Mikrotrennflächen spielen eine zentrale Rolle in der Ingenieurgeologie, Gesteinsphysik und Felsmechanik. Um die Entwicklung von Mikrorissen und Risssystemen in Gesteinen besser vorhersagen zu können, soll in Fortsetzung der bisherigen Arbeiten am GeoForschungsZentrum Potsdam das Mikrorisswachstum unter Modus I und II Belastung untersucht werden. Hierzu sollen fortgeschrittene Verfahren zur Analyse der bei der Rissbildung abgestrahlten akustischen Emissionen (AE) eingesetzt werden, um den Anteil unterschiedlicher Mikrorisstypen bei Rissbildung unter Modus I und II Belastung zu bestimmen. Diese Untersuchungen sollen dazu beitragen, den Zusammenhang zwischen Mikrorissverteilung in der Prozesszone und Bruchzähigkeit für unterschiedliche Belastungsarten zu erfassen. Im ersten Teil der Studie wurde ein Verfahren zur Bestimmung der Modus II Bruchzähigkeit (PTS-Test) entwickelt. Dies soll nun weiterentwickelt werden, um es in der Anwendung als Standardverfahren (International Society of Rock Mechanics (ISRM) Suggested Method) einsetzen zu können. Hierzu sollen der Einfluss der Probengröße und der Belastungsgeschwindigkeit auf die Bruchzähigkeit untersucht werden.
Löß ist ein einzigartiges Archiv pleistozäner Umweltbedingungen. Seine weite Verbreitung und seine oft quasi-kontinuierliche Sedimentation ermöglichen zeitlich und räumlich hoch aufgelöste Rekonstruktionen der Paläoumwelt. Darüber hinaus sind besonders die mittel- und jungwürmzeitlichen Löße hervorragende archäologische Archive. In Zentral- und in SE-Europa findet sich eine große Zahl bedeutender jungpaläolithischer Fundplätze eingebettet in mächtige Lößabfolgen. Löß kann, wie auch andere Sedimente, die zeitlichen Variationen des Erdmagnetfeldes auf Skalen von Jahrhunderten bis Jahrhunderttausenden aufzeichnen. Untersucht der Umweltmagnetismus die magnetischen Eigenschaften des 'Tonbandes' (hier Löß), so ist die möglichst genaue Rekonstruktion der darauf gespeicherte 'Musik' der Erdmagnetfeldvariationen Gegenstand des Paläomagnetismus. Ist die zeitliche Variabilität des Erdmagnetfeldes bekannt, so kann das in einem konkreten Profil erkannte Variationsmuster zur indirekten Datierung des Profils herangezogen werden. Seit September 2005 werden Grabungsprofile in der Wachau und in den rumänischen Ostkarpaten paläo- und umweltmagnetisch bearbeitet. Ziel der Untersuchungen ist -neben einer unabhängigen zeitlichen Einstufung- die Rekonstruktion des Paläoklimas zur Zeit der paläolithischen 'Besiedlung'.
