1) Allgemein: Welche geophysikalischen Anschlussverfahren

1) Allgemein: Welche geophysikalischen Anschlussverfahren registrieren natürliche Felder der Erde?
Erläutern Sie Details und Messmethoden!
 Eigenpotential(SP-)methode: (10-100m)
Messung von elektrischen Potentialen aufgrund elektrochemischer Reaktionen; Aufsuchung
von sulfidischen Erzen, Graphiten
Ausrüstung: 2 unpolarisierte Elektroden(z.B.: Cu in Cu2SO4-Lösung) zur Unterdrückung von
störenden Polarisationsspannungen
Millivoltmeter mit hohem Eigenwiderstand
Interpretation von SP-Messungen entlang von Profilen mit äquidistantem Messpunktabstand
Messdaten werden in Form von Profilen oder Isanomalenkarten (Bilder) dargestellt
Anwendung: Korrosionsuntersuchungen
Messung von Strömungs- oder Filtrationspotentials
 Tellurik: (10-100m)
Messung des natürlichen elektromagnetischen Variationsfeldes der Erde, das durch
Stromsysteme der Ionosphäre in der Erdkruste induziert wird besitzt geringeres
Auflösungsvermögen und wird folglich kaum angewendet
 Magnetotellurik: (km!)
Magnetische Komponente Hi des natürlichen elektromagnetischen Variationsfeldes der Erde
wird gemessen
Vorteil gegenüber Tellurik: Wegfall der v.a. in ariden Gebieten sehr komplizierten direkten
Kontaktierung des Untergrundes
2)Geoelektrik: Erklären sie (wenn möglich) das Prinzip der geoelektrischen Widerstandskartierung.
Welche Unterschiede bestehen zwischen Schlumberger-, Wenner- und Dipol-DipolElektrodenkonfigurationen (Skizze, Geometriefaktor, spezielle Anwendung)? Erläutern sie den
Unterschied zwischen Kartierung und Sondierung!
= Verfahren mit natürlichen und künstlichen Feldern
Widerstandsgeoelektrik: Stationäre Felder, Gleichstrommethode
Widerstandsmethode charakterisiert durch stationäre Ströme und Felder. Die elektrische Feldstärke
kann als Gradientfeld E eines Skalarpotentials U dargestellt werden.
Messergebnis: Sondierungskurve

Schlumbergeranordnung: theoretisches Potentialdifferenz bei unendlich kleinem Abstand der
Potentialelektroden gemessen. In der Praxis muss der Abstand endlich sein, um genügend
große Werte von U zu erhalten.
Abstand immer: MN < AB/5
Messtechnische Vorteile: ökonomischer zu Handhaben

