Elektromagnetische Verfahren
Erkundung des Untergrundes über die Messung der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen
Elektromagnetikmessung in der Döeberitzer Heide
Quelle: BGR
Gesteine, insbesondere Tone und Erze, und mineralhaltige Fluide haben einen großen Einfluss auf die elektrische Leitfähigkeit im Erduntergrund. Mit geoelektrischen Verfahren können Geowissenschaftler die elektrische Leitfähigkeit bestimmen. Gegenüber Potential- und Spektralverfahren haben diese Verfahren den Vorteil, dass nicht nur eine Kartierung, sondern aufgrund des vertikalen Auflösungsvermögens auch eine Sondierung und somit eine dreidimensionale Erkundung möglich ist.
Leitfähigkeiten von Gesteinen und Fluiden
Quelle: BGR
Die Leitungsmechanismen im Erdboden können auf Elektronen (bei Graphit oder Erzen), Ionen (bei im Wasser gelösten Salzen) oder Kationenaustausch (bei Tonen) beruhen. Daher ist die Interpretation der aus geophysikalischen Messungen abgeleiteten elektrischen Leitfähigkeit bzw. deren Kehrwert, dem spezifischen Widerstand, oft mehrdeutig (siehe Abbildung) . Neben der elektrischen Leitfähigkeit haben die magnetische Permeabilität und die Dielektrizität der Gesteine und Fluide unter bestimmten Bedingungen spürbaren Einfluss auf die elektromagnetischen Messungen.
Bei den elektromagnetischen (EM) Verfahren nutzen Geophysiker natürliche oder künstliche, elektrische oder magnetische Felder als Sender, die Magnetfeldvariationen (Primärfelder) hervorrufen und elektrische Ströme im Erduntergrund induzieren. Diese Ströme können in Abhängigkeit von der elektrischen Leitfähigkeit unterschiedlich stark sein. Die Auswertung der Magnetfelder (Sekundärfelder), die von den induzierten Strömen im Erduntergrund generierten werden, liefert die elektrische Leitfähigkeit. Unterschiedliche Tiefen erforschen die Geophysiker durch Variation der Sender-Empfänger-Eigenschaften (Signalform, Frequenzspektrum, Geometrie). Die Messung und Auswertung der EM Felder kann im Zeit- oder Frequenzbereich erfolgen, wobei Abklingkurven oder diskrete Frequenzspektren analysiert werden. Zu den in der BGR verwendeten EM-Verfahren zählen die:
Erfolgt die Einspeisung von Gleichströmen oder niederfrequenten Wechselströmen in den Boden direkt über Stromelektroden und wird das dadurch erzeugte elektrische Potential über Potentialelektroden abgegriffen, spricht man von der Gleichstrom-Geoelektrik.
Literatur:
Nabighian, M.N., 1987. Electromagnetic methods in applied geophysics, Vol. 1, Theory. Society of Exploration Geophysicists, Tulsa, OK.
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