Investigation of the magnetic and dielectric properties and their anisotropy of salt rocks
Final Report Abstract
Im Forschungsprojekt „Untersuchung der magnetischen und dielektrischen Eigenschaften und ihrer Anisotropie von Salzgesteinen“ wurden die physikalischen und mineralogischen Eigenschaften zahlreicher Proben aus Salzlagerstätten des norddeutschen Zechsteinbeckens ermittelt. Diese Informationen könnten dazu beitragen, Verformungsvorgänge in Salzgesteinen besser zu verstehen und die inneren Strukturen von Salzlagerstätten mit der Georadarmethode genauer abzubilden. Die magnetischen Eigenschaften von Salzgesteinen wurden weltweit bislang kaum wissenschaftlich untersucht. Unsere Messungen zeigten eine große Variation der magnetischen Parameter, welche über die mineralogische Zusammensetzung des Salzes Aufschluss geben können. So kann der Gehalt an Hämatit und Magnetit mit magnetischen Verfahren leicht bestimmt werden und damit können Zusatzinformationen zur Entstehung und Umwandlung der Gesteine gewonnen werden. Die Anisotropie der magnetischen Suszeptibilität (AMS) der Salzgesteine ist sehr gering, konnte aber in diesem Projekt durch Anwendung neuer Messmethoden sicher nachgewiesen werden. Die AMS von Gesteinen wird durch Verformungen erzeugt bzw. modifiziert, so dass durch Analyse der AMS-Daten auf frühere Deformationsvorgänge geschlossen werden kann. Bei den untersuchten Salzgesteinen unterschied sich die AMS sowohl zwischen verschieden verformten Bereichen in der Salzlagerstätte und als auch zwischen verschieden verformbaren Salztypen. Es muss allerdings weiter untersucht werden, welche Art der Verformung zu den beobachteten Anisotropien führt und ob daraus sichere Rückschlüsse über aktuelle oder vergangene Verformungsvorgänge gezogen werden können. Dies könnte u.a. zu einer gesicherteren Einschätzung der Langzeitstabilität von wirtschaftlich genutzten Hohlräumen in Salz führen. Die innere Struktur von Salzlagerstätten wird oft durch Georadarmessungen erkundet, welche an Schichtgrenzen reflektierte elektromagnetische Wellen detektieren. Die Ausbreitung und die Reflexion der Wellen sind abhängig von den dielektrischen Eigenschaften, welche in diesem Projekt bestimmt wurden. Die gewonnenen Werte sind dank der Konstruktion einer neuartigen Messzelle zur Messung großvolumiger Proben gegenüber vorhandenen Werte repräsentativer und trotzdem sehr genau. Von den in diesem Projekt untersuchten Gesteinsproben wurde auch die mineralogische und chemische Zusammensetzung intensiv analysiert. Dadurch können die physikalischen Eigenschaften der Gesteine direkt mit ihrer Zusammensetzung in Verbindung gebracht werden. Dies ermöglicht die Ableitung von allgemeinen Zusammenhängen zwischen petrographischen und physikalischen Eigenschaften und damit die Übertragung der Ergebnisse auf Salzgesteine in anderen Regionen.
Publications
- 2014: Magnetic anisotropy of salt rocks: A possible tool for deformation analysis? 15. Symposium Tektonik-Strukturgeologie-Kristallingeologie, Potsdam
Heinrich, F.C., Schmidt, V., Hirt, A.M., Leiss, B.
- 2014: Magnetic properties and anisotropy of Permian salt deposits in the North German Basin. 14th Castle Meeting New trends on Paleo, Rock and Environmental Magnetism, Évora
Schmidt, V., Heinrich, F., Leiss, B.
- 2015: A cylindrical guarded capacitor for spectral permittivity measurements of hard rock samples in the MHz-range. Measurement Science and Technology 26:10, 105902
Schmidt, V., Wilting, W., Gruse, M., Wagner, N.
(See online at https://doi.org/10.1088/0957-0233/26/10/105902) - 2015: Magnetic minerals and magnetic anisotropy in Permian salt deposits. 75. Jahrestagung der DGG, Hannover
Heinrich, F.C., Schmidt, V., Schramm, M., Mertineit, M., Rolf, C.
- 2016: Magnetic and mineralogical properties of salt rocks. 15th Castle Meeting New trends on Paleo, Rock and Environmental Magnetism, Dinant
Heinrich, F.C., Schmidt, V., Schramm, M., Mertineit, M.
- 2017: AMS of salt rocks of the Northern German Basin, Geophysical Research Abstracts Vol. 19, EGU2017-4853, 2017, EGU General Assembly
Heinrich, F., Schmidt, V.
- 2017: Magnetic and mineralogical properties of salt rocks from the Zechstein of the Northern German Basin. Geophysical Journal International 208:3, 1811-1831
Heinrich, F.C., Schmidt, V., Schramm, M., Mertineit, M.
(See online at https://doi.org/10.1093/gji/ggw488) - 2018: Anisotropy of permittivity in salt rocks, 78. Jahrestagung der DGG, Leoben
Schmidt, V., Klinge, J.