Für eine sichere und nachhaltige Nutzung unterirdischer Geosysteme muss die Integrität von Reservoir- und Barrieregesteinen langfristig gewährleistet sein. Eine besondere Rolle spielen dabei Prozesse, welche durch Rissbildung und Risswachstum zu einer Schwächung des Gesteins führen können. Diese Schwächung kann z. B. durch Diffusions- und Transportprozesse infolge wechselnder Druck- und Spannungsbedingungen hervorgerufen werden. Dabei ist die Rissbildung und Rissausbreitung im Untergrund mit seismischen Ereignissen verbunden. Diese Mikrobeben sind zumeist nur mit entsprechend sensitiver Messtechnik registrierbar, die Seismizität kann allerdings auch spürbare Größenordnungen erreichen oder sogar zu Schädigungen an Bauwerken und Infrastruktur führen. In konventionellen Kohlenwasserstofflagerstätten wird häufig nach einem längeren Produktionszeitraum eine erhöhte seismische Aktivität festgestellt, die auf Kompaktionsprozesse des Reservoirgesteins und die Aktivierung von Bruchzonen zurückzuführen ist. Bei der hydraulischen Stimulierung unkonventioneller Kohlenwasserstofflagerstätten oder geothermischer Reservoire werden seismische Ereignisse aufgezeichnet, die je nach Belastungszyklus und Gesteinstyp stark variieren können. Auch in Gasspeichern führen Belastung und Rissbildung zu erhöhter Seismizität, welche Prozesse anzeigt, die sich ungünstig auf die Speicherstabilität auswirken. Im Rahmen des Verbundprojekts SECURE sollen skalenübergreifende Werkzeuge zur Prognose und Charakterisierung hydromechanischer Prozesse bei der Nutzung unterirdischer Reservoirsysteme entwickelt werden. Die Forschungsarbeiten konzentrieren sich dabei auf Rissbildung und Risswachstum in Reservoiren und Deckgesteinen, welche als mikroseismische Ereignisse detektiert werden können. Hierzu sollen Modelle konzipiert werden, die erstmals bruchmechanische Prinzipien mit probabilistischen Seismizitätsmodellen kombinieren. Das Verbundprojekt gliedert sich in drei Arbeitspakete. Im Mittelpunkt des ersten Arbeitspakets steht das Monitoring. Dabei soll geprüft werden, wie schwache Mikroseismizität bestmöglich detektiert und charakterisiert werden kann. Ein Schwerpunkt der Arbeiten liegt in der Entwicklung einheitlicher Standards zur Beschreibung von Magnituden und Herdparametern. Das zweite Arbeitspaket umfasst die Entwicklung fluidmechanischer Reservoirmodelle anhand von vier Fallstudien. Hierfür werden von den Industriepartnern Daten aus konventionellen Erdgasfeldern, aus Experimenten zur hydraulischen Stimulierung, aus Gasspeichern und aus geothermischen Aquifersystemen bereitgestellt. Ziel ist es, Druck- und Spannungsfelder als Funktion der Produktions- und Feldparameter zu bestimmen. Im dritten Arbeitspaket sollen auf Basis von Spannungssimulationen Seismizitätsmodelle entwickelt werden, welche zur Kalibrierung der fluidmechanischen Reservoirmodelle dienen. (Text gekürzt)
Eingriffe in den geologischen Untergrund, z. B. zur Gewinnung und Speicherung von Energie oder zur sicheren Verwahrung toxischer und radioaktiver Abfälle, erfordern im Verbund verschiedener Disziplinen sorgfältige geowissenschaftliche Zustandsanalysen und Prognosestudien, um nachteilige Auswirkungen auf die Umwelt zu vermeiden. Insbesondere Deformationsprozesse und physikalisch-chemische Alterationen können zu einer tiefgreifenden Schädigung von Gesteinen führen und damit die Integrität geologischer Reservoire und Barrieren ungünstig beeinflussen. Die dabei auftretenden vielfältigen mikro- und makromechanischen Strukturen (Fissuren, Risse, Klüfte etc.) schwächen das Gestein aus mechanischer Sicht und können in