Mitglied werden Sponsor werden

Elektromagnetik (Geophysik)

Hubschrauber der Bundsanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe mit EM-Sonde (bird). Quelle: BGR.
Prinzipskizze der Hubschrauber- Elektromagnetik. Quelle: BGR.

Innerhalb der angewandten Geophysik gehört die Elektromagnetik zu den Diffusionsverfahren. Elektromagnetische Felder sind Diffusionsfelder und gehorchen der Diffusionsgleichung, einer parabolische Differentialgleichung.

Mit der Elektromagnetik können Bilder der elektrischen Leitfähigkeitsverteilung im Untergrund hergestellt werden. Beobachtet werden hierzu natürliche und künstliche elektromagnetische Wechselfelder.

Technologienbaum der Elektromagnetik

Frequenzbereichs Elektromagnetik

Elektromagnetische Felder können grundsätzlich entweder im Frequenzbereich (Messwerte in Abhängigkeit von der Frequenz) dargestellt und gemessen werden oder im Zeitbereich (Messwerte in Abhängigkeit von der Zeit mit einem definierten Zeitnullpunkt). Beide Darstellungen sind grundsätzlich gleichwertig und können durch eine Fourier-Transformation ineienander überführt werden. Bezüglich der Messtechnik und auch der Anfälligkeit gegen noise ergeben sich jedoch erhebliche Unterschiede.

Bei den passiven Frequenzbereichsmethoden wird das natürliche elektromagnetische Feld durch Elekroden (elektrische Felder) oder Spulen (zeitlicher Gradient der magnetischen Felder) in je mehreren Komponenten in Abhängigkeit von der Frequenz erfasst, aufgezeichnet und ausgewertet.

Bei den aktiven Verfahren wird das Feld durch eine Quelle (meist eine Spule) für ausreichend viele Frequenzen erzeugt.

Zeitbereichs Elektromagnetik

In der Zeitbereichs-Elektromagnetik werden elektromagnetische Felder (aktiv) durch Stromimpulse oder durch das Ein- und Ausschalten einer Stromquelle erzeugt. Sie werden dem Untergrund meist durch einen geerdeten Dipol (ein Kabel mit geerdeten Enden) zugeführt.

Messungen im Zeitbereich (TEM) haben den Vorteil, dass das Sendefeld (Primärfeld) von Reaktionsfeld (Sekundärfeld) des Untergrundes zeitlich getrennt ist. Dies reduziert die Ansprüche an die Dynamik der Messaperatur, da Primärfelder meist um ein Vielfaches größer sind als Sekundärfelder.

Eine Sonderform ist das Georadar oder Bodenradar (GPR). Hier sind die verwendeten Frequenzen so hoch, dass die Wellengleichung gilt. Diese Verfahren ähneln also in vielerlei Beziehung der Seismik.

Literatur

Hans Berckhemer: Grundlagen der Geophysik. Wissenschaftliche Buchgesellschaft, Darmstadt 1990, ISBN 3-534-03974-2

Klaus Knödel, Heinrich Krummel, Gerhard Lange (Hrsg.): Geophysik. In: Handbuch zur Erkundung des Untergrundes von Deponien und Altlasten (Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe), Springer Verlag, Berlin 2005, ISBN 3-540-22275-8

Clauser, Christoph: Einführung in die Geophysik, Springer, 2015, http://www.springer.com/us/book/9783642044953 

Kurt-Martin Strack, Exploration with Deep Transient Electromagnetics, Elsevier, 1992, http://www.amazon.ca/Exploration-With-Deep-Transient-Electromagnetics/dp/toc/0444503978

Irfan, R., Kamah, Y., Gaffar, E., and Winarso, T.: Magnetotelluric Static Shift Correction Using Time Domain Electromagnetics Case Study: Indonesian Geothermal Rough Fields. In: Proceedings World Geothermal Congress, Bali, Indonesia (2010)

Schamann, G.: Application of transient electromagnetics for the investigation of a geothermal site in Tanzania. In: Ritter, O., Brasse, H. (Hrsg.) Protokoll zum 22. Kolloquium \"Elektromagnetische Tiefenforschung\". Aufl. Deutsche Geoph. Ges., 2007. - ISBN ISSN 0946-7467 

Irfan, R., Kamah, Y., Gaffar, E., and Winarso, T.: Magnetotelluric Static Shift Correction Using Time Domain Electromagnetics Case Study: Indonesian Geothermal Rough Fields. In: Proceedings World Geothermal Congress, Bali, Indonesia (2010)

Schamann, G.: Application of transient electromagnetics for the investigation of a geothermal site in Tanzania. In: Ritter, O., Brasse, H. (Hrsg.) Protokoll zum 22. Kolloquium \"Elektromagnetische Tiefenforschung\". Aufl. Deutsche Geoph. Ges., 2007. - ISBN ISSN 0946-7467

Weitere Literatur unter Literaturdatenbank und/oder Konferenzdatenbank.

Weblink