Abbildung der Erdkruste auf unterschiedlichen Skalen
Die Forschungsthemen zur Abbildung der Strukturen der Erdkruste sind zum Teil aus dem vorherigen Vierjahreszeitraum ererbt, hetragen durch das Team „Tektonische Abbildung“, das dann die Arbeitsgruppe „Oberflächennahe Geophysik“ wurde. Es geht um die Entwicklung von Methoden im Bereich der angewandten Geophysik, klassischerweise seismische, elektrische, magnetische und elektromagnetische Methoden, die vielfach in der Industrie genutzt werden, aber zahlreiche Einschränkungen und Hemmnisse im Zusammenhang mit der Ausrüstung, der Geometrie der Messgeräte und der unterirdischen Strukturen und der Petrophysik aufweisen. Die Bildgebung wird erörtert unter der Frage nach den Eigenschaften von heterogenen porösen Medien und indem an der Entwicklung von neuen Mess-, Bearbeitungs- und Inversionsmethoden gearbeitet wird. Die Bandbreite der untersuchten Objekte reicht von Proben bis zu realen Untersuchungsstätten, an der Oberfläche und im Rahmen von Bohrungen, über Laborexperimente; es handelt sich um statische bildgebende Verfahren wie das zum Verstehen von dynamischen Prozessen entwickelte Raum-Zeit-bildgebende Verfahren.
Im Bereich der Seismik erstrecken sich unsere Arbeiten auf die Entwicklung von 3-Komponenten-Messungen an der Oberfläche und in Bohrlöchern, die gleichzeitig P- und S-Wellen erfassen. Die starke Heterogenität des oberflächennahen Bereichs und die effektiven Bedingungen der mechanischen Ankopplung der Quellen machen das seismische Wellenfeld sehr komplex. Die klassischen Methoden sind beschränkt, da diese nicht sämtliche in den Aufzeichnungen enthaltenen Informationen auswerten. Unseren Entwicklungen erstrecken sich auf die Interpretation verbunden mit der Modellierung. Unsere Untersuchungsgegenstände betreffen Probleme der Rissbildung (Tonschiefer in Tournemire, in Zusammenarbeit mit dem IRSN (Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire — Institut für Strahlenschutz und nukleare Sicherheit), dem Anschwellens von Anhydriten (Geothermie in Staufen), der Geometrie von Grundwasserleitern (Einzugsgebiet von La Soutte und Strengbach, sowie des Detektierens von aktiven Störzonen (Rheingraben) und dem Rückgriff auf industrielle Daten (Soultz).
Im Bereich des Elektromagnetismus verwalten wir den nationalen Magnetotellurik (MT) Park des INSU und haben ein gewisses Know-how in der Dateninversion entwickelt, insbesondere im Rahmen einer Zusammenarbeit mit AREVA unter Nutzung des luftgestützten TDEM-Verfahrens. Unsere Projekte beziehen sich zum Teil auf Anwendungen von Niederfrequenzverfahren (MT und Audio-MT) für tiefenbildgebende Verfahren im Bereich der Geothermie, Vulkanologie und der Hydrogeologie: Unter anderem sind wir am CRITEX-Projekt beteiligt und sind Teil des Netzwerks REALISE für regionale Anwendungen. Zudem entwickeln wir Anwendungen am Boden mit neuen multifrequenz- und multioffset-Erfassungs- und Inversionsgeräten (mögliche Zusammenarbeit mit dem Unternehmen IXTREM). Die Untersuchung zu heterogenen Medien, insbesondere von Böden und oberflächennahen Zielobjekten, zu Alterationszonen und zur Überwachung von Schadstoffen, umfasst den Bereich der sogenannten dawischenliegenden Frequenzen mit der Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen sowhohl im diffusiven als auch im propagativen Bereich. Im Bereich der Hochfrequenzen (Radarstrahlung) planen wir, Inversionsmethoden durch die Anwendung des Grundsatzes der Zeitumkehr zu testen.
Über die traditionellen Methoden hinaus entwickeln wir zudem spezifische Methoden mit Ausrichtung auf die Charakterisierung der Flüssigkeiten unter der Erdoberfläche. Wir testen und entwickeln Methoden zur Interpretation von Messungen des spontanen elektrischen Potentials (SP) und der Temperatur des Untergrunds, um den Wassertransfer zu beschreiben. Wir haben es geschafft, dank dem TRANSEK-Projekt in Zusammenarbeit mit dem LFCR (UPPA) und IsTerre (Grenoble) die Forschungen zu seismoe-lektromagnetischen Konversionen in Frankreich zusammenzuschließen. Nun sind wir bestrebt, diese Forschungen auf Europa-Ebene mit unseren deutschen, schwedischen, holländischen und englischen Kollegen zu verknüpfen, mit denen wir versuchen, ein europäisches Projekt zu schaffen.
Unsere Forschungen zu bildgebenden Verfahren beziehen sich nicht nur auf die Strukturen im Untergrund (Tomographie), sondern auch auf jene an der Oberfläche. Wir erarbeiten Methoden zur optischen Überwachung durch Stereofotogrammetrie, Particle Image Velocimetry (PIV) und Image Correlation Velocimetry (ICV) zur Rekonstruktion von Volumen und zur dreidimensionalen Überwachung von Verformungen und Fließbewegungen, sowohl im Labor als auch im Feld in diversen mechanischen Anwendungen (bspw. im Rahmen der ANR-Projekte Triggerland und SISCA und in Zusammenarbeit mit der Universität von Oslo).