Gesteinsphysikalische Untersuchungen im Labor
Darum geht's
Basalt, Sandstein, Granit, Kalkstein: Sicherlich kennst du diese oder auch noch weitere Gesteinsarten. Jede Gesteinsart zeichnet sich durch ganz spezifische Eigenschaften aus. So unterscheiden sich die Gesteine nicht nur durch äußere Merkmale, sondern auch in Bezug zu ihren physikalischen Eigenschaften wie Dichte, Wärmeleitfähigkeit und die Ausbreitungsgeschwindigkeit seismischer Wellen, die zum Bespiele durch Erdbeben entstehen können. Fachleute nennen solche Merkmale „petrophysikalische Eigenschaften“ und diese sind für zahlreiche Anwendungen von großer Bedeutung: So ist es zum Beispiel bei der Planung von Bauwerken wichtig, die genauen Eigenschaften des Untergrundgesteins zu kennen. Auch für die Untersuchung von Grundwasserleitern oder für die Exploration von Lagerstätten sind petrophysikalische Untersuchungen wichtig.
Doch wie bestimmt man die physikalischen Eigenschaften von Gesteinen? Anne Schulz von der Arbeitsgruppe Allgemeine Geophysik an der Friedrich-Schiller-Universität Jena erklärt es euch im Video: Sie stellt eine Methode vor, mit der man die akustische Ausbreitung von Wellen in Gesteinsproben bestimmen kann – und sie zeigt einen Bohrkern aus einer Bohrung, die Jenaer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Rahmen des Forschungsprojektes INFLUINS im Norden von Erfurt abgeteuft haben.
Abteufen: Der Begriff kommt aus der Bergmannssprache und bedeutet: durch ein Bohrloch oder durch einen Schacht in die Tiefe - bergmännisch: in die Teufe – gelangen.
Forschungsbohrung INFLUINS: INFLUINS ist ein großes Forschungsvorhaben der Uni Jena und vieler Partner, das die Bewegung von Fluiden, also Flüssigkeiten und Gasen, im Untergrund des Thüringer Beckens untersucht. Im Sommer 2013 hat das Forschungsteam im Norden von Erfurt eine Forschungsbohrung durchgeführt. Ein interessanten Einblick in die Vorbereitung und Durchführung einer solchen Forschungsbohrung liefert das Bohrungstagebuch auf der INFLUINS-WebseiteExterner Link.
Das Video wurde von der Arbeitsgruppe Allgemeine Geophysik in Zusammenarbeit mit dem Multimediazentrum der Universität Jena erstellt.
Quizfragen
Neugierig geworden und Lust, noch etwas zu knobeln? Hier haben wir einige Quizfragen für dich zusammengestellt. Manche Fragen lassen sich mithilfe des Videos beantworten, bei manchen Fragen musst du noch etwas recherchieren. Findest du alle Antworten heraus?
Übrigens: Einige der Quizfragen findest du auch in unseren interaktiven Schnitzeljagden mit der App Actionbound wieder. Und wenn du noch mehr Einblick in die geophysikalische Forschung erhalten möchtest, dann schau mal bei dem Vortrag von Prof. Dr. Nina Kukowski zu Gashydraten rein.
1) Wie schnell bewegen sich Erdbebenwellen durch die Erdkruste?
a) 50-100 km/h
b) 1-10 km/s
c) 1-5 m/s
2) Die von uns gezeigten Bohrkerne stammen aus der Trias, sind also über 200 Millionen Jahre alt. War es damals im Vergleich zu heute:
a) kälter
b) ungefähr genauso warm
c) wärmer
3) Stell Dir einen 10 m langen Bohrkern mit 10 cm Durchmesser vor. Wie groß ist sein Volumen:
a) 0,08 m3
b) 1,4 m3
c) 14 m3
4) Unsere Forschungsbohrung in Erfurt ist etwa 1200 m tief. Wenn man lotrecht zur Erdoberfläche weiter durch den gesamten Erdkörper bohren könnte, wo würde man herauskommen?
a) Kapstadt, Südafrika
b) Südpazifik, etwa 1500 km südöstlich von Neuseeland
c) Murmansk, Russland
Sedimentgesteine wie diejenigen in unseren Bohrkernen bestehen aus unterschiedlich großen Mineralkörnern. Wenn man die genannten Gesteine von der größten zur kleinsten Korngröße hin sortiert, welche Aussage ist richtig:
a) Tonstein – Silt – Sandstein
b) Silt – Sandstein – Tonstein
c) Sandstein – Silt – Tonstein
5) Warum nennt man die Geophysik auch das „Hubble-Teleskop ins Erdinnere“?
a) Weil sie die Abbildung von geologischen Strukturen im Untergrund ermöglicht
b) Weil man so direkt ins Erdinnere sehen kann
c) So wie ein Teleskop optische Signale aus dem Weltall registriert, registriert die Geophysik z.B. akustische Signale aus dem Erdinneren
6) Die von uns gezeigten Bohrkerne mit einem Durchmesser von 10 cm bestehen aus Sedimentgesteinen mit einer durchschnittlichen Dichte von 2700 kg/m3. Wie schwer ist ein 1 m langer Bohrkern?
a) 43 kg
b) 21 kg
c) 3 kg
7) Welche Gesteinseigenschaft bestimmt die Laufzeit seismischer Wellen?
a) Seismische Impedanz
b) Poisson-Zahl
c) Seismische Geschwindigkeit