p oder s wave schneller?
p wave ist schneller
Wavevector / Ray
Vektor senkrecht zu Wellenfront.
Zeigt in Ausbreitungsrichtung
welches law bei harmonischer schwingung
hooks law
(Kraft und Auslenkung hängen linear zusammen
mit mass density und stiffness
Wavefront
Anzahl an Punkten mit der selben Phase (in seis. Wellen)
critical angle
Snell’s Law
beispiel 2 layer
Seismik
origin of reflections
In seismics reflections occur
where the density or the elastic properties
change. The relevant quantitiy is called
Impedance
(In radar reflections occur where the dielectric
properties change)
snells law, wave umwandlung
type of reflections
Large impedance changes cause large
reflections amplitudes (and small transmission).
Small impedance changes cause small reflection
amplitudes (and large transmission).
Reflections can also initiate mode conversions
turning, e.g., initiating an s-wave from an
incoming p-wave.
Reflection amplitudes are also dependent on the
incidence angle etc.
Hidden layers
Seismik vs. Radar
Seismik: nahe und ferne Untersuchungen, teuer
Radar: Nahe Untersuchungen, günstiger
Sandwich velocities
Tomographie
Anwendungsbeispiele
Öl, Gas
Baugrund
Geothermie
Nukleares Endlager
Wissenschaftlich:
Mantel convection
Subduktionszonen
Eis shelves
Vorteile Magnetik
Günstig
Passiv
Größere Gebiete einfacher zu untersuchen als mit Seismik
Magnetische Unterschiede, (Weltkarte)
Mag Potential A aus mag. Monopols
Huygens-Fresnel Principle
Jeder Punkt auf einer Wellenfront ist der Ausgangspunkt einer weiteren Welle.
Magnerik MOR + Archäologie Bilder
Newton in mechanics is … in electromagnetics
Verschiedene Magnetik Messungen und Messinstrumente
Parameter des Erdmagnetfelds
Ist das Erdmagnetfeld variabel?
The Earth’s magnetic field is time variable, on
contemporary timescales because of solar
storms. Space weather is a real thing and can be
detected, e.g., with GPS measurements. A
reference station in magnetics is more important
than in the gravity method.
Diamagnetismus
Weak mini-dipoles induced, opposing external field (k < 0).
Diappears if external field is removed.
Occurs essentially in all materials, but is not noted everywhere, due to other effects.
Examples: Quarzite, Calcite, ...
Vorteile Nachteile Gradiometrie
Advantages: No basestation required
Advantages: More sensitive to horizontal boundaries
Advantages: Less sensitive to large-scale patterns
Advantage/Disadvantage: Sensitive to near-surface structures (=.
Relevant for applied exercises.
Prinzip Gradiometrie
Nur Vergleichsmessungen zwischen Messpunkten.
Keine absoluten Messungen
Magnetismus in Steinen und Mineralen
Vorteile Nachteile Proton Procession
Advantage: Positioning not so important
Advantage: Sensitivity < 0.1 nT
Disadvantage: Base station required (sometimes).
Disadvantage: Measurement time > 1s
Related techniques: MRI imaging in medicine
Paramagnetismus
Material exhibits pre-existing dipoles which orient themselves in external field (unpaired electrons).
Reinforce external field (k > 0). (magnetic susceptibility is positive)
Effect dissipates due to thermal fluctuations once external field is removed.
Examples: gold, copper,...
Magnetik
Induziert vs. Remanent
Induced: Usually parallel to external field; it disappears if external field disappears; quantified by susceptibility (para-, dia- magnetisme)
Remanent: Orientation dependent on history; temporally persistent; occurs in ferromagnetic materials with large magnetic domains.
-> dadurch auch mal nicht parallel zu Erdmagnetfeld, zB MOR
Remanent magnetisieren. Definition/Beispiel
Thermoremanent magnetization: cooling below Curie Temperature in igneous Rocks
Detrital magnetization: slow setteling of fine-grained materials (clay)
Lightning Strike induced: (should occur within lighting belt)
Typen von Magnetismus
Wie sich Materialien bei einem externen mag. Feld verhalten
Unterschied Gravimetrie / Magnetik
Magnetik misst oft in 3D
-> Mehr interpretationen
Wann Magnetfeld Umkehrungen
Prinzip Fluxgate
Unterschied Resistivity / Resistance
Spezifischer Widerstand / Widerstand
Gleiches Prinzip bei Leitfähigkeit / spezifische Leitfähigkeit
Anwendungen Resistivity
Müllhalden finden
Kontaminationen
…
warum werden 4 statt 2 Elektroden verwendet?
Solution to overcome the contact resistance at electrodes A, B:
Measure the potential drop with two different electrodes (M,N) at a different location and without injecting a current (i.e. the contact resistance is then unimportant.)
Warum braucht es eine Vektor Version von Ohms law?
Im Untergrund sind keine Kabel -> alles ungerichtet
Homogener Untergrund Formel Resistivity
K: Konfigurationsfaktor
Ohms law umgeformt für resistivity
Unterschiede Wenner / Schlumberger
Wenner: Sensitiv zu vertikal
Schlumberger: sensitiv zu lateral
Bandbreite spezifischer Widerstand/Leitfähigkeit
Anordnungstypen Resistivity
Planung geophysikalische Untersuchung
Magnetik vertikalen Gradient messen
Install two sensors at different heights (e.g., vertical fluxgates 0.5 m apart).
Consider only the vertical gradient.
Insensitive to the total field and temporal variability thereof.
Sensitive to near-surface structures (why?).
Sensitive to horizontal boundaries.
Fermat’s Principle
Magnetik generell
Metall- Leiter
Ionische Leitung
metall. leitung in zB Kabeln
Ionische Leitung bei Resistivity Methode (zB. Wasserionen)
Anomalie Beispiele Magnetik
Äquator
Nordpol
Südpol
45 Breitengrad
Tübingen
Ferromagnetismus
Material exhibits pre-existing dipoles which are oriented in domains with strong coupling.
Domains align and strongly reinforce external field ( k>> 0). -> positive and very strong
Effect can be maintained if external field is removed.
Examples: iron, nickel, ...
Alle Eigenschaften aller geophysikalischen Messungen
Planungsfragen Resistivity
wie tief will ich messen
was für einen Abstand brauche ich dann
Anzahl der Messungen
Kabel/ Kosten
Radar ist vergleichbar mit reflektionsseismik, eher nicht mit refraktionsseismik!
Array Anordnungen. Auflösungen in lateral und wie tief man kommt
Rechteckiges Ziel in Radar
Was ist hier was?
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