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Studienschwerpunkt Geophysik

Der Schwerpunkt der Geophysik kombiniert solide mathematische und physikalische Kenntnisse mit den natürlichen Erscheinungen und Vorgängen auf und in der Erde. Mit dem breiten Wissen über Geophysikalische Methoden und den theoretischen als auch angewandten, fachspezifischen Kenntnissen wie beispielsweise der Seismik/Seismologie, der Dynamik der Erde oder der elektromagnetischen Tiefenforschung, werden die Studierenden u.a. befähigt, z.B. bei der Erkundung- bzw. der Verfahrensentwicklung zur Erkundung von Lagerstätten tätig zu werden.

Zur Aneignung dieser Kompetenzen sind 36 LP aus den folgenden Pflichtmodulen zu erbringen sowie 30 LP aus den Wahlmodulen zu belegen.

Mathematische Grundlagen der Geophysik (6 LP)

Zentrale Rolle der Mathematik in der Analyse geophysikalischer Signale und Felder. Einführung in Filtertheorie, Kommunikationstheorie, Spektralanalyse, Integraltransformation, wichtigste partielle Differentialgleichungen, statistische Felder und Prozesse u. a. m. Inhalte werden in Übungen vertieft.

Physik der Erde I -ODER- Seismik I (6 LP)

Physik der Erde I: Physik der Erde

Die dynamische Erde (Plattentektonik, Kontinentaldrift, Konvektion im Erdmantel, Deformation der Lithosphäre)und zugrundeliegende physikalische Konzepte (z. B. Wärmetransport, Schwerefeld, Grundlagen der Kontinuumsmechanik,
thermische Konvektion, glaziale Isostasie). Inhalte werden in Übungen vertieft.

Seismik I: Gesteinsphysik von Sedimenten

Petrophysikalische Grundlagen zur Beschreibung von Lagerstätten und Grundwassersystemen; Überblick über die elastischen, elektrischen und Fluid-Transport-Eigenschaften von Sedimentgesteinen (mit eventuell vorhandenem Umgebungsdruck); Einführung in Effective-Medium-Theorien und Poroelastizität; Beschreibung von Diffusionsphänomenen; Fallstudien zur zeitlichen Veränderung seismischer Signale bei Reservoiruntersuchungen. Inhalte werden in Übungen vertieft.

Physik der Erde II -ODER- Seismik II (6 LP)

Physik der Erde II: Eiszeiten als geodynamisches Werkzeug

Eiszeiten als ein Phänomen, das u. a. Auskunft über den inneren Aufbau der Erde geben kann. Ursachen und Wirkungen der globalen Vereisungszyklen und numerische Rekonstruktion von Eisschilden. Beobachtungsdaten (z. B. Landhebungen, rezente Änderungen in der Hebung und des Schwerefeldes), die das dynamische Bild der Vereisungen unterstützen, sowie physikalische Modellvorstellungen zur Isostasie zwecks Interpretation der Dynamik der Erde.
Diskussion von Datensätzen und Literatur.

Seismik II: Theorie seismischer Wellen

Systematische Erörterung der Wellenausbreitung, ausgehend von der Kontinuumsmechanik; homogene isotrope Medien, elasto-dynamische Green’sche Funktion; Wellenausbreitung in heterogenen und anisotropen Medien; ebene und sphärische Wellen in geschichteten Medien. Inhalte werden in Übungen vertieft.

Physik der Erde III -ODER- Seismik III (6 LP)

Physik der Erde III: Numerische Methoden in der Geophysik

Vorgehensweise zur numerischen Lösung von typischen Problemstellungen der Geophysik, Methoden zur Nullstellensuche, zur numerischen Differentiation und Integration und zur Lösung gewöhnlicher und partieller Differentialgleichungen. Übungsaufgaben behandeln typische Probleme der Geophysik und vermitteln einen Eindruck der
modernen geophysikalischen Methodik.

Seismik III: Inversions- und Abbildungsverfahren in der Geophysik

Lineare Inversionstheorie (über-, unter- und gemischt bestimmte Probleme); Regularisierung; bayesianische Ansätze (Wahrscheinlichkeitsdichte-Funktion; A-priori- und A-posteriori-Wahrscheinlichkeiten); Modellbewertung (Tradeoff von Varianz und Auflösung, synthetische Modelle); nichtlineare Inversionsmethoden; Umgang mit Outliers; Einführung
in die wichtigsten Abbildungs- und Stapelungverfahren in der Seismik (CMP stacking, time migration, depth migration) und Seismologie (common conversion point stacking, Tomographie). Theoretische Grundlagen werden mit vielen Fallbeispielen aus der Geophysik anschaulich gemacht. Die vermittelten Kenntnisse sollten für alle Subdisziplinen der Geophysik von Nutzen sein, da die meisten geophysikalischenModelle auf Inversionen beruhen. Inhalte werden in Übungen vertieft. Die Übungen sollen das Wissen um die Grundlagen vertiefen und andererseits den praktischen Umgang mit geophysikalischen Inversionsmethoden vermitteln.

Module aus den Bereichen Physik und/oder Mathematik (12 LP)

Die Wahl der möglichen Module aus den Disziplinen der Physik und/ oder Mathematik erfolgt in Absprache mit der Studienfachberatung Geophysik.

Wahlpflichtbereich

Detaillierte Angaben zu den Inhalten der im Wahlpflichtbereich angebotenen Modulen erhalten Sie in der Studienordnung des M.Sc. Geologische Wissenschaften.