Fachbereich 11 - Physik
Institut für Geophysik
Geodynamik

Elektromagnetische Tiefensondierung (Magnetotellurik)

Mit der Methode der Magnetotellurik wird die elektrische Leitfähigkeit der Erdkruste und des obersten Erdmantels untersucht. Die gesuchte Information ist in den Amplituden- und Phasenbeziehungen zwischen den natürlichen Variationen des Erdmagnetfeldes und dem zugehörigen induzierten erdelektrischen Feld im Periodenbereich von einigen Zehntel bis zu einigen Tausend Sekunden enthalten.

Den Schwerpunkt der magnetotellurischen Arbeiten bildeten Untersuchungen zur Verteilung der elektrischen Leitfähigkeit im Untergrund des Norddeutschen Beckens im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms "Sedimentbecken-Dynamik". Von besonderem Interesse ist eine geringmächtige, elektrisch hochleitende Schicht im Tiefenbereich von 6 - 10 km im Westteil des Beckens, die als ehemaliger Schwarzschieferhorizont im tiefsten Karbon interpretiert wird. Schwarzschiefer sind durch einen hohen Gehalt an organischer Substanz charakterisiert, die bei entsprechender Versenkung zu Graphit transformiert wird, was die hohe Leitfähigkeit erklärt. Die Verbreitung solcher guter Leiter im Untergrund gibt Hinweise zur Paläogeographie, da die Entstehung von Schwarzschiefern an spezielle Sedimentationsbedingungen, in der Regel an Stillwasserbereiche, gebunden ist. Die Kenntnis der räumlich-zeitlichen Verbreitung solcher Schwarzschiefer als ehemaliger Erdöl/Erdgas-Muttergesteine ist von Bedeutung für die Abschätzung des Kohlenwasserstoff-Potentials im tieferen Untergrund ("Tiefengas").

In einem weiteren Arbeitsschwerpunkt wurden magnetotellurische Messungen auf nordpolarem Eis über dem Gakkel-Rücken während der deutsch-amerikanischen AMORE Expedition 2001 der beiden Eisbrecher FS Polarstern und USCGC Healy durchgeführt, um die elektrische Leitfähigkeit der ozeanischen Kruste und des oberen ozeanischen Mantels im Bereich eines mittelozeanischen Grabens, d.h. am Ort der Krustenneubildung zu untersuchen. Da die zur Korrektur der Daten notwendigen Parameter Eisdrift und Meeresbodentopographie durch GPS bzw. durch die Sonare der beiden Eisbrecher sehr genau bestimmt werden konnten, gehen die ersten Ergebnisse über den Rahmen der eigentlich geplanten Machbarkeitsstudie weit hinaus. Unter anderem konnte die Korrelation zwischen der Drift der Eisschollen und dem durch die Meeresströmung im Erdfeld induzierten elektrischen Feld sicher bestimmt werden, was die Bestimmung der Geschwindigkeit der Eisschollen relativ zur Meeresströmung erlaubt.

Drittmittelgeber:

DFG

Beteiligte Wissenschaftler:

Dr. Hartmut Jödicke, Dipl.-Geophys. Laska Horejschi, Dr. Norbert Hoffmann (BGR, Berlin), Dr. Wilfried Jokat (AWI Bremerhaven)

Veröffentlichungen:

Hoffmann, N., Jödicke, H., and Gerling, P. (2001): The distribution of Pre-Westphalian Source Rocks in the North German Basin - Evidence from Magnetotelluric and Geochemical Data. - Geologie en Mijnbouw 80: 71-84.