Geoelektrische Widerstandstiefensondierungen

Die Methode der geoelektrischen Widerstandstiefensondierungen wird dem Bereich der konventionellen Geoelektrik zugeordnet. Das Ziel der geoelektrischen Widerstandstiefen-sondierungen ist die Ermittlung der spezifischen elektrischen Widerstandsverteilung im Untergrund. Sie stellt die Grundlage für die Bestimmung der Mächtigkeit bzw. Tiefenlage einzelner geologischer Schichten unter dem Messpunkt dar. Die elektrische Eigenschaft des Bodens bzw. eines geologischen Untergrundes wird durch Anlegen eines künst-lichen elektrischen Feldes an der Erdoberfläche über Messelektroden erfasst.

Messprinzip der geoelektrischen Widerstandstiefensondierung und graphische Dar-stellung der Sondierungskurve

Mit der Vierpunktanordnung von Elektroden (Stahlspieße A, B, N und M in obiger Ab-bildung) wird über die Außenelektroden (Stromelektroden A und B) ein künstlicher elektrischer Strom (I) dem Boden zugeführt und die sich einstellende Potentialdifferenz über die beiden mittleren Elektroden (Potentialelektroden M und N) gemessen. Zur Ermittlung der Tiefenlage einzelner geologischer Schichten sind eine Reihe von Einzel-messungen erforderlich. Hierbei wird der Stromelektroden-Potentialelektroden-Abstand unter Beibehaltung des Mittelpunktes von MN schrittweise soweit vergrößert, bis die ge-wünschte Wirkungstiefe erreicht ist.

Auf diese Weise wird der scheinbare spezifische elektrische Widerstand als Funktion der Elektroden-Abstände (AB/2) und somit als Funktion der Tiefe für den jeweils auf dem Profil festgelegten Messpunkt ermittelt.

Die computergestützte Auswertung ergibt schließlich die Anzahl der Schichten, ihre Mäch-tigkeiten bzw. Tiefenlagen sowie die einzelnen spezifischen elektrischen Schichtwider-stände.

Mit den entsprechenden lokalen geologischen Kenntnissen (z.B. über Bohrungen) kann aus den Auswertungen der Einzelmessungen ein geologisches Modell erarbeitet werden.

Randbedingungen:

Für die erfolgreiche Anwendung der geoelektrischen Widerstands-Methode sind folgende Voraussetzungen notwendig:

Die abzugrenzenden Schichten oder Objekte (z.B. Bauwerksreste) müssen sich bzgl. ihres spezifischen elektrischen Widerstandes hinreichend voneinander unterscheiden.

Die einzelnen Schichtkomplexe müssen eine ausreichende Relativmächtigkeit besitzen.

Bei einem hinreichend hohen Kontrast bzgl. des spezifischen elektrischen Widerstan-des ist eine Schicht mit einer Mächtigkeit größer oder gleich 10 % der Tiefenlage der Schicht detektierbar, d. h. in einer Tiefe von

5 m ist eine Schicht mit einer Mächtigkeit von >= 0,5 m auflösbar.

Die Mehrdeutigkeit der quantitativen Interpretation kann nur durch die Kalibrierung der geoelektrischen Widerstandstiefensondierungen an Bohrungen etc. beseitigt werden.

Fällt eine Schichtgrenze mit dem Grundwasserspiegel zusammen, ist eine eindeutige Interpretation ohne zusätzliche geologische Informationen durch Bohrungen etc. nicht möglich.

Der Mindestabstand des Messrofils zu parallel im Untergrund verlaufenden metalli-schen Rohren (Eisen, Guss, Stahl etc.) beträgt 2 m. Anderenfalls können Störein-flüsse auftreten, die sich insbesondere im oberflächennahen Bereich auswirken. Wenn die Leitungen isoliert oder bereits oxydiert sind, bestehen nahezu keine Einschränkungen.

Unter den oben genannten Bedingungen ist ein mittlerer relativer Fehler bzgl. der Tiefen-lagenbestimmung der Schichten von < 10% zu erwarten.

Stehen keine Bohrungen für Kalibriermessungen zur Verfügung, so erhöht sich der mittlere Fehler auf ca. 20 %. Insbesondere bei Wechselfolgen unterschiedlicher Gesteine wird dann eine Zuordnung der geoelektrischen Messdaten zu den anstehenden Gesteinen außerordentlich schwierig bis unmöglich.