Grundlagen der angewandten Geophysik - Seismik, Gravimetrie

Seismik, Gravimetrie
Springer-Lehrbuch
Christoph Clauser
2018, xii, 375 S., 125 SW-Abb., 84 Farbabb. 23,5 cm, Softcover
Springer
ISBN 978-3-662-55309-1

Inhalt

Das Buch vermittelt einen Einstieg in die geophysikalischen Erkundungsmethoden Seismik und Gravimetrie. Es erklärt, wie elastische Wellen und Unterschiede der Gesteinsdichte zur Sichtbarmachung von Strukturen im Untergrund genutzt werden können. Das Kapitel Seismik erläutert zunächst die Elastizität von Gesteinen und die verschiedenen Typen elastischer Wellen und deren Ausbreitung. Es folgt eine Einführung in die digitale Verarbeitung seismischer Signale, in der die Konzepte der Fourier-, Z-, Radon- und Wavelet-Transformationen erläutert werden ebenso wie die Anwendung von Methoden der Konvolution, Dekonvolution, Kreuz- und Autokorrelation auf seismische Daten. Aufbauend auf diesen theoretischen Grundlagen erfahren Sie, wie mittels Durchschallung mit seismischen Wellen Strukturen des Untergrunds tomografisch sichtbar gemacht werden können. Hierauf folgt eine Einführung in die Techniken der Reflexions- und Refraktionsseismik, die erläutert, wie die jeweiligen Datensätze bearbeitet, interpretiert und veranschaulicht werden. Das Kapitel Gravimetrie fasst zunächst zusammen, wie man Schwerebeschleunigungen aus Schwerepotenzialen berechnet und wie das optimal an das Schwerefeld der Erde angepasste Rotationsellipsoid definiert ist. Abweichungen hiervon sind die gesuchten Schwereanomalien, die Rückschlüsse auf Strukturen im Untergrund erlauben. Ihre Identifizierung erfordert eine Reihe von Korrekturen und Reduktionen, die ausführlich erläutert werden. Abschließend erfahren Sie, wie Schweredaten interpretiert werden können - vom Vergleich mit der Schwerewirkung einfacher Modellkörper über Fourier- und Wavelet-Analyse bis hin zu dreidimensionalen Modell- und Inversionsrechnungen.

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Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung.- 1.1 Ausgewählte Literatur zur Vertiefung.- 2 Seismik.- 2.1 Geschichte.- 2.2 Seismische Wellen und ihre Ausbreitung.- 2.3 Wellenstrahlen und Wellenfronten im geschichteten Untergrund.- 2.4 Die Reflexionsmethode.- 2.5 Die Refraktionsmethode.- 2.6 Ausblick: Aktuelle Trends und fortgeschrittene Methoden.- 2.7 Aufgaben und Fragen.- 2.8 Ausgewählte Literatur und Nachschlagewerke zur Vertiefung.- 3 Gravimetrie.- 3.1 Geschichte.- 3.2 Massenanziehung und Schwere.- 3.3 Bearbeitung von Schweredaten.- 3.4 Bestimmung der Gesteinsdichte.- 3.5 Interpretation von Schweredaten.- 3.6 Aufgaben und Fragen.- 3.7 Ausgewählte Lehrbücher und Nachschlagewerke zur Vertiefung.- 4 Anhang.- 4.1 Einige Rechenregeln für Vektoren und Tensoren.- 4.2 Unabhängige Elemente des Elastizitätstensors Eijkl.- 4.3 Zum Wertebereich der Poisson-Zahl.- 4.4 Einige Eigenschaften der Fourier-Transformation.- 4.5 Die Inverse der Matrix W der Diskreten Fourier-Transformation.- 4.6 Satz von Green, greensche Formeln und greensche Funktion.- 5 Antworten zu den Fragen und Lösungen der Aufgaben.- 6 Zitierte Literatur.- 7 Sachverzeichnis

Publikationslisten zum Thema:
Geophysik, Seismik, Gravimetrie, Erdbeben, Erkundungstechnik,

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Bei der Neufassung von DIN 4149 wird der geologische Untergrund zur Beurteilung seismischer Gefährdung in Deutschland mit herangezogen. Das Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg (LGRB) hat hierzu eine Karte der geologischen Untergrundverhältnisse für die erdbebengefährdeten Gebiete der Bundesrepublik Deutschland erstellt. Die Karte weist großflächig drei seismologisch relevante geologische Untergrundklassen aus: Klasse A ("Fels, Festgestein"): Bereiche mit fehlender oder nur geringmächtiger Bedeckung mit Lockersedimenten (meist Quartär) über Festgestein mit Scherwellengeschwindigkeiten größer ca. 100m/s. Klasse B ("flache Sedimentbecken, Übergangszonen"): Bereiche mit bis zu ca. 100 m Lockersedimenten (meist Quartär) über Festgestein oder Bereiche, in denen unter einer geringmächtigen oder fehlenden Bedeckung von quartären Lockersedimenten tertiäre Sedimente bis ca. 500 m Mächtigkeit auftreten, deren gemessene oder geschätzte Scherwellengeschwindigkeiten allmählich auf Werte von bis zu ca. 1800 m/s ansteigen. Klasse C ("tiefe Sedimentbecken"): Bereiche mit mehr als ca. 100 m Lockersedimenten (meist Quartär) über Festgestein oder Bereiche, in denen unter einer geringmächtigen oder fehlenden Bedeckung von quartären Lockersedimenten sehr mächtige tertiäre Sedimente von mehr als ca. 500 m Mächtigkeit auftreten. Der Untergrund bis in Tiefen von ca. 20 m bleibt in allen Fällen als sogenannter "Baugrund" außer Betracht. Flächen mit einer Ausdehnung von weniger als 20 km sind in der Karte nicht dargestellt.

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