Physik im Feld: Zerstö­rungs­freie Erkundungen des Untergrunds

Einen Tunnel zu bohren ist aus vielen Gründen anspruchs­voll. Eine wesentliche Heraus­for­de­rung besteht bereits darin, die Trasse festzulegen. Doch wie erkundet man das Innere eines Berges oder mögliche Hohlräume im Untergrund, die nicht mit Bohrungen erschlossen werden können?

Die Geophysik nutzt indirekte Methoden, um Infor­ma­tio­nen über Strukturen und physi­ka­li­sche Eigen­schaf­ten unter der Erdober­flä­che zu erhalten. Dabei greift sie unter anderem auf gravime­tri­sche, seismische, (elektro-)magnetische und elektrische Verfahren zurück. Diese machen es möglich, den Untergrund und darin einge­la­gerte Objekte zerstö­rungs­frei zu untersuchen und ein Abbild dieser Strukturen zu erstellen. So beobachtet die Geophysik etwa das Temperatur-, Schwere- oder Magnetfeld der Erde, wertet die bei Erdbeben und anderen Erschüt­te­run­gen erzeugten seismischen Wellen aus oder bestimmt die Massen­ver­tei­lung oder Leit­fä­hig­keit in tiefen Boden­schich­ten.

• Rohstoff- und Schad­stof­fer­kun­dung: Analyse und Iden­ti­fi­zie­rung poten­zi­el­ler Lager­stät­ten oder Verun­rei­ni­gun­gen im Untergrund.
• Unter­su­chung der Unter­grund­be­schaf­fen­heit: Bestimmung von Schicht­auf­bau und Boden­sta­bi­li­tät.
• Erschüt­te­rungs­mes­sun­gen und Prognosen: Messung und Bewertung von Vibrationen zur Überwachung und Sicherstellung von Bauwerken und ihrer Umgebung.
• Lärm­mes­sun­gen: Erfassung und Bewertung von Schall­pe­geln zur Minimierung von Lärm­emis­sio­nen.
• Unter­ir­di­sche Ortung: Iden­ti­fi­zie­rung von Altab­la­ge­run­gen, Hohlräumen, Leitungen und Wasserwegen.
• Prüfung von Dichtwänden und Strukturen: Überwachung von Dämmen, Staumauern und ähnlichen Konstruk­tio­nen auf Stabilität und Dichtigkeit.

Während Physiker*innen also unter kontrol­lier­ten Bedingungen im Labor expe­ri­men­tie­ren, erheben Geophysiker*innen ihre Daten im Feld und überführen diese Daten mit Hilfe ausge­klü­gel­ter Compu­ter­si­mu­la­tio­nen und Berech­nun­gen in hoch­auf­lö­sende Modelle des Untergrunds. Auf Basis dieser Modelle generieren Geophysiker*innen in inter­dis­zi­pli­nä­rer Zusam­men­ar­beit mit Fach­kol­le­gen schließlich geologische Karten, Lagepläne oder Profil­schnitte.