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2026-04-01T08:03:32Z

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Die '''Angewandte Geophysik''' ist jenes Teilgebiet der [[Geophysik]], in dem alle praxisorientierten und [[wirtschaft]]lich bedeutungsvollen Verfahren zusammengefasst werden. Gemeinsam ist ihnen das Ziel, die Gesteinskörper und Schichtungen der [[Erdkruste]] zu erkunden. Ein wichtiges Teilgebiet ist die Erkundung von [[Lagerstätte]]n, die [[Exploration (Geologie)|Exploration]] genannt wird. Die Angewandte Geophysik bewegt sich dabei an der Schnittstelle zwischen [[Naturwissenschaft|Natur-]] und [[Ingenieurwissenschaft]]en.

== Methodische Übersicht ==
Die [[Geophysik]] kennt (wie auch andere [[Geowissenschaften]]) eine Vielzahl an Methoden – insbesondere wegen der vielfältigen Gestalt des Erdkörpers, seiner [[Gestein]]e, unterirdischen [[Struktur (Geologie)|Strukturen]], seiner [[Fluid]]e und austretenden [[Gas]]e. Man gliedert die Methoden der Geophysik üblicherweise nach ihren 6–8 wichtigsten [[Messung|Mess-]] und [[Datenanalyse|Auswertungsmethoden]]:

# [[Potentialverfahren]] – vor allem [[Schwerefeld|Schwere-]] und [[Erdmagnetfeld|Magnetfeld]] der Erdkruste
# [[Wellenverfahren]] – Erkundung des Untergrundes mit [[Seismik|seismischen Wellen]] (natürliche und künstliche [[Erdbeben]])
# [[elektromagnetische Verfahren]], insbesondere [[Geoelektrik]] und [[Bodenradar]]
# [[Radiometrie|radiometrische Verfahren]]
# [[Geochemie|geochemisch]]-physikalische Verfahren und [[Gasvermessung]]
# [[Geothermik]]
# [[In situ|In-situ]]-Verfahren ([[Bohrloch]]-Geophysik und [[Bodenmechanik|bodenmechanische]] Untersuchungen)

Die Methodengruppen 1 und 2 reichen zwar bis in große Tiefen, liefern aber in jeder einzelnen Gruppe prinzipiell ''[[mehrdeutig]]e'' Ergebnisse (siehe auch [[Umkehrproblem der Potentialtheorie]]). Dasselbe trifft oft für die 3. Gruppe und manche ''In-situ''-Verfahren zu.

Im Regelfall ergänzen sich aber [[Gravimetrie]], Magnetik und [[Seismik]] untereinander und mit den Labormethoden. Auch werden üblicherweise zur Erzielung eindeutiger [[Interpretation]]en möglichst viele [[geologisch]]e Daten eingebracht – was in erster Linie in [[Aufschluss (Geologie)|Aufschlüssen]] erfolgt und u. a. die Erfassung der dort angetroffenen [[Gesteinsart]]en, deren Dichte (etwa 2,0 bis 3 g/cm³) und der Lage ihrer Schichten im Raum ([[Streichen (Geologie)|Streichen]], [[Fallen (Geologie)|Fallen]]) umfasst.

== Potentialverfahren ==
Sie nützen die Besonderheiten physikalischer [[Feld (Physik)|Felder]] (in der Fachsprache der [[Potentialtheorie]]: ''wirbelfreie Vektorfelder'') und ihre Wirkungen auf die Messpunkte an der [[Erdoberfläche]]. Damit lassen sich Dichteunterschiede bzw. Schichtungen in der Tiefe bestimmen:

=== Gravimetrie ===
Genaue Messungen des [[Erdschwerefeld]]es (Schwerkraft und evtl. auch [[Schweregradient]]en) gestatten die Ortung von horizontalen und vertikalen Unterschieden der [[Gesteinsdichte]] im Untergrund. Die festgestellten [[Schwereanomalie]]n lassen auf [[Lagerstätte]]n, Hohlräume, [[Fels]]auflockerung ([[Felsmutung]]) etc. schließen. <br>
In der theoretischen Geophysik dienen Schweremessungen zusätzlich zur Bestimmung der [[Erdkruste|Krustendicke]], des großräumigen Schalenaufbaus der Erde und ihres Dichteausgleichs ([[Isostasie]]).

