Gravimetrie - 2017
Petrophysik: Dichteunterschiede
Quarzitschiefer, Phyllite (Grundgebirge): Nephelinbasalt (massiv): Pechsteinporphyr (Kugelpechstein),
Rhyolith (quarzarmer Porphyr): Sandsteine (starker Porositätseinfluß):
Messtechnik:
Statisches Quarzgravimeter (Masse-Feder-System) zur Bestimmung relativer Änderungen der Erdschwerebeschleunigung
: 1 mGal = , Änderung der Federlänge m,
Autograv CG-5, Scintrex, Kanada, 2007: selbstregistrierend.
dD
3 3(2,7...2,9) 10 kg/m×3 3(2,9...3,2) 10 kg/m×
3 3(2,5...2,65) 10 kg/m×3 3(2,0...2,5) 10 kg/m×
g lD ~ D
gD5 210 m/s- 710l -D »
Messung:
Bestimmung von relativen Änderungen der Erdschwerebeschleunigung Punktabstand: = 20 m, Schleifenmessung: Basispunkt – Messpunkte – Basispunkt,
Gangbestimmung des Gravimeters am Basispunkt Ba, Profil P0, P1,
Präzisionsnivellement
Bestimmung der relativen Höhe aller Profilmesspunkte mit einer Genauigkeitsforderung von ± 2 cm (gravimetrische Reduktionen).
Elektronisches Nivellement Leica Sprinter, Profil P0, P1.
gD
HD
xD
x in m dH in m
0 0.000
+20 + 0.703
Nivellement: dH berechnenGruppe: D, Profil P0, Datum
Bemerk. x in m Ablesung (mGal)
SD(mGal)
Zeit
Ba 5161.951 0.022 8:20:05
0 5161.914 0.013 8:33:47
Gravimetrie:Gruppe: D, Profil P0, Datum
Felddaten: Gravimetrie, Nivellement - Hochladen Wiki
2017, Profil P1, x = 0 … 480 m: Gruppe B + C – WiederholungsmessungAuswertung Differenzen - Genauigkeit
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
0
5
10
15
20
25
30
dH
(no
rm)
in m
0
5
10
15
20
25
30
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900x in m
0
5
10
15
20
25
30
dH
(no
rm)
in m
0
5
10
15
20
25
30
S
S
NStraße
NEWaldbühne
2017, Nivellement, normierte relative Höhen dH, Profil P0: x = 840 m, dH = 0 m
Profil P0
Profil P1
dH(norm), n = 63Min.: 0.000 mMax.: 26.791 m
dH(norm), n = 63Min.: 4.856 mMax.: 22.184 m
2017, Wiederholungsmessung Nivellement, Profil P1, Gr. B und C
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
dH
in m
Gr. BGr. C
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480x in m
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
Diff
(Gr.
B -
Gr.
C)
in m
S NEKreuzung
Diff., n = 25Min.: 0.000 mMax.: 0.0331mMean: 0.025 m
0 60 120 180 240 300 360t in min
-0.1
-0.08
-0.06
-0.04
-0.02
0
dg
in m
Ga
l
-0.1
-0.08
-0.06
-0.04
-0.02
0dg(t) = - A* t (min)n = 6, R2 = 0.964
8:20:05
14:17:41
Gangkorrektur: g - dg(t)
8:21:35
13:29:53
dg(t) = - B * t (min)n = 5, R2 = 0.955
5166.918 -(- 0.015) mGal
Instrumentengang CG-5 am Basispunkt Ba
18.07.2017, Profil P0, Gr. D, A19.07.2017, Profil P1, Gr. B, C
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900x in m
-2-10123456789
dg
in m
Ga
l
-2-10123456789
x = 0 mdg = 0 mGal
S NStraße
dg (norm), n = 63Min.: - 0.99 mGalMax.: 8.60 mGal
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900x in m
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
SD
in m
Ga
l
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
2017, Profil P0: Gangkorrektur g - g(t), Normierung auf x = 0 m
Datenanalyse: Standardabweichung SD
640 m
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900x in m
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
X, Y
in a
rcse
c
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
X-tiltY-tilt
2017, Profil P0, Datenanalyse: Tilt X, Y (n = 60)
640 m
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900x in m
-1
0
1
2
3
4d
g in
mG
al
-1
0
1
2
3
4
2017, Profil P1: Gangkorrektur g - g(t), Normierung auf x = 0 m
SNE
Waldbühne
x = 0 mdg = 0 mGal
dg (norm), n = 44Min.: 0 mGalMax.: 3.13 mGal
Datenanalyse: Standardabweichung SD