ungewollten Wegsamkeiten für fluide Phasen resultieren. Sie können unter dem Oberbegriff Diskontinuitäten zusammengefasst werden, deren Entstehung zumeist nur unzureichend verstanden und mit den derzeit verfügbaren kommerziellen Simulationssystemen nicht adäquat modellierbar ist. Ziel des Verbundprojekts GeomInt ist die realitätsnahe experimentell-numerische Analyse der Entstehung und Entwicklung von Diskontinuitäten in untertägigen Gesteinen am Beispiel von Salz-, Ton- und Kristallingesteinen. Als Forschungsschwerpunkte sollen typische Prozesse betrachtet werden, die zur Entstehung spezifischer Diskontinuitäten führen. Hierzu gehören Quell- und Schrumpfungsprozesse, druckgetriebene Perkolation und Spannungsumlagerungen. Das Projekt GeomInt gliedert sich in insgesamt drei Arbeitspakete. Im Rahmen des ersten Arbeitspaketes sollen Wegsamkeiten untersucht werden, die durch Quell- und Schrumpfungsprozesse hervorgerufen werden. Hierfür sind verschiedene Laborexperimente an Tongesteinen geplant, um Materialparameter zu bestimmen und die Entstehung von Diskontinuitäten zu beobachten. Ein Schwerpunkt der Untersuchungen ist auf Selbstheilungsprozesse des Tongesteins ausgerichtet. Das zweite Arbeitspaket befasst sich mit der Entstehung von Wegsamkeiten in Salz- und Tongesteinen infolge druckgetriebener Perkolation. Mit Hilfe von Laborexperimenten soll u. a. geklärt werden, inwieweit die Höhe der Perkolationsschwelle vom Spannungszustand und von der Temperatur des Gesteins abhängig ist. Im Zentrum des dritten Arbeitspaketes stehen Wegsamkeiten, die infolge von Spannungsumlagerungen im Kristallin gebildet werden. Dabei richtet sich das Hauptaugenmerk der Laborexperimente auf die Rissausbreitung und das Verhalten von Klüften. Die Ergebnisse der Experimente dienen in allen Arbeitspaketen numerischen Simulationen zur Nachbildung der grundlegenden Prozesse. Während mit den Laborexperimenten insbesondere das spezifische Prozessverständnis für Bildung und Entwicklung der betrachteten Diskontinuitäten verbessert werden soll, dienen die numerischen Analysen u. a. auch einem Progress im Methodenverständnis. (Text gekürzt)
Das Projekt STIMTEC konzentriert sich auf die Optimierung von Stimulationsverfahren und die Erforschung dabei ablaufender hydro-mechanischer Prozesse, um die Prognosefähigkeit für Stimulationsverläufe zu steigern und damit eine ökonomische und ökologische Gewinnung geothermischer Energie zu ermöglichen. Die Bündelung interdisziplinärer Kompetenzen an drei wissenschaftlichen Einrichtungen und eines KMU nutzend, soll die Ausbreitung hydraulischer Wegsamkeiten unter bekannten Randbedingungen im Feldversuch durch periodische Pumptests und hochauflösendes seismisches 3D-Monitoring analysiert und in Kombination mit numerischen Modellierungen eine Technologie zur kontrollierten Durchführung von Stimulationen entwickelt werden. Die Aussagen über die aktivierten hydraulischen Wegsamkeiten werden durch nachträgliches Erbohren, hydraulisches Testen und Laborexperimente an Kernmaterial des stimulierten Bereichs validiert, was erstmals einen eindeutigeren Nachweis der ablaufenden hydro-mechanischen Prozesse und eine Zuordnung ihrer diagnostischen Phänomene erlaubt. Das Projekt trägt dem Fehlen meso-skaliger Experimente Rechnung, die gegenüber der realen Skala den Vorteil der Kontrolle über Randbedingungen und Kenntnis der Gesteinsstrukturen und gegenüber Laborexperimenten den Sprung auf die praxisrelevante Zehnermeter-Skala bieten. Es wird ein hervorragend charakterisiertes Reservoirlabor mit einzigartigen Möglichkeiten für eine Weiternutzung hinterlassen. Der Arbeitsplan umfasst folgende Schritte: 1.) Analyse spezifischer Daten aus dem Forschungsbergwerk sowie Literaturrecherche zum Stand von W+T 2.) Numerische Spannungsfeldsimulation 3.) Mechanische Laborversuche Deformationsparametern sowie bruchmechanischen Kennwerten an Freiberger Gneisproben 4.) Numerische Simulation der Rissausbreitung
