sich fluid- und gelgesättigte Gesteinsproben mit gleicher Ionenkonzentration in ihren Phasen- und Widerstandspektren beträchtlich unterscheiden. Da Messungen an Lockersedimenten im Labor immer noch Probleme bereiten, sind zudem Experimente mit Sandsteinen geplant. Dazu ist es zunächst erforderlich, eine Methodik zur Sättigung poröser Gesteine mit zähflüssigem Gel zu entwickeln.



Phasen- und Widerstandsspektrum

Phasen- und Widerstandsspektrum zeigen den IP-Effekt.
Phasenmaximum und Wendepunkt im Widerstandsverlauf erfolgen bei gleicher Frequenz.

 
aktualisiert: 12.11.2008 IMPRESSUM webmaster verantwortlich: Prof. Dr. A. Hördt