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900x in m
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
SD
in m
Ga
l
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
x = 600 mGr. B +C
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900x in m
-15
-10
-5
0
5
10
15
X, Y
in a
rcse
c
-15
-10
-5
0
5
10
15
2017, Profil P1, Datenanalyse: Tilt X, Y (n = 60)
X-tiltY-tilt
2017: Profil P0, P1
Gangkorrigiert relative Schwerebeschleunigung dg, Bezug x = 0 m, dg = 0 mGalRelative Höhe dH, Bezug tiefster Punkt Profil P0, x = 840 m, dH = 0 m
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
-2
0
2
4
6
8
10
12
dg
in m
Ga
l
-5
0
5
10
15
20
25
30
dH
in m
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900x in m
-2
0
2
4
6
8
10
12
dg
in m
Ga
l
-5
0
5
10
15
20
25
30
dH
in m
S
S
NStraße
NEWaldbühne
Weitere Bearbeitungsschritte:
Reduktionen: Profil P0; P1,
Berechnung BOUGUER-Anomalie:
Linearer Regionalfeldansatz und Berechnung des Lokalfeldes der BOUGUER-Anomalie:
Berechnung des Betrages des Horizontalgradienten in x - Richtung, große Beträge des Gradienten bilden Dichte-Grenzen im Untergrund ab:
''0H Bg g g gd d dgD = D + - -
'' '' ''lok regg g gD = D -D
21 3
, 2 2
( '' ( ) '' ( ))'' ( )
(40)lok lok
lok xg x g x
g xD -D
D = 9 21E 10 s- -é ù=ë û1E - Eötvös
Reduktionen: ortsabhängige Einflüsse
-100 -50 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850
-5
0
5
10
15
20
25
30
dH
in m
dH = 0 mx = 820 m
Reduktionsniveau
Reduktionshöhe H
Ascherhübel
S N
-100 -50 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850x in m
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9d
gre
d in
mG
al
NormalschwerereduktionErdellipsoid
d = + 0.8 mGal/km nach N
Freiluftreduktion (Höhenreduktion)
dgH = 0.3086 (mGal / m)* H (m)
BOUGUER-Reduktion (Plattenreduktion)
dgB = 0.04193 * H (m) * dB (103 kg/m3)dB = 2.5*103 kg/m3 - Reduktionsdichte
Ba
Beispiel: Profil P0 2013Nivellement
Försterei Straße
d = 0 mGal am südl. Punkt
x = 820 mdgH = dgB = 0 mGal
x = - 80 m
d= 0 mGal
0
10
20
30
dH
in m
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900x in m
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
dg
red in
mG
al
2017, Reduktionen Profil P0
Freiluft(Höhen)-ReduktionBOUGUER(Platten)-Reduktion (dred = 2500 kg/m3)Normalschwere-ReduktionNormierte Höhe dH
n = 63 dg(H) dg(B) dgamma (mGal) Min.: 0 0 0Max.: 8.27 2.81 0.84
SN
Straße
0
10
20
30
dH
in m
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900x in m
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
dg
red in
mG
al
2017, Reduktionen Profil P1
Freiluft(Höhen)-ReduktionBOUGUER(Platten)-Reduktion (dred = 2500 kg/m3)Normalschwere-ReduktionNormierte Höhe dH
n = 63 dg(H) dg(B) dgamma (mGal) Min.: 1.50 0.51 0Max.: 6.88 2.34 0.54
SNE
Waldbühne
''0H Bg g g gd d dgD = D + - -
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
-1
0
1
2
3
4
dg
'' in
mG
al
0
10
20
30
dH
in m
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900x in m
-1
0
1
2
3
4
dg
'' in
mG
al
0
10
20
30
dH
in m
Profil P0
Profil P1
S
S
NStraße
NEWaldbühne
2017, normierte BOUGUER-Anomalie, x = 0 m, dg'' = 0 mGal
gestörte PunkteTilt X, Y
Regionale Gravimetrie Freistaat Sachsen1 : 400 000Isolinien: 1 mGalRegionaler SSW - NNE Anstieg von dg'' im Messgebiet
-500 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000x in m
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
dg
'' in
mG
al
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
Profil P0
Profil P1
S
NStraße
NEWaldbühne
2017, BOUGUER-Anomalie dg'' und linearer Regionalfeld-Ansatz dg''reg für die Profile P0, P1
dg''reg / x = 3 mGal / 1500 m