Die Messungen erfolgen mit sogenannten [[Gravimeter]]n, die nach dem Prinzip einer äußerst feinen [[Federwaage]] arbeiten und auch in der Geodäsie ([[Erdmessung]]) verwendet werden. Es gibt Relativ- und [[Absolutgravimeter]], früher verwendete man auch die Eötvös’sche [[Drehwaage]], die horizontale [[Schweregradient]]en messen kann.

=== Geomagnetik ===
Eine detaillierte Vermessung des [[Erdmagnetfeld]]es auf dem Boden ("terrestrisch") oder vom [[Flugzeug]] oder Hubschrauber ("[[Aeromagnetik]]") spiegelt die Existenz [[Magnetisierung|magnetischer]] und magnetisierbarer [[Gestein]]e im Untergrund wider. Bei der Modellierung des zugehörigen [[Potential (Physik)|Potentials]] sind Querverbindungen zum [[Schwerepotential]] der Gravimetrie möglich.

=== Geoelektrik (siehe unten) ===
Die geoelektrischen Verfahren arbeiten teilweise ebenfalls mit [[Potentialfeld]]ern, werden aber zumeist in einer eigenen Gruppe zusammengefasst (siehe Kapitel 4).

== Wellenverfahren (Seismik) ==
erlauben die Erkundung von [[Erdkruste]] und evtl. Erdmantel mit natürlichen und künstlichen Erdbeben. Bei der Ausbreitung dieser Erschütterungen unterteilt man die mechanischen [[seismische Welle|Wellen]] in
* longitudinale Wellen ([[Stoßwelle]]n, auch P-Wellen genannt)
* transversale Wellen oder [[Scherwelle]]n (S-Wellen)
* und spezielle Wellenarten (z. B. an einer Grenzfläche geführte Wellen, [[Flöz]]wellen)
Die [[Reflexion (Physik)|Reflexion]] bzw. [[Brechung (Physik)|Brechung]] der Wellen im Erdinnern lässt Rückschlüsse auf seine Schichtung zu, wobei die Eindringtiefe von der Stärke der Beben bzw. Sprengungen abhängt. Der Mess- und Rechenaufwand ist erheblich, kann allerdings (mit gewissen Unsicherheiten) [[3D|dreidimensionale]]-Modelle liefern.

=== Seismologie ===
Messung und Interpretation natürlicher [[Erdbeben]]. Diese Methoden dienen aber häufiger der ''allgemeinen'' als der ''angewandten'' Geophysik. Seit den [[1920er]]-Jahren konnten damit die Tiefe von [[Erdmantel]] und [[Erdkern]] bestimmt werden, in den letzten Jahrzehnten auch feinere Untergliederungen, insbesondere im [[Oberer Erdmantel|oberen Erdmantel]].

=== Geoseismik ===
Messung und Interpretation von künstlichen [[Erdbeben]] (Schlag- und Sprengseismik) und künstlich erzeugter Vibrationen. Die Bebenwellen werden an den Grenzen geologischer [[Formation (Geologie)|Formationen]] gebeugt oder reflektiert, wenn sich dort die [[Dichte]] oder die [[Elastizität (Physik)|Elastizität]] des Gesteins ändert.
Im Detail unterscheidet man die [[Refraktionsseismik]] von der tiefer reichenden, aber komplizierteren [[Reflexionsseismik]].

