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Elektrische Leitfähigkeit (in Zusammenhang mit der Geoelektrik)

Die elektrische Leitfähigkeit soll hier nur übersichtsweise auf ihre Bedeutung in der Geoelektrik hin erläutert werden:

 

Die Materialeigenschaft, die mit der Gleichstromgeoelektrik untersucht wird, ist die spezifische elektrische Leitfähigkeit. Wie gut ein Medium elektrisch leitfähig ist, hängt davon ab, wie gut elektrische Ladung in ihm beweglich ist. 

Der wichtigste Leitfähigkeitsmechanismus für die geoelektrischen Messungen ist die elektrolytische Leitfähigkeit. Im Gestein enthaltene Salze lösen sich im Wasser und stellen Ionen für den Ladungstransport zur Verfügung. Damit die im Wasser gelösten Ionen auch beweglich sind und somit zum Stromfluss beitragen können, muss das Porennetzwerk des Untergrundes zusammenhängend sein. Die elektrolytische Leitfähigkeit hängt ab von

  • der Ionenkonzentration
  • der Wassersättigung
  • der Permeabilität (Porosität)

 

In einigen Materialen wird die elektrische Ladung nicht von Ionen, sondern von Elektronen transportiert. Die elektronische Leitfähigkeit ist der vorherrschende Leitfähigkeitsmechanismus in Tonen oder metallhaltigen Erzen.

Die spezifische elektrische Leitfähigkeit ist die physikalische Eigenschaft mit der größten Dynamik. Sie hängt von vielen Faktoren ab, wie dem Wassergehalt oder der Permeabilität (Durchlässigkeit) des Materials und überstreicht große Wertebereiche für einzelne Materialien. Die folgende Abbildung zeigt die Wertebereiche, die der spezifische elektrische Widerstand für bestimmte Materialien überstreicht: 

 

spezifische Widerstände

Quelle: Kertz, 1969

 

 

Die große Dynamik der Werte für den spezifischen elektrischen Widerstand macht die Interpretation der Messergebnisse schwierig. Um dennoch eine Aussage über den Aufbau des Untergrunds zu erhalten, werden weitere geophysikalische Messmethoden wie z.B. Seismik oder Gravimetrie angewendet.

Unter Berücksichtigung der (bekannten) geologischen und hydrogeologischen Randbedingungen, können sich Geophysiker so ein Bild vom Untergrund verschaffen.