Die Forschungsaktivitäten in Brandenburg konzentrieren sich überwiegend auf die Erfassung der Süßwasser–Salzwasser-Grenze sowie auf die Bestimmung von Migrationspfaden salzhaltiger Wässer in Süßwasserleiter. Im Rahmen dieser Arbeiten entwickelte das Team des Lehrstuhls eine neue Methode, die wir als ERTEM bezeichnen. Dabei handelt es sich um eine Kombination aus Elektrischer Widerstandstomographie (ERT) und elektromagnetischen (EM) Verfahren. Neben der Identifikation von Migrationspfaden salzhaltiger Wässer ermöglicht diese Methode auch eine Abschätzung ihrer Salzkonzentration.

Die Forschung in diesem Bereich begann mit dem Brine-Projekt. Ziel des Projekts war es zu verstehen, wie sich salzhaltiges Grundwasser im Untergrund bewegt und wie Versalzungsprozesse Süßwasserressourcen im östlichen Brandenburg, Deutschland, beeinflussen können. Die Arbeiten standen im Zusammenhang mit potenziellen unterirdischen CO₂-Speicherprojekten, bei denen Druckänderungen in tiefen geologischen Formationen die Aufwärtsmigration von Sole begünstigen und damit ein Risiko für oberflächennahe Aquifere darstellen könnten.

Der geologische Aufbau der Region ist durch Schichten aus Sand, Schluff, Braunkohle und Geschiebemergel geprägt. Ein zentrales Element bildet der unteroligozäne Rupelton, der normalerweise als natürliche Barriere zwischen salzhaltigen und süßwasserführenden Aquiferen wirkt. Diese Barriere ist jedoch nicht überall durchgängig ausgebildet. Quartäre glaziale Prozesse haben den Ton lokal ausgedünnt oder vollständig erodiert, insbesondere entlang paläoglazialer Rinnen und Störungszonen. Diese strukturellen Schwächezonen gelten als potenzielle Aufstiegswege für salzhaltiges Grundwasser, insbesondere unter veränderten Druckbedingungen im Untergrund.

Vor diesem Hintergrund verfolgte das Brine-Projekt das Ziel, salzwasserbeeinflusste Zonen zu identifizieren und die Lage der Süßwasser–Salzwasser-Grenze genauer einzugrenzen. Besonderes Augenmerk lag auf der Detektion bevorzugter vertikaler Migrationszonen im Zusammenhang mit geologischen Strukturen wie Störungen und Erosionsrinnen. Zur Bearbeitung dieser Fragestellungen wurde ein multiskaliger geophysikalischer Ansatz angewandt, bei dem komplementäre Methoden mit unterschiedlichen Untersuchungstiefen und Auflösungen kombiniert wurden.

Magnetotellurische (MT) und kontrolliert-quellmagnetotellurische Messungen (CSMT) dienten der Abbildung tiefer Leitfähigkeitsstrukturen im regionalen Maßstab, während frequenzbereichsbasierte elektromagnetische Verfahren eine subregionale Erkundung bis in Tiefen von etwa 200 Metern ermöglichten. Für den oberflächennahen Bereich lieferte die Elektrische Widerstandstomographie hochauflösende Bilder der oberen 80 bis 90 Meter. Die Integration dieser Methoden erlaubte eine konsistente Untersuchung des Untergrunds über verschiedene Skalen hinweg und ermöglichte eine gegenseitige Validierung unabhängiger Datensätze.

Die Feldarbeiten konzentrierten sich auf den Bereich des Salzwasseraufstiegs von Beeskow-Birkholz, einem potenziellen CO₂-Injektionsstandort, an dem hydrochemische Daten bereits erhöhte elektrische Leitfähigkeiten des Grundwassers angezeigt hatten. Die geophysikalischen Profile zeigten ausgeprägte niederohmige Zonen und hochleitfähige Anomalien, die mit salzwasserbeeinflusstem Grundwasser in Zusammenhang gebracht werden können. In mehreren Bereichen stimmen diese Anomalien mit bekannten quartären Rinnenstrukturen und vermuteten Störungszonen überein, was die Interpretation bevorzugter vertikaler Solemigration stützt. Die gute Übereinstimmung zwischen elektromagnetischen und geolektrischen Ergebnissen erhöhte die Sicherheit hinsichtlich der Interpretation und der räumlichen Ausdehnung der identifizierten Zonen.

Über die standortspezifischen Ergebnisse hinaus zeigte das Projekt den Mehrwert der Kombination geolektrischer und elektromagnetischer Verfahren für die Überwachung von Versalzungsprozessen in sensiblen hydrogeologischen Systemen. Auf Grundlage der Ergebnisse wurde ein konzeptioneller Rahmen für ein geophysikalisches Frühwarnsystem entwickelt, das MT-, EM- und ERT-Messungen integriert, um Veränderungen der Süßwasser–Salzwasser-Grenze frühzeitig zu erkennen. Ein solcher Ansatz kann zum langfristigen Schutz von Grundwasserressourcen und zu fundierten Entscheidungsprozessen in Regionen beitragen, in denen industrielle Aktivitäten mit empfindlichen Untergrundsystemen interagieren.

Das Brine-Projekt wurde in Zusammenarbeit zwischen der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus–Senftenberg (BTU) und dem GFZ Potsdam durchgeführt. Die Förderung erfolgte durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Forschungsprogramms GEOTECHNOLOGIEN.

Mehrere weitere Projekte zur Untersuchung von Migrationspfaden salzhaltiger Wässer in Süßwasserleiter in verschiedenen Regionen Brandenburgs wurden in Kooperation mit dem Landesamt für Bergbau, Geologie und Rohstoffe (LBGR) durchgeführt.