Das Vorhaben leistet wesentliche Beiträge für die realitätsnahe experimentell-numerische Analyse der Entstehung und Entwicklung von Diskontinuitäten in den Gesteinen Salz, Ton und Kristallin. Dabei stehen das Verständnis und die Quantifizierung von Wechselwirkungen mit sich dynamisch entwickelnden Gesteinseigenschaften (z.B. Permeabilität) im Mittelpunkt, die geomechanische Integrität und Dichtheit geologischer Reservoir-Barriere-Schichten bestimmen. Es werden Diskontinuitäten von volumetrisch verteilten Schädigungen, wie sie in der Auflockerungszone von Festgesteinen auftreten, Diskontinuitäten, die sich an Phasengrenzflächen unkontrolliert oder kontrolliert neu bilden können sowie diskrete Riss- und Kluftnetzwerke, wie sie durch druckgetriebene Perkolation entstehen können, betrachtet. Die Arbeitspakete AP1-AP3 sind jeweils in die identischen Bereiche Laborexperiment, Numerik sowie in-situ-Experiment (Untertagelabor) strukturiert und bilden jeweils einen typischen Effekt ab, der zur Entstehung und Entwicklung spezifischer Diskontinuitäten führt. AP 4 dient der Projektkoordination. AP 1: Wegsamkeiten durch Quell- und Schrumpfungsprozesse AP 2: Wegsamkeiten durch druckgetriebene Perkolation AP 3: Wegsamkeiten durch Spannungsumlagerungen AP 4: Projektkoordination
Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung eines Laborprogramms zur Untersuchung von thermisch induzierter und gasdruckgetriebener Rissbildung bei Wasserstoff gefüllten Speicherkavernen im Steinsalz. Da es aktuell keine Labor- oder in situ Versuche gibt, welche die Kombination von thermisch induzierter und druckgetriebener Rissbildung untersuchen, sind diese Laborversuche notwendig, um die Mechanismen dieser Art der Rissbildung und Fortschreitung besser zu verstehen und die Forschungsergebnisse des Projektes 'RiSa' eindeutig validieren zu können. Zunächst wird in enger Zusammenarbeit mit GL Test Systems ein neuartiger Prüfstand zum punktuellen Kälteeintrag in einen unter Innendruck stehenden Salzgesteinshohlprüfkörper realisiert. Nach einer Phase von Vorversuchen werden anschließend Versuchsreihen mit verschiedenen Salztypen sowie Belastungs- und Temperaturbedingungen durchgeführt. Abschließend werden numerische Nachrechnungen mit den in 'RiSa' entwickelten Modellen vorgenommen. Somit können die numerischen Modelle zur thermisch induzierter und gasdruckgetriebener Rissbildung und Rissfortschreitung überprüft werden. Das Projekt 'La-thi-ga' unterteilt sich in drei Teilbereiche, welche von zwei Mitarbeitern/-innen bearbeitet werden: 1 Entwicklung der Versuchsanlage, 2 Durchführung der Laborversuche, 3 Durchführung numerischer Nachrechnungen der Laborversuche mit zwei verschiedenen numerischen Programmsystemen. Zunächst wird die Firma GL Test Systems die notwendige Versuchsanlage in enger Zusammenarbeit mit dem IGtH / IUB entwickeln (s. AAK Antrag - GL Test Systems). In verschiedenen Versuchsreihen mit unterschiedlichem Steinsalz und unterschiedlichen Belastungsbedingungen werden die Laborversuche von den zwei Mitarbeitern/ -innen durchgeführt. Parallel zu den Laborversuchen werden die numerischen Nachrechnungen durchgeführt, wobei die zwei Mitarbeiter/ -innen die Versuche mit jeweils unterschiedlichen numerischen Programmsystemen bearbeiten und simulieren.