Wenneranordnung: Die Entfernung zwischen den einzelnen Elektroden ist gleich groß, sodass
immer a = AB/3 = MN beträgt
Dipol-Dipol-Anordnung: Unterschied zu Wenner = Schaltung Wenner:
A-M-N-B
Dipol-Dipol: A-B-M-N
d.h. Strom- und Messdipol sind voneinander separiert
Durch systematische Vergrößerung des Abstandes zwischen den Dipolen von a auf 2a, 3a,…,
n.a. erreicht man syst. Vergrößerung der Aufschlusstiefe;
Grundaufstellung: 0,5 a
A,B … Stromelektroden
M, N … Mess- (Potential-) Elektroden
Spezielle Anwendungen : Widerstandskartierung/ -sondierung
Kartierung: Information über Lage bestimmter, geologisch zuordenbarer Widerstandsbereiche
(Anomalien) entlang der x- Achse bzw. in der xy- Ebene  2- dim. Information (Bild)
Aufschlusstiefe im Mittel AB/6
Messung: geometrisch konstante Elektrodenkonfiguration, die systematisch mit
gleichem Messpunktabstand entlang eines Profils weiter gesetzt wird
Wenner und Dipol
Sondierung: Information über Aufbau des Untergrundes, aus n horizontalen Schichten mit def.
Gesteinswiderstand (Schichtung, Mächtigkeit)  3-dim Information (Bild)
Messung: Elektroden symetrisch zu einem fixen Mittelpunkt systematisch nach außen
versetzen  immer tiefer in den Untergrund
Schlumberger
3) Gravimetrie: Welche Korrekturen müssen auf die gemessenen Schwerewerte angebracht werden,
bevor eine Anomalie ausgewertet werden kann? Erläutern sie die einzelnen Korrekturen (Theorie,
Wirkung, Resultat)! Zusatzfrage: Stellen die korrigierten Schwerewerte bereits eine Anomalie dar
(Anomalie = Abweichung von Normal- oder Referenzwerten)?
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Messung: Schleifenmessung ( Anfang und Ende an Basis)
Korrektur: Umrechnung, Elimination und zeitabhängiger (Gang- ) Anteil  Gangkorrektur
Reduktion: Transformation der Schwerewerte (relativ bzw absolut) in einer interpretierbaren
Anomalieform  Lagerreduktion Massenreduktion
 Feldabtrennung: Aufspaltung der Bougeranomalie in Rest- und Regionalschwere
 Interpretation: Korrektur: berücksichtigen jene Wirkung, die den Messvorgang stören
Reduktion: beseitigen ortsabhängige Anteile der gemessenen Schwerewerte
Resultat = Schwereanomalie (von Korrektur- und Reduktionsberechnung)
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Freiluftreduktion: (= Niveaureduktion) enthält keine Massenverändernde Reduktionen;
Reduktionswert ist positiv wenn BN unter H
Bougerreduktion: (=Massenreduktion) bildet die Wirkung von Dichteinhomogenitäten
unterhalb einer gewählten Bezugsniveaus ab. Reduktionswert ist negativ wenn
BN unter H
Gelände- oder topgraphische Reduktion: Einfluss der Topografie wird eliminiert; Einhebungen
und Senkungen werden rechnerisch (aufwendig) ausgeglichen.
Isostatische - Reduktion: zur Krustenanalyse; die Erde wird samt ihrer Masse als
Schwimmgleichgewicht angesehen , Ausgleichsfläche ~ in 70km Tiefe
Bouger - und Geländereduktion gehen auf Dichtebestimmung ein
4) Messung reflexionsseismischer Daten: Sensor
Erläutern sie die Funktion eines Geophons und diskutieren sie die wichtigsten Parameter
(Eigenfrequenz, Dämpfung). In welchen Frequenzbereich gilt Output~ Bodenbewegung
(Verschiebung, Geschwindigkeit oder Beschleunigung)?
Empfänger: Geophon = Erschütterungsempfänger, beruht auf dem elektrodynamischen Prinzip
Erzeugung eier elektrischen Spannung U in einer Spule, die sich im Feld eines
Permanentmagneten bewegt
induzierte Spannung umso größer, je größer die Relativbewegung v der Spule gegenüber dem
Magneten
durch Feder so im Mittellage gehalten, dass vertikale Ausdehnung der Schwingspule in
einem Bereich +- 0,1 mm eine lineare Proportionalität zwischen Schwingungsgeschwindigkeit und
Spannung ergibt.
Eigenfrequenz: gibt an, bis zu welcher tiefsten Frequenz ein Geophon eingesetzt werden kann. Wahl
dieser bietet Möglichkeit, tieffrequente Störsignale bereits mit Hilfe des Geophons du
dämpfen.
Dämpfung: Resonanzüberhöhung meist durch Wirbelstromdämpfung und Widerstandsbeschaltung
soweit reduziert, dass Dämpfungsfaktor h (0,6-0,7) erreicht wird.
 Geophon kann an hochohmigen Verstärkereingang angeschlossen werden
Sonderfrage (gibt Sonderpunkte):
Berechnen sie die Scheingeschwindigkeit der reflektierten Welle (dX/dT; T; Laufzeit, X: Offset) für
den Fall 1 Schicht (Mächtigkeit h) über Halbraum:
a) X =0 (Tipp: T(X)= T(-X))
b) X>> h