Die Geoseismik ist vor allem für die [[Exploration (Geologie)|Exploration]] (Erkundung) von [[Erdöl]] und [[Erdgas]] wichtig, weil sich diese Kohlenwasserstoffe in typischen, aufgewölbten Strukturen ansammeln. Die Stoß- und Scherwellen werden von [[Geophon]]en aufgezeichnet, die in [[geologisches Profil|Profilen]] oder flächenhaft ausgelegt und mit langen Kabeln verbunden sind. Die künstlichen Beben werden auf verschiedene Weise ausgelöst:
* [[Sprengung]]en in tiefen, verdämmten [[Bohrloch|Bohrlöchern]]
* [[Vibroseis]] – schwere Lastfahrzeuge mit vibrierenden Bodenplatten
* [[Schlaghammer]]; für relativ dünne Schichten wie etwa zur Tiefenmessung von [[Gletscher]]n oder zur [[Felsmutung]] unter Sedimenten kann auch ein schwerer manueller [[Hammer]] mit elektrischen Kontakten genügen („Hammerschlag-Seismik“).

== Elektromagnetische Verfahren ==
Die geoelektrischen Verfahren arbeiten teilweise zwar mit [[Potentialfeld]]ern (siehe Kapitel 2), werden aber meist in einer eigenen Gruppe zusammengefasst.

=== Geoelektrik ===
Die Vermessung natürlicher und künstlicher [[elektrisch]]er Felder lässt vor allem auf Änderungen des [[Elektrischer Widerstand|Widerstandes]] schließen. Damit kann man unterirdische [[Schichtung]]en und einige Gesteinsparameter bestimmen, sowie wasserhaltige Schichten ([[Grundwasser|Grund-]] und Tiefenwässer) und [[Pore]]nstrukturen erkunden.
Man kann die Methoden folgendermaßen gliedern:
* natürliche Ströme und künstliche Ströme ([[Bahnerdung|elektrische Erdströme]])
* [[Magnetotellurik]]
* [[Längstwelle|VLF]]
* [[Spektrale Induzierte Polarisation]]
* [[Kernspinresonanz]] (NMR, oberflächig SNMR), siehe auch Kapitel 5

=== Georadar ===
Das [[Bodenradar]] oder "Ground Penetrating Radar" (GPR) dient vor allem zur Ortung von kleineren Unregelmäßigkeiten und metallhaltigen Strukturen im Untergrund, etwa bei der Untersuchung von [[Deponie|Müllhalden]] oder bereits abgedeckten [[Deponie]]n, aber auch in der [[Archäologie]] zum Auffinden von alten [[Grundmauer]]n etc.

== Radiometrie und Radioaktivität ==
(Eine Kurzbeschreibung wäre noch einzufügen.)

== Geothermie ==
Messung der Erdwärme beziehungsweise des [[Wärmefluss]]es, Interpretation hinsichtlich der [[Wärmeleitfähigkeit]] und der Temperaturen im Untergrund.

== Geochemisch-physikalische Methoden ==
* [[Geochemie|Geochemische]] Verbreitungsmessungen
* Methoden mit [[Radon]] und anderen Gasen
* ... ...

== In-situ-Methoden ==
Ihre Messprinzipien sind teilweise mit den oben angeführten Methoden identisch. Unter den [[direkt]] an den Gesteinen vorgenommenen Messungen unterscheidet man vor allem:

=== Labormessungen an Handstücken und Proben ===
Zur raschen und sicheren Beurteilung werden oft "[[Handstück (Geologie)|Handstücke]]" von typischen [[Gestein]]en im Gelände aufgelesen, aus dem [[Fels]]en gebrochen oder durch [[Kernbohrung]]en gewonnen. Ein erfahrener [[Geologe]] kann so bereits wichtige Aussagen treffen.

Im [[Labor]] untersucht man dann wichtige Gesteinsparameter genauer: spezifische [[Dichte]], Poren- und [[Wassergehalt]], [[Elastizitätsmodul]]e, elektrischer Widerstand, [[Korngröße|Körnung]] der Bestandteile etc. Bei der Dichtebestimmung – die für ''Potentialmethoden'' und die ''Seismik'' (siehe obige Kapitel 2 und 3) entscheidend sein kann – muss man genau zwischen [[bergfrisch|bergfeuchtem]] Zustand und [[Trockendichte]] unterscheiden.