Der Antragsteller plant, zusammen mit einem/er Doktoranden/in, Untersuchungen an jungpleistozänen vulkanoklastischen Turbiditen und Debriten durchzuführen, die im März-April 2012 im Rahmen von IODP Cruise 340 westlich von Dominica und Martinique (Kleine Antillen) erbohrt wurden (der Antragsteller war Ship party member). An 221 Proben (Sites U1397 und 1398, im August 2012 genommen) soll eine detaillierte Analyse der Ablagerungsfazies, Kornform und Zusammensetzung der Massenstromablagerungen erstellt werden. Die Ergebnisse sollen mit biostratigraphischen und paläobathymetrischen Untersuchungen der biogenen Komponenten der Arbeitsgruppe abgesichert, sowie mit Shipboard-Daten (Gesteinsphysik, Bohrlochgeophysik etc.) und Resultaten anderer IODP-340-Arbeitsgruppen (z.B. Chronostratigraphie) kombiniert werden. Den Schwerpunkt der Arbeiten bildet eine quantitative 3D-Analyse der Formen und internen Texturen der vulkanigenen Körner. Neben der Rekonstruktion der vulkanischen Entwicklung der Niederen Antillen im Verlauf der letzten Glazial-Interglazialzyklen soll mit dem Projekt geklärt werden, inwieweit die texturelle/kompositionelle Analyse von Turbiditen sichere Aussagen auf ihren Ursprung und Auslösemechanismus erlauben.
DESMEX (Deep Electromagnetic Soundings for Mineral Exploration) ist ein Verbundvorhaben, das vom BMBF Programm r4 - Innovative Technologien für Ressourceneffizienz, Forschung zur Bereitstellung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe gefördert wird. Das Ziel im Verbundvorhaben ist der Aufbau eines semi-airborne Explorationsverfahrens zur Erkundung der mineralischen Lagerstätten in Deutschland, das exemplarisch an einer Erzlagerstätte getestet werden soll. Die Arbeit der BGR an diesem Projekt ist in zwei Arbeitsgruppen aufgeteilt. Eine Gruppe befasst sich mit der Entwicklung und den Testflügen der zu entwickelnden Flugsonden, der Vorerkundung des Testgebietes im Feldmaßstab und der Durchführung der Befliegung im Hauptexperiment (Aerogeophysik). Die weitere Gruppe ist mit der Bestimmung der geophysikalischen Messgrößen im Labormaßstab (Petrophysik) und der Aufskalierung auf den Feldmaßstab beschäftigt. Teilvorhaben Petrophysik: Geophysikalische Messungen, egal ob aus der Luft oder vom Boden aus, liefern die Verteilungen physikalischer Größen im Untergrund (geophysikalische Modelle). Die gemessenen physikalischen Größen sind materialabhängig und können somit Aufschluss über Ausdehnung und Tiefe von geologischen Strukturen geben. Dennoch sind geophysikalische Modelle oft mehrdeutig und die Messwerte lassen sich oft nicht eindeutig einem bestimmten Material oder einem charakteristischen mineralogischen oder geochemischen Materialparameter zuordnen. Im Teilvorhaben Petrophysik werden umfangreiche petrophysikalische Untersuchungen an repräsentativem Probenmaterial (Erz- sowie dessen Umgebungsgestein) durchgeführt, um ein fundiertes Wissen darüber zu erlangen, wie die im Feld gemessenen physikalischen Größen (spez. elektrischer Widerstand, magnetische Suszeptibilität, Aufladbarkeit) mit relevanten mineralogisch-geochemischen Eigenschaften, die die Lagerstätte im Wesentlichen charakterisieren, zusammenhängen. Unser Ziel ist es, Lösungsansätze zu entwickeln, wie durch das komplexe Zusammenspiel von Mineralogie, Petrophysik, Geochemie und geophysikalischer Exploration auf der Basis der im Verbundprojekt zu entwickelnden semi-airborne Messmethodik eine Höffigkeitsanalyse der Lagerstätte durchgeführt werden kann.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 90 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 90 |
| License | Count |
|---|---|
| offen | 90 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 87 |
| Englisch | 8 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 18 |
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| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 90 |
| Lebewesen und Lebensräume | 67 |
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| Weitere | 90 |