Wozu Bohrloch-Logging?
Eine regelmäßig durchgeführte Arbeit in Bohrlöchern ist das sogenannte Logging. Dabei wird die Veränderung einer oder mehrere Messgrößen mit der Tiefe bestimmt. Das gilt nicht nur für Bohrlöcher, die nach dem Abteufen von Eiskernen zurückbleiben, sondern für jede Art von Bohrlöchern. Im Eis kann man dadurch einiges über die Spannungszustände und damit das Fließen erfahren.
Was wird gemessen? Da die meisten Eigenschaften des Eises von der Temperatur abhängen ist diese die wichtigste Messgröße beim Logging. Die Temperatur im EDML-Bohrloch beträgt im oberen Bereich des Eises um die -40 bis -45°C, nach unten hin wird es wärmer, da durch den geothermalen Wärmestrom von unten her Energie an das Eis herangeführt wird. Über den genauen Verlauf der Temperatur kann man auch etwas über die vergangene Temperaturen in der letzten Eiszeit lernen.
Weitere Messgrößen sind die Bohrlochneigung, der Durchmesser und wenn möglich auch die Form und Lage des Bohrlochs. Über die Neigung, die mit einem Inklinometer gemessen wird, können wir etwas über die Fließgeschwindigkeit des Eises aussagen. Diese ist an der Oberseite eines Eisschildes am größten und nimmt mit der Tiefe ab. Ist der Untergrund am Bett angefroren, so geht sie dort auf Null zurück.
Die Veränderung des Durchmessers eines Bohrlochs, gemessen mit einem Caliper, hängt von den anliegenden Spannungen ab. Der Auflastdruck durch das umgebende Eis nimmt – wie der Druck im Wasser – mit der Tiefe zu. Neben der Tiefenlage spielen natürlich auch die Fließeigenschaften (Rheologie) eine große Rolle. In weichem Eis schließt sich ein Bohrloch schneller als in hartem Eis. Misst man die Veränderung des Bohrlochs mit der Zeit, so kann man etwas über die rheologischen Eigenschaften aussagen. Dabei gibt es allerdings ein Problem: würde ein Loch nach dem Bohren offen bleiben, so wäre es in Tiefen größer als 100 m innerhalb kürzester Zeit geschlossen. Deshalb verwenden wir eine fein austarierte Bohrlochflüssigkeit, deren Dichte in jeder Tiefe im Idealfall der Dichte des umgebenden Eises entsprechen sollte. Dadurch wird das Schließen verhindert. Da dies nicht immer einfach ist, wird es insbesondere in größeren Tiefen nicht ohne Weiteres möglich, über die Veränderung des Durchmessers sofort auf die Rheologie zu schließen.
Haben Caliper fünf oder mehr Armen kann man auch die Form des Bohrlochs bestimmen. Ist das Loch nach dem Bohren kreisrund, so kann sich je nach Spannungsverhältnis nach einiger Zeit eine elliptische Form ausbilden. All diese Messungen können als Randbedingungen in verschiedener Fließmodelle eingehen, mit deren Hilfe wir die vergangene als auch zukünftige Entwicklung der Eismassen besser prognostizieren können.
