Klaus KnödelHeinrich KrummelGerhard Lange(Herausgeber)

Geophysik2. überarbeitete Auflage

mit 431 Abbildungen, 122 in Farbe und 57 Tabellen

^ Springer

Inhaltsverzeichnis

EinleitungKlaus Knödel, Heinrich Krummel & Gerhard Lange

Vorbereitung geophysikalischer MessungenJochen Schade

2.12.22.3

3

3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.10

4

4.14.24.34.44.54.64.74.84.94.10

Information und Genehmigungen (Permitting)Mobilisation und DemobilisationVermessungsarbeiten

MagnetikKlaus Knödel

Prinzip der MethodeAnwendungsmöglichkeitenGrundlagenMeßgeräteFeldarbeitenBearbeitung und Interpretation der MeßdatenQualitätssicherungPersoneller, technischer und zeitlicher AufwandAbschätzung der zu erwartenden MeßeffekteBeispiele

GravimetrieHarald Linaner & Uwe Casten

Prinzip der MethodeAnwendungsmöglichkeitenGrundlagenMeßgeräteFeldarbeitenBearbeitung und Interpretation der MeßdatenQualitätssicherungPersoneller, technischer und zeitlicher AufwandAbschätzung der zu erwartenden MeßeffekteBeispiele

71111

17

17181822242630313133

43

43454650515355565658

Inhaltsverzeichnis VII

GeoelektrikAlfred Berktold, Thomas Büttgenbach, Siegfried GreinwaldBernhard Wich, Franz Jacobs, Ariur Wilhelm Kolodziey, GerhardLange, Hans-Martin Maurer, EmöPräcser, Burkhard Pfeiffer,Carsten Pretzschner, Tino Radic, Gerlinde Schaumann, GezaRezessy, Joachim Sebulke, Knut Seidel, Laszlö Szabadvary, LaszlöVertesy, Richard Vogt, Peter Weidelt, Andreas Weiler & Uwe Wolff

71

5.1

5.1.15.1.25.1.35.1.3.15.1.3.25.1.3.3

5.1.45.1.5

5.2

5.2.15.2.25.2.35.2.45.2.55.2.65.2.75.2.85.2.95.2.10

5.3

5.3.15.3.25.3.35.3.45.3.55.3.65.3.75.3.85.3.9

GrundlagenPeter WeideltKlassifizierung der VerfahrenGrundgleichungenEinfache Anwendungen der GrundgleichungenDie Gleichstrom-GrundgleichungDie Wellengleichung für homogene BereicheTypischer Frequenzgang einer induktiven Übertra-gungsfunktionTypische Signalamplituden künstlicher QuellenDie elektrische Leitfähigkeit

EigenpotentialmethodeRichard Vogt, Thomas Büttgenbach, Uwe Wolf & Burkhard PfeifferPrinzip der MethodeAnwendungsmöglichkeitenGrundlagenMeßgeräte und AusrüstungFeldarbeitenBearbeitung und InterpretationQualitätssicherungPersoneller, technischer und zeitlicher AufwandAbschätzung der zu erwartenden MeßeffekteBeispiele

GleichstromgeoelektrikGerhard Lange & Franz JacobsPrinzip der MethodeAnwendungsmöglichkeitenGrundlagenMeßgeräte und AusrüstungFeldarbeitenAuswertung und InterpretationQualitätssicherungPersoneller, technischer und zeitlicher AufwandBeispiele

71

717479798082

8689

101

101103103107108110111111112116

128

128132132138140152160162163

VIII

5.4

5.4.15.4.25.4.35.4.3.1

5.4.3.25.4.3.35.4.45.4.55.4.65.4.75.4.85.4.95.4.10

5.5

5.5.15.5.25.5.35.5.45.5.55.5.65.5.7

5.6

5.6.15.6.25.6.35.6.45.6.5

5.7

5.7.1

5.7.25.7.35.7.4

Inhaltsverzeichnis

Induzierte PolarisationTino Radic & Andreas WellerPrinzip der MethodeAnwendungsmöglichkeitenGrundlagenUrsachen und Modelle zur Beschreibung des IP-Effektsim Zeit- und FrequenzbereichMeßgrößen und MeßeffekteDie Aufladbarkeit von GesteinenMeßgeräte und AusrüstungFeldarbeitenAuswertung, Ergebnisdarstellung und InterpretationQualitätssicherungPersoneller, technischer und zeitlicher AufwandAbschätzung der zu erwartenden MeßgrößenBeispiele

