Magnetotellurische und elektrische Untersuchungen in der Bajkalzone

Präsentation zum Thema: "Magnetotellurische und elektrische Untersuchungen in der Bajkalzone"—  Präsentation transkript:

1 Magnetotellurische und elektrische Untersuchungen in der Bajkalzone

2 Überblick Grundlagen der Magnetotellurik (MT) Signalquellen
Beeinflussung durch Untergrund Theorie der Inversion

3 Magnetotellurik – Feldmessungen
3 Magnetfeld Komponenten (in x, y, z Richtung) Spulen 2 E-Feld Komponenten (in x, y Richtung) Elektrodenpaare Datalogger

4 Magnetotellurik – Feldmessungen
Spule für B-Feld Messung Länge der Spule bestimmt den Frequenzbereich Sonden für E-Feld Silber Silberchlorid oder Stahlspies

5 Zeitreihe von E- und B-Feld

6 Ziel der Magnetotellurik (MT)
Es werden Zeitreihen des elektrischen (tellurischen) und des magnetischen Feldes an der Erdoberfläche aufgezeichnet und miteinander verglichen → Abbildung der Leitfähigkeitverteilung im Untergrund

7 Prinzip der MT Verfahren beruht im Wesentlichen darauf, dass sich zeitlich variable elektrische und magnetische Felder gegenseitig induzieren können Signale entstehen durch Stromsysteme in der Ionosphäre (f<1Hz) (Gewitter-)Blitze (f>1Hz) Signalstärke kann in kurzer Zeit (min) um 1-2 Größenordnungen variieren breites Frequenzspektrum: 10-6 bis 104Hz betrachteter Frequenzbereich abhängig von zu untersuchender Struktur

8 Signalentstehung

9 Skintiefe

10 Übertragungsfunktion
Übertragungsfunktion zwischen E und B: Alle Größen sind frequenzabhängig und komplex Durch Vergleich der Tensor-Elemente untereinander kann man die Dimensionalität der Leitfähigkeitsstruktur ermitteln 2D: Streichrichtung durch Minimierung von bestimmbar

11 Widerstand und Phase = Darstellung der komplexen Übertragungsfunktion als Betrag und Phase Betrag → Widerstand Phase: homogener Halbraum: f = 45° Wannamaker et al., 1989b

12 Verfahrensskizze (4 Punkt Anordnung)
Gleichstrom-Geolektrik A M N B I U (µA-A) (µV-V) Stromeinspeisung: AB Spannungsmessung: MN Ohmsches Gesetz:

13 Spezifischer Widerstand
Ohmsches Gesetz: Spezifischer Widerstand: r Material-Eigenschaft Geometrie Messgrößen

14 Zielsetzung Bestimmung der Widerstandsverteilung im Untergrund
Schichtmodelle bzw. Z.B.: Grundwasser bedingte Rückschlüsse auf stoffliche Zusammensetzung des Untergrunds

15 Leitfähigkeit charakteristischer Materialparameter
hauptsächlich elektrolytische Leitung außerdem Oberflächenleitfähigkeit abhängig von: Korngröße und Wassersättigung

16 Interpretation - Mehrschichtfälle
berechne aus Messdaten als ob ein homogener Halbraum vorliegt → ra(L/2) Dateninversion endliche Datenmenge, Fehler → Mehrdeutigkeit

17 Geoelektrik

18 Geoelektrik

19 Geoelektrik

20

21 Profil S-S‘, Q-Tomographie und MT

22 MT Messgebiet

23 MT Kurven

24 MT

25 Quellen Popov et al., Geodynamical interpretation of crustal and upper mantle electrical conductivity anomalies in Sayan-Baikal region, Earth Planets Space, 51, 1999 Nevedrova et al., Determination of rock mass structure and results of active electromagnetic monitoring, Journal of Mining Science, 40, 2004 Berdichevsky et al., Geoelectrical model of the Baikal region, Physics of the Earth and planetatry interiors, 22, 1980