=== Bohrloch-Geophysik ===
Zusätzlich zu den Oberflächenmessungen zählen hierzu Mess-Sonden in Bohrlöchern, beispielsweise als [[Dichte]]-[[Logge|Log]], für elektrischen Widerstand, für [[Wärmeleitfähigkeit]] und für [[Gammastrahlung]] (siehe auch [[Massenspektrometer]]). Ferner werden [[akustische Emissionssonde]]n und [[Magnetometer]] eingesetzt.

''Siehe auch'' [[Kontinentales Tiefbohrprogramm]].

== Aero-Geophysik ==
Zu dieser Gruppe – die sich ebenfalls der o.a. Prinzipien bedient – zählen alle Messungen aus der Luft (Flugzeug, Helikopter), mit denen man die geophysikalischen Oberflächen- und Bohrlochmessungen ergänzt. Häufig angewandt werden vor allem [[Aerogravimetrie]] und [[Aeromagnetik]], um großflächige Erstuntersuchungen durchzuführen damit später detaillierter zu untersuchende Bereiche auszuscheiden.

Zusätzlich zu den bekannten geophysikalischen Gesetzgebungen müssen speziell Höhen- und Rotationskorrekturen beachtet werden.

== Querverbindungen ==
Bei fast allen oben angeführten Methoden und Methodensgruppen ergeben sich Querverbindungen zu anderen [[geowissenschaft]]lichen Fächern. Beispiele dafür sind:
* [[Geodäsie]] – zur Gravimetrie, [[Potentialtheorie]] und [[Geodynamik]]
* [[Hydrologie]] – v. a. zur Geoelektrik
* [[Geotechnik]] – Seismik und [[Bodenmechanik]]
* [[Meteorologie]] – Radon- und andere Gase, Temperatureffekte usw.
* [[Aeronomie]] und [[Ionosphärenforschung]] – beispielsweise in der [[Magnetik]].

Doch wirken die Ergebnisse der angewandten Geophysik auch auf die anderen Bereiche innerhalb der [[Geophysik]] zurück – vor allem

* auf die ''[[allgemeine Geophysik]]'', was Struktur und Aufbau des [[Erde|Erdkörpers]] betrifft,
* auf die ''[[theoretische Geophysik]]'', welche das Potential von physikalischen [[Feld (Physik)|Feldern]] erforscht oder die Ausbreitungsgleichungen von seismischen [[Wellengleichung|Wellen]], die Frage der [[Bezugssystem]]e oder die verwendeten Grundlagen und [[Koordinatensystem]]e, sowie die Querverbindung zur [[Astronomie]] herstellt,
* die ''[[experimentelle Geophysik]]'', die im [[Labor]] jene Gesteinsparameter bestimmt, die der Geophysiker "im Feld" zur Deutung seiner Messungen benötigt. Beispiele sind die [[Schallgeschwindigkeit]] verschiedener Materialien, die [[E-Modul]]e, die spezifische Dichte, die [[Porosität]] und Porenradienverteilung, [[Permeabilität (Materie)|Permeabilität]], Wärmeleitfähigkeit und [[magnetische Suszeptibilität]].

Alle diese [[Relation (Philosophie)|Zusammenhänge]] erleichtern der angewandten Geophysik die erfolgreiche Suche nach unterirdischen Strukturen und Standortanalysen, sowie nach [[Lagerstätte]]n, Vorkommen von [[Wasser]] oder [[Erz]]en. Die vielen Abhängigkeiten komplizieren allerdings auch die Theorie und die [[Software]].

