Description
werk/Baugrund soll helfen, Entwicklungstendenzen der angewandten Geo physik auch auBerhalb klassischer Anwendungsgebiete zu erkennen und den wissenschaftlich-technischen Fortschritt in solchen Fachdisziplinen unterstutzen, deren Bindungen zur Geophysik bisher nur sehr locker waren. Methodische und apparative Hinweise, Ausfiihrungen uber die Datener fassung, -verarbeitung und Interpretation sollen vor allem auch den Auf trag geber fiir geophysikalische Arbeiten befahigen, Aufwand und Nutzen dieser Untersuchungen bei der Losung seiner Probleme einzuschatzen. Die theore tisch orientierten Kapitel ermoglichen eine rasche lJbersicht uber die er forderlichen mathematisch-physikalischen Grundlagen; Sie stellen eine wesentliche Hille fur das Verstandnis der methodisch angelegten Teile dar, sollen dem mathematisch-physikalisch interessierten Leser Einblicke in weitere Zusammenhange ermoglichen und den Geophysiker an die exakten Grundlagen seiner Disziplin erinnern. 1m Band 1 (Gravimetrie/Magnetik) haben sich Herausgeber und Autoren dariiber hinaus bemuht, vordergriindig das Gemeinsame beider – oft auch gemeinsam.,eingesetzter – Verfahren in einer modernen, bisher noch nicht haufig gehandhabten Form darzustellen und somit auch die kiinftige Position von Gravimetrie und Magnetik erneut zu unterstreichen. Dies gilt vor allem fur die theoretischen Grundlagen, fur die Prinzipien der Inter pretation und ihre praktische Anwendung, ohne daB die Eigenstandigkeit beider Verfahren im ErkundungsprozeB verloren geht. Dabei spielen die Okonomie – insbesondere bei der Dbersichts- und Regionalaufnahm- und nicht zuletzt ihre historisch gewachsene Stellung innerhalb der G- physik eine wichtige Rolle. . 1. Theoretische Grundlagen der angewandten Gravimetrie und Magnetik.- 1.1. Einleitung.- 1.1.1. Zielstellung.- 1.1.2. Die potentielle Energie.- 1.1.3. Die Potentialfunktion.- 1.2. Das Newtonsche Volumenpotential.- 1.2.1. Newtonsches Gravitationspotential.- 1.2.1.1. Das Gravitationsgesetz und die Bestandteile des Schwerevektors.- 1.2.1.2. Einige Eigenschaften der quipotentialflchen.- 1.2.2. Die rumliche und flchenhafte Massen Verteilung.- 1.2.2.1. Das Potential einer rumhchen Massenverteilung.- 1.2.2.2. Die Ableitungen des Volumen- und des Flchenpotentials.- 1.2.3. Das Potential im Inneren.- 1.2.3.1. Die Existenz des Potentials.- 1.2.3.2. Das Potential einer masseerfllten Kugel.- 1.2.4. Die Bouguer-Plattenwirkung.- 1.2.4.1. Die Schwerewirkung einer Kreisscheibe.- 1.2.4.2. Die ebene Bouguer-Platte.- 1.2.4.3. Die sphrische Bouguer-Platte.- 1.2.5. Einige Strkrperformeln.- 1.2.5.1. Die Kugel.- 1.2.5.2. Der Quader.- 1.2.5.3. Die vertikale halbunendliche Sule.- 1.2.5.4. Die horizontale halbunendliche Sule.- 1.2.5.5. Die Viertel-Platte.- 1.2.5.6. Hhere Potentialableitungen fr den Quader und seine Spezialflle.- 1.2.5.7. Weitere Strkrperformeln.- 1.3. Dipol- und Multipol-Potentiale.- 1.3.1. Das Dipolpotential.- 1.3.2. Das Potential einer Doppelschicht.- 1.3.3. Die Entwicklung des Volumenpotentials in Multipolpotentiale.- 1.3.3.1. Das Multipolpotential.- 1.3.3.2. Eine Reihenentwicklung des reziproken Abstandes.- 1.3.3.3. Die Reihenentwicklung des Gravitationspotentials der Erde.- 1.3.3.4. Die Entwicklung des Magnetfeldes der Erde nach Kugelfunktionen.- 1.3.4. Das Potential und das Magnetfeld magnetisierter Krper.- 1.3.4.1. Das Problem der Berechnung geomagnetischer Anomalien.- 1.3.4.2. Der Zusammenhang mit dem Schwerepotential.