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Bruchprozesse orts- und zeitaufgelöst: Akustischen Emissionen und Kaiser-Effekt

Ansprechperson: F. R. Schilling / C. Scheffzük

(Masterarbeit) Der Kaisereffekt ist ein Phänomen, dass bei zyklischer Belastung einer polykristallinen Probe auftritt: Bei der Deformation einer polykristallinen Gesteinsprobe kommt es zu Mikrobrüchen, die akustische Emissionen verursachen. Nach Entlastung und erneuter Beanspruchung treten erneut akustische Emissionen erst bei dem zuvor erreichten Belastungsniveau auf.

Die akustischen Emissionen, detektiert mit einem System der Fa. Vallen sollen orts- und zeitaufgelöst dargestellt werden.

Gegenstand der Untersuchungen, die im Zusammenhang mit neutronen-diffraktometrischen Strain-Bestimmungen stehen, ist ein Granit der Lokation Forsmark / Schweden, die als potentielles Endlager radioaktiver Abfallstoffe zur Diskussion steht.

Elektrische Leitfähigkeit von Gesteinen

Ansprechperson: F. R. Schilling

Bachelor oder Masterarbeit (der Umfang der Aufgabe wird entsprechend angepasst)

Einige leistungsfähige geophysikalische Beobachtungsmethoden basieren auf Variationen der elektrischen Leitfähigkeit. Labormessungen nutzen dabei meist hohe Frequenzen während im Gelände niederfrequente Messungen dominieren (Ausnahme sehr oberflächennahe Untersuchungen wie z.B. Radar). Es sollen an Analogmaterialien die wesentlichen Prozesse der elektrischen Leitfähigkeitsmechanismen als Funktion der Frequenz quantitativ untersucht werden.

Methoden: Impedanzspektroskopie, einfache numerische Simulationen

Literaturstudium, experimentelle Untersuchungen, Diskussion der Ergebnisse (z.B. Tagungsbeitrag)

Wärmetransporteigenschaften von Mineralen und Gesteinen

Ansprechperson: F. R. Schilling
Mehrere Bachelor oder Masterarbeiten (der Umfang der Aufgabe wird entsprechend angepasst)

Ein grundlegendes Verständnis von Wärmetransporteigenschaften von Mineralen und Gesteinen ist Voraussetzung für eine quantitative Beschreibung geodynamischer Prozesse oder bei geothermischen Fragestellungen. Für ein Verständnis der Prozesse sind Messungen an Mineralen (Quarz, Saphir) und Gesteinen (Granit, Sandstein, etc.) geplant.

Methoden: bei Gesteinen – chemische Analytik (RFA, XRD), Laser-Flash-Apparatur,

                Heizplattenmethode, einfache numerische Simulationen

Literaturstudium, experimentelle Untersuchungen, Diskussion der Ergebnisse (z.B. Publikation)


Bestimmung der Elastischen Eigenschaften von Bohrkernen

Ansprechperson: F. R. Schilling/B. Müller

Die Kenntnis seismischer Geschwindigkeiten ist Voraussetzung für die Interpretation von reflexionsseismischen Experimenten im Zusammenhang mit Geothermie oder Erdöl- und Erdgasgewinnung .  Aus Bohrkernen von Tiefbohrungen kann man diese Information gewinnen und für di e Kalibrierung von Logging-Daten verwendet werden.  

In der Arbeit sollen Messplätze Vorrichtung geschaffen werden, mit denen eine möglichst zerstörungsfreie Ultraschall-Untersuchung erfolgen kann. Das Verfahren wird an "zerstörbaren" Kernen geprüft und dann auf eine Kernstrecke exemplarisch angewandt.

Methoden:  Ultraschallmessungen, einfache Modellrechnungen

Literaturstudium, experimentelle Untersuchungen, Diskussion der Ergebnisse (Tagungsbeitrag ggfs. Veröffentlichung)

Anisotropie der elastischen Eigenschaften von Quarz

Ansprechperson: F. R. Schilling

Bachelorarbeit

Quartz zeigt ein außergewöhnliches Verhalten bzgl. der elastischen Eigenschaften. An einem Quartz Würfel sollen die elastischen Eigenschaften dynamisch mit hoher Präzision bestimmt werden. Mithilfe der Christoffelgleichung (Lösung einer Matrix), sollen die einzelnen Komponenten des Elastizitätstensors bestimmt werden.

Methoden: Ultraschallmessungen, einfache Modellrechnungen

Literaturstudium, experimentelle Untersuchungen, Diskussion der Ergebnisse (Vortrag)

Frequenzabhängige elastische und anelastische Eigenschaften von Saphir Einkristallen

Ansprechperson: S. Klumbach/F. R. Schilling

Bachelor oder Masterarbeit (der Umfang der Aufgabe wird entsprechend angepasst)

Oft werden die elastischen Eigenschaften von Mineralen als idealelastische Körper beschrieben die dem Hookeschen Gesetz folgen. Mithilfe einer dynamisch mechanischen Analyse werden die elastischen Eigenschaften von Einkristallen als Funktion der Temperatur aufgezeichnet und die Frequenzabhängigkeit untersucht.

Methoden: Dynamisch Mechanische Analyse, Ultraschallmessungen, einfache Modellrechnungen

Literaturstudium, experimentelle Untersuchungen, Diskussion der Ergebnisse (z.B. Publikation)

Elastodynamische Eigenschaften von Obsidian

Ansprechperson: F. R. Schilling

Eruptions- und Erstarrungsprozesse bei Vulkaniten sind von den zeitabhängigen physikalischen Eigenschaften von Gesteinsschmelzen abhängig. Vor diesem Hintergrund soll die Frequenzabhängigkeit elastischer Eigenschaften eines Obsidianes bestimmt werden - die elastodynamischen Eigenschaften.

Arbeit: Literaturstudium, Messung, Diskussion