dg''reg = (0.002 mGal/m) * x
'' '' ''lok regg g gD = D -D
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900x in m
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.2
2.4
dg
'' lok
in m
Ga
l
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.2
2.4
Profil P0
Profil P1
S
NStraße
NEWaldbühne
2017, Lokalfeld BOUGUER-Anomalie dg''lok für die Profile P0, P1Interpretation "oberflächennahe Dichteverteilung"
21 3
2 2
( '' ( ) '' ( ))'' ( )
(40)lok lok
lokg x g x
g xD - D
D =
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
-0.4
0
0.4
0.8
1.2
1.6
2
2.4
dg
'' in
mG
al
0
20
40
60
80
100
120
140
dg
'' lok(x
) in
E
Profil P0
Profil P1
S NStraße
NEWaldbühne
2017, Lokalfeld BOUGUER-Anomalie dg''lok und Horizontalgradient dglok(x)Interpretation "oberflächennahe Dichteverteilung"
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900x in m
-0.4
0
0.4
0.8
1.2
1.6
2
2.4
dg
'' in
mG
al
0
20
40
60
80
100
120
140
dg
'' lok(x
) in
E
gestörtdg''lok
dg''lok (x)
dg''lok
dg''lok (x)
0
5
10
15
20
25
dH
in m
-100
0
100
200
300
400
500
600d
T in
nT
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600
NW SE
Sport-platz
Mühlweg
Interpretation Gravimetrie Magnetik, Beispiel Profil Sportplatz - Mühlweg
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600x in m
-1.2
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
dg
'' lok
0
20
40
60
80
100
dg
'' lok, x in
E
Grundgebirge Kugelpechstein Rhyolith
- 1. 0 mGal
90 E
Lage Mess-Profile P0, P1 Verlauf Grundgebirge nach Gravimetrie
5396000 5396300 5396600 5396900 5397200 5397500
Rechtswert
5395500 5396000 5396500 5397000 5397500
5650000
5650100
5650200
5650300
5650400
5650500
5650600
5650700
5650800
5650900
5651000
5651100
5651200
5651300
5651400
5651500
Ho
chw
ert
5650000
5650500
5651000
5651500
P0 P1
- 120m
+ 840m, dH = 0 m
+ 900m
Basis: x = 0mAnschluss P0, P1: dg = 0 mGal
dH = 0 m
??
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900x in m
-0.4
0
0.4
0.8
1.2
1.6
2
2.4
dg
'' in
mG
al
0
20
40
60
80
100
120
140
dg
'' lok(x
) in
E
S NStraße
2017, Profil P0, Lokalfeld BOUGUER-Anomalie dg''lok und Horizontalgradient dglok(x)
Magnetische Anomalie dT (2016) und Höhenprofil dH
gestörtdg''lok
dg''lok (x)
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
-50
0
50
100
150
200
250
300
350
dT
in n
T
0
10
20
30
dH
in m
Störung?Sandsteinwechsel
Geologisches Profil: Pläner-, Quadersandstein, Ryholith, Kugelpechstein, Grundgebirge
NEWaldbühne
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900x in m
-0.4
0
0.4
0.8
1.2
1.6
2
2.4
dg
'' in
mG
al
0
20
40
60
80
100
120
140
dg
'' lok(x
) in
E
dg''lok
dg''lok (x)
2017, Profil P1 Lokalfeld BOUGUER-Anomalie dg''lok und Horizontalgradient dglok(x)
Magnetische Anomalie dT (2016) und Höhenprofil dH
S
Störung?Sandsteinwechsel
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
-50
0
50
100
150
200
250
300
350
dT
in n
T
0
10
20
30
dH
in m
Geologisches Profil: Pläner-, Quadersandstein, Ryholith, Kugelpechstein, Grundgebirge
Rhyolithverdeckt
Störung?Sandsteinwechsel
Praktikumsbericht Tharandter Wald
Abgabetermin: Fr. 05. 01. 20182. Auswertetermin: Anfang November, s. Netz
Gliederung
Geophysikalischer TeilGeophysikalische Verfahren (Gravimetrie, Magnetik)
1. Physikalische Grundlagen,2. Petrophysikalische Situation (magnetische Suszeptibilität, Dichte),3. Anlage und Durchführung der Messungen (Profillagen, Punktabstände, Basispunkte usw.),4. Messgrößen und Messgeräte,5. Bearbeitung der Messergebnisse (Korrektur, Reduktionen), 6. Darstellung und Interpretation (Fläche, Profile).
Integrierende Interpretation geologisch-geophysikalischer Ergebnisse.