Das Erdinnere bleibt uns verborgen, doch die Geophysik enthüllt seine Geheimnisse. Mit verschiedenen Methoden beispielsweise der Tomographie, der Messung von Schwerefeldvariationen oder der Änderung des Abstands zwischen zwei festen Punkten erkunden wir die Zustände und Eigenschaften der Erdkruste.
Diese Kenntnisse sind entscheidend für die nachhaltige Nutzung des Untergrundes, etwa der geothermischen Energie, der Förderung von Grundwasser oder der langfristigen und sicheren Lagerung gasförmiger und flüssiger Stoffe, wie beispielsweise Wasserstoff. Die Geophysik, als Wissenschaftsdisziplin an der Schnittstelle von Geowissenschaften und Physik, hilft uns, die unterirdischen Strukturen zu verstehen und komplexe Zusammenhänge im Untergrund zu begreifen.
Direkte Daten über den tieferen geologischen Aufbau stammen aus Bohrungen und dem daraus gewonnenen Material wie Bohrkernen und Bohrklein. Mit diesen lassen sich die physikalischen Eigenschaften von Gesteinen, wie die Permeabilität oder die Wärmeleitfähigkeit, ermitteln. Die Permeabilität, also die Durchlässigkeit von Gesteinen für Flüssigkeiten und Gase, ist eine wichtige Größe, um den Energie- und Stofftransport im Untergrund mit Hilfe von Simulation verstehen und erfassen zu können. Die Durchführung solcher Simulationen trägt dazu bei, den geologischen Untergrund wissenschaftlich, technologisch und kommerziell nutzen zu können. Anhand von Kernproben aus einer Forschungsbohrung in Erfurt zeigen wir, wie und warum sich die Gesteine in ihren physikalischen Eigenschaften unterscheiden. Da Bohrkerndaten jedoch selten und aufwendig zu gewinnen sind, nutzt die Geophysik vielfältige indirekte Messmethoden wie die Seismik, die Magnetik oder die Gravimetrie entlang von Profilen, wodurch zwei- und dreidimensionale Modelle des Untergrunds entstehen. Exemplarisch veranschaulichen wir, wie Untergrundmodelle der Verteilung des scheinbaren elektrischen Widerstands mithilfe geoelektrischer Messungen erstellt werden können.
Ein weiterer Forschungsschwerpunkt am Lehrstuhl für Allgemeine Geophysik ist die Untersuchung der Veränderungen der Erd- und Umweltparameter über lange Zeiträume. Im Geodynamischen Observatorium Moxa erfassen wir mit hochsensiblen Sensoren physikalische Parameter unserer Erde. Langjährige Messreihen sind entscheidend, um die verborgenen Prozesse tief unter der Erdoberfläche zu verstehen. Wir zeigen und erläutern Langzeitaufzeichnungen der Schwerefeldänderungen und Krustendeformationen, die wir mit supraleitenden Gravimetern und Laser-Strainmetern messen.