- 1.3.4.3. Die Anomalien des magnetischen Feldes.- 1.3.5. Einige Strkrperformeln fr magnetische Anomalien.- 1.3.5.1. Die Kugel.- 1.3.5.2. Der Quader.- 1.3.5.3. Spezialflle des Quaders.- 1.4. Ebene Potentialfelder.- 1.4.1. Das logarithmische Potential.- 1.4.2. Die Ableitungen des Potentials.- 1.4.2.1. Krper beliebigen Querschnitts.- 1.4.2.2. Die ebene Flchenmasse.- 1.4.2.3. Die Darstellungen des Potentialgradienten mittels komplexer Funktionen.- 1.4.3. Einige Strkrperformeln.- 1.4.3.1. Horizontaler, homogener Kreiszylinder.- 1.4.3.2. Die halbunendliche, dnne Platte.- 1.4.3.3. Das horizontale Rechteck-Prisma.- 1.4.3.4. Die senkrechte Stufe.- 1.4.3.5. Die geneigte Stufe.- 1.4.3.6. Das Prisma mit Polygonquerschnitt.- 1.4.3.7. Die geneigte Platte.- 1.4.4. Strkrperformeln fr magnetische Anomalien (ebener Fall).- 1.4.4.1. Der horizontale Kreiszylinder.- 1.4.4.2. Die geneigte Stufe.- 1.4.4.3. Weitere Strkrperformeln.- 1.5. Grundlagen der Interpretation.- 1.5.1. Die Mehrdeutigkeit der Interpretation.- 1.5.2. Feldtransformationen.- 1.5.2.1. Die Aufgabe der Feldtransformationen.- 1.5.2.2. Die Feldfortsetzung.- 1.5.2.3. Die Berechnung hherer vertikaler Ableitungen.- 1.5.2.4. Die Spektraldarstellung des Potentials und seiner Ableitungen mittels Fourier-Transformation.- 1.5.2.5. Die Transformation magnetischer Anomalien.- 1.5.2.6. Die Glttung der transformierten Feldgren.- 1.5.2.7. Anwendung auf ebene Probleme.- 1.5.3. Inverse Aufgaben.- 2. Angewandte Gravimetrie.- 2.1. Geophysikalische, geologische und ingenieurtechnische Grundlagen.- 2.1.1. Das Schwerefeld der Erde.- 2.1.2. Ursache und Grenordnung von Schwereanomalien.- 2.1.3. Aufgabenstellung, Einsatzkriterien und Grenzen der Anwendung.- 2.2. Megren und Megerte.- 2.2.1. Megren.- 2.2.2. Gravimeter.- 2.2.3. Gradientemnesser.- 2.3. Vorbereitung und Durchfhrung von Messungen.- 2.3.1. Eichung.- 2.3.2. Bezugs- und Anschlupunkte, Schwerenetze.- 2.3.3. Gangbestimmung.- 2.3.4. Punktabstand.- 2.3.5. Regionalaufnahme.- 2.3.6. Spezialaufnahme.- 2.3.7. Mikroaufnahme.- 2.3.8. Messungen unter besonderen Bedingungen.- 2.3.8.1. See- und Flugzeugmessungen.- 2.3.8.2. Schacht- und Bohrlochmessungen.- 2.3.8.3. Untertagemessungen.- 2.3.9. Gradientenmessungen.- 2.4. Reduktionen und Anomalien.- 2.4.1. Zielstellung.- 2.4.2. Normalschwereredktion.- 2.4.3.Freiluftreduktion.- 2.4.4. Gelndereduktion fr Messungen ber- und untertage.- 2.4.5. Bouguer-Reduktion.- 2.4.6. Isostatische Reduktion.- 2.4.7. Bouguer-Anomalie.- 2.4.8. Freiluft-Anomalie.- 2.4.9. Isostatische Anomalie.- 2.5. Petrophysikalische Grundlagen der angewandten Gravimetrie.- 2.5.1. Klassifikation von Dichten.- 2.5.2. Dichtewerte verschiedener Gesteine.- 2.5.3. Dichtebestimmung mit Labormethoden.- 2.5.4. Dichtebestimmung mit gravimetrischen Methoden.- 3. Angewandte Magnetik.- 3.1. Geophysikalische, geologische und ingenieurtechnische Grundlagen.- 3.1.1. Magnetfeld der Erde und magnetische Anomalien.- 3.1.2. Aufgabenstellung und Einsatzkriterien.- 3.2. Megren und Megerte.- 3.2.1. Mekomponenten.- 3.2.2. Mechanisch-optische Magnetometer (Feldwaagen).- 3.2.3. Sttigungskernmagnetometer (Ferrosonde, Frster-Sonde, fluxgate-Magnetometer).- 3.2.4. Kernprzessionsmagnetometer (Protonenmagnetometer, Kerninduktionsmagnetometer).- 3.2.5. Absorptionszellemnagnetometer (Quantemnagnetometer, Magnetometer mit optisch gepumpten Gasen).- 3.2.6. Apparative, zweckgebundene Besonderheiten.- 3.3. Vorbereitung und Durchfhrung von Messungen.- 3.3.1. Eichung.