Gravimetrie - 2017 - tu-freiberg.de · Reduktionen: ortsabhängige Einflüsse-100 -50 0 50 100 150...

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

dH = 0 m

0 0.8dg = +

Normalschwerereduktion Profile P0, P1 mGal/km nach N

0dg

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)

Beispiel Interpretation: Profil Sportplatz (NW) – Mühlweg (SE)

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


-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


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.

Gravimetrie - 2017 - tu-freiberg.de · Reduktionen: ortsabhängige Einflüsse-100 -50 0 50 100 150...

Documents

Transcript of Gravimetrie - 2017 - tu-freiberg.de · Reduktionen: ortsabhängige Einflüsse-100 -50 0 50 100 150...