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Geophysikalischer Geländekurs (4. Semester)

Im geophysikalischem Geländekurs sollen die in den Vorlesungen Einführung in die Geophysik und Explorationsgeophysik kennen gelernten geophysikalischen Messverfahren zur oberflächennahen Erkundung praktisch durchgeführt und vertieft werden. Ziel ist die aktive und selbständige Benutzung der Geräte, Erkennen der Stärken und Schwächen der Methoden und die Folgen für die Kombination von Messungen.

Im Rahmen des Geländekurses werden 4 Feldversuche durchgeführt und ausgewertet:

- Refraktionsseismische Messungen (Hammerschlagseismik)
- Geoelektrisches Sondieren und Kartieren
- Profilmessungen der Magnetfeldstärke und ihre vertikalen Gradienten
- Georadarsondierungen

Explorationsgeophysik (4. Semester)

Vorlesung:
- Zielobjekte der geophysikalischen Prospektion/Exploration
- Grundlagen der digitalen Datenaufzeichnung und -bearbeitung
- vom Seismogramm zum Untergrundmodell (Refraktionsseismik, Reflexionsseismik); spezielle seismische Verfahren (3D-Seismik, vertical seismic profiling)
- Potentialverfahren (Grundlagen, Messtechnik, Auswertung): Geoelektrik, Magnetik, Gravimetrie
- Bohrlochmessungen und Bohrlochstabilität
- elektromagnetische Verfahren (Georadarmessungen)

Übungen:
Erstellung und Bearbeitung von Beispieldatensätzen zum Teil mit Bezug auf den geophysikalischen Geländekurs

Ziel: Verständnis des Zusammenhangs zwischen physikalischen Eigenschaften im Untergrund und Ergebnis von Messungen an der Oberfläche bzw. in Bohrlöchern. Studenten sollen soweit mit den Methoden vertraut werden, dass sie in der Lage sind, für ein sich stellendes Explorationsproblem bzw. eine Untergrunderkundung ein Konzept zu erarbeiten, das die Vor- und Nachteile der verschiedenen geophysikalischen Methoden gegeneinander abwägt.

Tektonophysik (5. Semester, Wahlbereich)

Vorlesungskapitel:
- die Erde von außen
- Schalenaufbau der Erde
- das Konzept von Platten
- Plattengeschwindigkeiten
- Energiebetrachtungen zu Platten
- Wärmefluß und Temperaturverteilung
- Rayleigh-Zahl für den Erdmantel, Rhelogische Eigenschaften, Konvektion
- Konzepte der Geochronologie

Ziel: Die Studenten sollen lernen, für tektonische Beobachtungen Modelle zu entwickeln, die die Anwendung physikalischer Konzepte erlaubt, wobei im Fordergrund die Frage nach den treibenden Kräften steht.

Gesteinsphysik (6. Semester, Wahlbereich)

Vorlesungskapitel:
- Aufbau von Mineralen und Gesteinen
- Konzepte zur Beschreibung heterogener Medien
- Transporteigenschaften: hydraulische, elastische (elektrische, thermische)
- Spannungen in Körpern mit Hohlräumen und Rissen
- Bruchverhalten trockener und fluid-gesättigter Gestein

Begleitend zur Vorlesung führen die Studenten einfache praktische Versuche durch (Dichte-, Porositäts-, Permeabilitätsbestimmungen).

Ziel: Verständnis für Zusammenhang zwischen chemischem und strukturellem Aufbau von Gesteinen und ihren physikalischen Eigenschaften. Dazu werden während der gesamten Vorlesung sowohl theoretische Modelle als auch empirische Beziehungen herangezogen.

Dynamik der Erde I (Wintersemester, MSc)

Vorlesungskapitel:
- geophysikalische und geochemische Erdmodelle
- elastische Zustandsgleichungen für Minerale im Erdinneren (Hohe Temperaturen und - Drücke)
- Defekte in Mineralen (Punktdefekte, Versetzungen, Korngrenzen)
- Hochtemperaturverformungsmechanismen (Diffusions-, Versetzungskriechen)
- Anwendungen von Fließgesetzen auf geodynamische Problem

Ziel: Das Kennenlernen von theoretischen Konzepten aus der Festkörperphysik und der Thermodynamik. Die Studenten sollen lernen, kontinuumsmechanische Ansätze auf geodynamische Probleme anzuwenden. Die erlernten Grundlagen werden auf tektonische Konzepte, wie Astenosphäre und elastische Dicke der Lithosphäre, angewendet.

Explorationsgeophysik II (Sommersemester, MSc)

Vorlesungskapitel:
- Einführung in die Entstehung von Kohlenwasserstofflagerstätten
- Physikalischen Eigenschaften von Kohlenwasserstoffen
- Grundlagen der Poroelastizitätstheorie
- Hydraulische Bohrlochverfahren (Pumpversuche, Lösungen der Diffusionsgleichung, Stimulation)
- Nutzung geothermischer Energie (Wärmepumpen, tiefe Erdwärmeprojekte)
- Spezielle seismische Wellen (Flözwellen, Bohrlochrandwellen, Wellen in fluid-gesättigten Medien)

Ziel: Vermittlung von Verfahren der Explorationsgeophysik über die bis dahin kennengelernten seismischen Verfahren hinaus. Neben den praktischen Aspekten werden die Studenten auch an die mathematischen Beschreibungen und Lösungsansätze herangeführt. Praktische Übungen an den Bohrungen am Kemnader See ergänzen den Vorlesungsstoff.

Theoretische Geophysik III : Fluiddynamik (Sommersemester, MSc)

Vorlesungskapitel:
- Differenzieren und Integrieren von Feldern
- Kinematik (Euler- und Lagrange-Betrachtungsweise)
- Erhaltungssätze in differentieller und integraler Form (Navier-Stokes-Gleichungen)
- Anwendungen (Spezialfälle der NS-Gleichungen und strömungsmechanische Kennzahlen)

Ziel: Vermittlung des kontinuumsmechanischen Handwerkszeugs und Anwendungen auf Probleme aus den drei Erdsphären (Atmosphäre, Hydrosphäre, Geosphäre).

Fortgeschrittenenpraktikum (MSc)

Betreute Bearbeitung eines abgegrenzten Themas auf dem Forschungsgebiet der geophysikalischen Arbeitsgruppen der RUB oder nach Absprache mit Dozenten auch externen Firmen, Forschungseinrichtungen oder Behörden. Der Arbeitsumfang soll etwa 20 Werktagen entsprechen. Aufgaben können auch von Kleingruppen bearbeitet werden.

Ziel: Die Studenten sollen an das selbstständige wissenschaftliche Arbeiten herangeführt werden und die formalen Seiten einer Berichterstattung über ein wissenschaftliches Projekt erlernen.