- 3.3.2. Anschlu der Messungen, magnetische Netze.- 3.3.3. Fehlerbestimmung.- 3.3.4. Profil- und Punktabstand.- 3.3.5. Regionalaufnahme.- 3.3.6. Spezialaufnahme.- 3.3.7. Mikroaufnahme.- 3.3.8. Gradientenmessung.- 3.3.9. Messungen unter besonderen Bedingungen.- 3.3.9.1. Aeromessungen.- 3.3.9.1.1. Magnetometereinbau im Fluggert.- 3.3.9.1.2. Flugwegbestimmungen.- 3.3.9.1.3. Flughhenbestimmung.- 3.3.9.1.4. Aeromagnetisches Flugnetz.- 3.3.9.2. Seemessungen.- 3.3.9.3. Untertagemessungen.- 3.3.9.4. Bohrlochmessungen.- 3.4. Korrekturen und Reduktionen.- 3.4.1. Zielstellung.- 3.4.2. Variationskorrektur.- 3.4.3. Instrumentengangkorrektur.- 3.4.4. Normalfeldreduktion.- 3.4.5. Hhenreduktion.- 3.4.6. Gelndereduktion.- 3.4.7. Kompilation von aeromagnetischen und seemagnetischen Messungen.- 4. Palo- und Archomagnetik.- 4.1. Einleitung.- 4.2. Physikalische Grundlagen.- 4.3. Physikalische Theorie des Gesteinsmagnetismus.- 4.4. Remanente Magnetisierung natrlicher Gesteine.- 4.5. Spnnungseffekte und Anisotropie.- 4.6. Die magnetischen Mineralien.- 4.7. Die Magnetisierung natrlicher Gesteine.- 4.8. Die Probennahme.- 4.9. Messung der Remanenz.- 4.10. Verfahren der magnetischen Reinigung.- 4.11. Feldfreier Raum.- 4.12. Zuverlssigkeitstest palomagnetischer Ergebnisse.- 4.13. Statistische Analyse.- 4.14. Vergleich palomagnetischer Daten.- 4.15. Berechnung des palomagnetischen Pols.- 4.16. Darstellung palomagnetischer Ergebnisse.- 4.17. Palointensittsmessungen.- 4.18. Ergebnisse palomagnetischer Untersuchungen.- 4.18.1. Magnetostratigraphie.- 4.18.2. Polwanderung und Kontinentaldrift.- 4.18.3. Palogeographie.- 4.19. Praktische Anwendtingsbeispiele.- 4.20. Archomagnetik.- 5. Bearbeitung und Interpretation der gravimetrischen und magnetischen Meergebnisse.- 5.1. Zielstellung.- 5.2. Bearbeitungsverfahren und Interpretationsbeispiele.- 5.2.1. Verfahren der Feldtransformation.- 5.2.1.1. Regional- und Lokalfeld.- 5.2.1.2. Wellenlngenfilterung.- 5.2.1.3. Feldfortsetzung.- 5.2.1.4. Vertikalgradient.- 5.2.1.5. Zweite Ableitung.- 5.2.1.6. Spezielle Verfahren zur Bearbeitung magnetischer Mewerte.- 5.2.1.6.1. Umrechnung magnetischer Feldkomponenten.- 5.2.1.6.2. Polreduktion.- 5.2.2. Direkte Verfahren.- 5.2.2.1. Analytische Lsung durch Einzelmodelle.- 5.2.2.2. Profilberechnung.- 5.2.2.3. Abdeckverfahren (stripping).- 5.2.3. Indirekte Verfahren.- 5.2.3.1. Nherungsverfahren.- 5.2.3.2. Modellgebundene Masterkurven.- 5.2.3.3. Strkrpergebundene Filterung.- 5.2.3.4. Spektralanalyse.- 5.2.3.5. Parameterbestimmung.- 5.2.3.6. Reliefberechnung.- 5.3. Arbeiten zu speziellen Problemen der Geotechnik und des Ingenieurbaus.- 5.3.1. Suche von Hohlrumen.- 5.3.2 Erkundung von Aufbau und Vernderungen geschtteter Bden.- 5.3.3. Erkundung archologischer Objekte.- 5.3.4 Suche knsthch magnetisierter Objekte.- 5.3.5Prognose von Erdbeben und Gebirgsschlgen.- 6. Beispiele komplexer gravimetrischer und magnetischer Untersuchungen Dr. mont. Georg Walach.- 6.1. Einfhrung.- 6.2. Suche und Erkundung von Erdl-Erdgas-Lagersttten.- 6.2.1. Allgemeines.- 6.2.2. Bruchstrukturen.- 6.2.3. Stratigraphische lfallen.- 6.2.4. Salzdome.- 6.3. Suche und Erkundung von Kohlelagersttten.- 6.4. Suche und Erkundung von Erzlagersttten.- 6.4.1. Blei-Zink-Erze.- 6.4.2. Kupfererze.- 6.4.3. Komplexe Blei-Zink-Silber-Vererzung.- 6.4.4. Eisenerze.- 6.5. Anwendung auf spezielle geologische Fragen.- 6.5.1. Begrabene Tler (“buried Valleys”).- 6.5.2. Serpentinit von Kraubath (sterreich).- Literatur.
