Geologische Modellierung 4.0

Der geologische Untergrund ist bedeutend für eine Vielzahl industrieller und technischer Anwendungen: sowohl als Lagerstätte mineralischer und nichtmineralischer Rohstoffe, als auch als Speicher, sowie als Planungsgrundlage für untertägige Infrastruktur – und in diesem Rahmen auch zunehmend im Kontext der Stadtplanung und des in den Untergrund erweiterten „Building Information Management“ (BIM), häufig auch als GeoBIM bezeichnet (Svensson 2015). Das zentrale Problem der Charakterisierung bedeutender Gesteins- und Fluideigenschaften im Untergrund ist, dass es bis heute keine günstige und umfassende Möglichkeit gibt, diese Eigenschaften im Untergrund direkt zu messen. Zwar geben (teure) Bohrungen punktuell sehr genaue Informationen, aber die Extrapolation in den Raum erfolgt nur indirekt über Zuhilfenahme geophysikalischer Messungen. Dazu werden insbesondere seismische, gravimetrische und elektromagnetische Messungen angewendet (z. B. Telford et al. 1990). Aus all diesen Informationen wird dann typischerweise ein geometrisches Strukturmodell erstellt, in dem Gesteine in Formationen zusammengefasst werden, die im Rahmen der Untersuchung ähnliche Eigenschaften aufweisen. Diese Betrachtung ist konzeptionell in Abb. 1 für eine typische Gesteinsabfolge dargestellt, hier als ein Beispiel mit einer Fotografie aus einem Aufschluss (Abb. 1a). Wenn wir uns jetzt vorstellen, dass sich diese Gesteinsfolge nicht an der Oberfläche, sondern im Untergrund befindet, dann haben wir häufig nur sehr vereinzelte direkte Beobachtungen in Bohrungen (Abb. 1b). Die entscheidende Frage ist dann, wie punktuelle Beobachtungen im Raum zwischen bekannten Punkten interpoliert und darüber hinaus extrapoliert werden können. Dazu werden häufig geophysikalische Messungen verwendet (z. B. Schwerefeldmessungen, seismische Verfahren). Auf diese Weise wird dann versucht, Grenzflächen zwischen Einheiten mit ähnlichen Eigenschaften zu bestimmen (Abb. 1c).