Magnetotellurische und elektrische Untersuchungen in der Bajkalzone

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Magnetotellurische und elektrische Untersuchungen in der Bajkalzone

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Title: Elektrische Widerstandsanomalien an Subduktionszonen Author: Kristina Tietze Last modified by: a Created Date: 1/8/2006 1:16:44 PM Document presentation format – PowerPoint PPT presentation

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Title: Magnetotellurische und elektrische Untersuchungen in der Bajkalzone

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 (flt1Hz)
(Gewitter-)Blitze (fgt1Hz)
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

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
(No Transcript)
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