== Ziviltechniker und Organisationen ==
Speziell die [[Sedimente und Sedimentgesteine|Sedimentbecken]] – auf denen der Großteil der [[Menschheit]] lebt – sind der Geophysik gut zugänglich; für deren angewandte Forschung gibt es in der BRD seit 2002 ein Schwerpunktprogramm. Auch zur Ermittlung von potentiell geeigneten [[Endlager]]stätten für Abfälle, für [[Atommüll]] und für [[Deponie]]n werden Methoden der Geophysik – nebst anderen Fachgebieten – angewandt. In der Praxis arbeiten hier vielfach [[Ziviltechniker]] im selbständigen Beruf und in Kooperation mit [[Ingenieurgeologie|Ingenieurgeologen]]. Nur bei größeren, überwiegend der [[Forschung]] dienenden [[Projekt]]en geben [[Institut (Organisation)#Lehr- und Forschungseinrichtungen|Institute]] von [[Hochschule]]n, von [[Akademie]]n oder Fachabteilungen von (Landes)-[[Regierung]]en den Ton an.

Der weite Bereich des [[Umweltschutz]]es hat viele, vor allem jüngere [[Geophysik]]er dazu gebracht, sich auf diesen neueren Feldern zu spezialisieren. Auch gehen bei fast allen größeren [[Bauvorhaben]] genaue Untersuchungen des [[Baugrund]]es voraus (Standfestigkeit, [[Wasser]]verhältnisse usw.) und neuerdings in der [[Landwirtschaft]] Methoden der "Agrogeophysik".

Die verschiedenen Gebiete haben ihre jeweils eigenen Organisationsformen auf fachlichen und regionalen Ebenen – etwa die [[technisch]]en Aufgabenbereiche und die [[Rohstoff]]Erkundung (siehe auch [[geophysikalische Prospektion]]) <br />
Die [[weltweit|länderübergreifenden]] Untersuchungs- und Forschungsthemen sind eher im Rahmen der [[IUGG]] (Internationale Union für Geodäsie und Geophysik) und ihren sieben Verbandsmitgliedern angesiedelt, die alle vier Jahre ihre [[Generalversammlung]] abhält und dabei über 5000 Fachleute zu großen [[Tagung|Kongressen]] vereint. Dazwischen finden jährlich einige hundert [[Tagung]]en für spezielle Bereiche statt, beispielsweise im Rahmen der europäischen [[European Geosciences Union|EGU]] und der amerikanischen [[American Geophysical Union|AGU]].

== Literatur ==
* [[László Egyed]]: ''Physik der festen Erde'', 370 S., Akadémiai Kiadó, Budapest 1969
* Friedrich Bender: ''Angewandte Geowissenschaften'', Band II: ''Angewandte Geophysik'', 766 S., Enke-Verlag, Stuttgart 1985

== Weblinks ==
* [http://www.ifg.tu-clausthal.de/ Institut für Geophysik, TU Clausthal]
* [http://www.geophys.ethz.ch/ Institut für Geophysik, ETH Zürich]
* [http://www.iugg.org/ Union für Geodäsie und Geophysik]
* [http://www.dgg-online.de Deutsche Geophysikalische Gesellschaft]
* [http://www.geophysik.tu-berlin.de/ Angewandte Geophysik, TU Berlin]
* [http://geophysik.unileoben.ac.at/ Angewandte Geowissenschaften-Geophysik, MU Leoben]
* [http://www.rwth-aachen.de/geop/html/forschung.htm Geothermik, Petrophysik, Bohrloch-Logging, RWTH Aachen]
* [http://www.bgr.de/ Bundesanst.für Geowiss. und Rohstoffe, Hannover]
* [http://www.liag-hannover.de/ Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik, Hannover]
* [http://www.geothermie.de/ Geothermische Vereinigung, Geeste]
* [http://www.zamg.ac.at/cms/de/geophysik/angewandte-geophysik/ Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG), Wien]

[[Kategorie:Angewandte Geophysik| ]]
[[Kategorie:Geophysik| Angewandte]]

Angewandte Geophysik - Versionsgeschichte

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