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Gravimetrie

Gravimeter im Feldeinsatz
Prinzip der Gravimetrie, oben Messdaten, Mitte: Federwagen, unter: Untergrundmodell. Quelle: HarbourDom
Bouguer Anomalien der Taupo Volcanic Zone, New Zealand: Quelle GNS

Der Begriff Gravimetrie (von lat. gravitas, „Schwere“ und -metrie von griech. τὸ μέτρον – das Maß) bezeichnet die Methoden, mit denen das lokale Schwerefeld der Erde vermessen wird. Die Bestimmung dieses fundamentalen Potentialfeldes ist für Geodäsie, Geophysik und Technik gleichermaßen von Bedeutung.

In der Geodäsie sind genaue Schwerewerte für die Höhenbestimmung (genaue Reduktion des Nivellements) und die Geoidbestimmung von Bedeutung, in der Geophysik und der Geodynamik für die Erforschung des Erdinnern und seiner Bewegungen. Ferner benötigen präzise Waagen und andere technische Messmethoden gravimetrische Daten zu ihrer Eichung.

Anhand der unterschiedlichen Stärke der Schwerebeschleunigung an verschiedenen Orten lassen sich Aussagen über die Verteilung der Massen in der Erdkruste und über die Gesteinsdichte treffen. Die Interpretation ist allerdings nicht immer eindeutig (Umkehrproblem der Potentialtheorie). Auch in der Erforschung anderer Himmelskörper (Planetologie, Erdmond) gewinnt die Schweremessung an Bedeutung.

Absolut oder relativ

Absolutmessungen der Schwere sind relativ aufwändig und werden nur an Observatorien durchgeführ (Fallversuche, Pendel). In der Exploration beschränkt man sich auf Relativmessungen (Federwagen), also die Bestimmung der Schwereunterschiede zu einem Bezugspunkt.

Messung in Flugzeugen (air borne)

Im Gegensatz zu Messungen des Magnetfelds sind Messungen der Schwere in Flugzeugen oder Hubschraubern problematisch. Alle Bewegungen des Fluggerätes übertragen sich auf die Messdaten. Dies gilt insbesondere auch für die Corioliskräfte. Gravimeter müsse zudem aufwändig auf kreiselstabilisierten Plattformen installiert werden.Trotz allem bleiben air  borne Gravimetriemessungen stark  fehlerbehaftet und haben daher nie die Bedeutung erlangt wie z.B. air borne Magnetikmessungen.

Satellitenmessungen

Zur Bestimmung des Schwerfeldes mit Satelliten sind keine Messgeräte notwendig, die der Satellit mitführt. Es genügt, die Bahn des Satelliten genau zu beobachten. Diese weicht durch das lokale Schwerefeld von der idealisierten elliptischen Bahn ab, so dass sich aus diesen Abweichungen das Schwerefeld erarbeiten lässt. Dies ist also eine passive Methode.

Anwendung in der Geothermie

Gravimetrische Messungen können geothermische Reservoire bis zu Tiefen von 2 km oft gut kartieren, Störungszonen lokalisieren und Basement-Tiefen bestimmen. Dichteunterschiede durch Mineralalterationen können kartiert werden. Neben der Schwerkraft selbst können auch Gradienten (vertikal oder horizontal) hilfreich sein, z. B. bei der Kartierung von Senkungszonen (Mikrogravimetrie).

Gravimetrische Messmethoden

Neben der Messung des Schwerefeldes selbst sind umfangreiche Zusatzmessungen nötig um Daten zu erhalten, die für die anschließende Bearbeitung notwändig sind. Beispiel sind hier die Höhen der Messpunkte (mit Millimetergenauigkeit), die Topographie der Umgebung, die Dichten der oberflächennahen Schichten und vieles mehr.

Auswertung

Gravimetrische Rohdaten müssen umfangreich bearbeitet werden bevor sie geologisch interpretiert werden können. Berücksichtig werden muss hier, die Zeit in Relation zu den Gezeiten, die geographische Breite, die Meereshöhe, die Topographie der Umgebung. Dies Bearbeitungsschritte nennt man üblicherweise 'Korrekturen'. Ein erstes Ergebnis ist dann meist eine Karte der Bouguer-Anomalien.

Die wichtigsten Korrekturen sind:

Literatur

Fuchs, H., K., Soffel, H. : Untersuchungen am Westabbruch der Böhmischen Einheit im oberfränkisch-oberpfälzischen Bruchschollenland mit Hilfe der Gravimetrie. In: N. Jb. Geol.Paläont. Mh. (1981), S. 193-210

Fuchs, H., K., Soffel, H. : Untersuchungen am Westabbruch der Böhmischen Einheit im oberfränkisch-oberpfälzischen Bruchschollenland mit Hilfe der Gravimetrie. In: N. Jb. Geol.Paläont. Mh. (1981), S. 193-210

Militzer, H., Lindner, H.: Grundlagen der angewandten Gravimetrie. C339. Aufl. Leipzig : Freiberger Forschungshefte, 1979

Schmidt, S., Götze, H.-J., Mahatsente, R., Hese, F.: Gravimetrische Messungen im Projekt GeoPower. In: DGG Jahrestagung (2013)

Weitere Literatur siehe unter Literaturdatenbank und/ oder Konferenzdatenbank.

Weblink

https://de.wikipedia.org/wiki/Gravimetrie

zuletzt bearbeitet Januar 2020