Mise-ä-la MasseGerhard Lange, Carsten Pretzschner & Knut SeidelAnwendungsmöglichkeitenMeßgeräte und AusrüstungFeldarbeitenBearbeitung und InterpretationQualitätssicherungPersoneller, technischer und zeitlicher AufwandBeispiel

Geoelektrische Messung der GrundwasserbewegungJoachim SebulkeMeßgeräte und AusrüstungBearbeitung und Interpretation der MeßdatenQualitätssicherungPersoneller und zeitlicher AufwandBeispiel

Elektromagnetische Zweispulen-SystemeArtur Wilhelm Kolodziey, Emö Präcser, Geza Rezessy, Knut Seidel,Laszlö Szabadväry & Laszlö VertesyPrinzip der MethodeKnut SeidelAnwendungsmöglichkeitenGrundlagenFeldarbeiten

174

174176176177

183187187190192194195196199

215

217217218219222223223

228

232232235236236

241

241

244245255

Inhaltsverzeichnis

5.7.55.7.65.7.7

5.7.8

5.7.9

5.7.10

Auswertung und InterpretationFehlermöglichkeitenEM 38, EM 31, EM 34Artur Wilhelm KolodzieyMAXMINKnut SeidelGENIEArtur Wilhelm KolodzieyMAXIPROBEEmö Präcser, Geza Rezessy, Laszlö Szabadväry & Laszlö Vertesy

rx258264265

273

285

292

5.8 Transientelektromagnetik 313Siegfried Grein wald, Bernhard Wich & Ger linde Schaumann

5.8.1 Transientelektromagnetische Sondierung 313Siegfried Greinwald & Gerlinde Schaumann

5.8.1.15.8.1.25.8.1.35.8.1.45.8.1.55.8.1.65.8.1.75.8.1.8

5.8.2

5.8.2.15.8.2.25.8.2.35.8.2.45.8.2.55.8.2.65.8.2.75.8.2.85.8.2.95.8.2.10

5.9

5.9.15.9.25.9.35.9.45.9.5

Prinzip der MethodeAnwendungsmöglichkeitenGrundlagenMeßgeräteFeldarbeiten und AufwandAuswertung und Interpretation der MeßdatenQualitätssicherungBeispiel

Tiefeindringender MetalldetektorBernhard WichPrinzip der MethodeAnwendungsmöglichkeitenGrundlagenMeßgeräteFeldarbeitenBearbeitung und Interpretation der MeßdatenQualitätssicherungPersoneller, technischer und zeitlicher AufwandAbschätzung der zu erwartenden MeßgrößenBeispiele

VLF, VLF-R und RadiomagnetotellurikAlfredBerktoldPrinzip der MethodeAnwendungsmöglichkeitenGrundlagenMeßgeräteFeldarbeiten, Qualitätssicherung, personeller, technischerund zeitlicher Aufwand

313314315319322322323323

327

327328328329329330330330331332

335

335336336345347

5.9.65.9.7

5.10

5.10.15.10.25.10.35.10.45.10.55.10.65.10.75.10.85.10.9

Bearbeitung und Interpretation der MeßdatenBeispiel

Oberflächen-Nuklear-Magnetische ResonanzGerhard Lange & Ugur YaramanciPrinzip des VerfahrensAnwendungsmöglichkeitenGrundlagenMeßgeräteFeldarbeitenBearbeitung und Interpretation der MeßdatenQualitätssicherungPersoneller, technischer und zeitlicher AufwandBeispiele

X Inhaltsverzeichnis

348351

362

362363364369370374376377378

6 Bodenradar 389Norbert Blindow, Thomas Richter & Hellfried Petzold

6.1 Prinzip der Methode 3896.2 Anwendungsmöglichkeiten 3916.3 Grundlagen 3916.4 Apparaturen 4026.5 Feldarbeiten 4056.6 Auswertung, Darstellung der Meßdaten und Interpretation 4066.7 Qualitätssicherung 4086.8 Personeller, technischer und zeitlicher Aufwand 4096.9 Abschätzung der zu erwartenden Eindringtiefen und 409

Amplituden6.10 Beispiele 410

7 Seismik 425Ewald Brückt, Lothar Dresen, HansA. K. Edelmann, Jürgen Fertig,Helmut Gaertner, Christoph Gelbke, Franz Kirchheimer, HeinrichKrummel, GerdLiebhardt, Dirk Orlowsky, Lutz Reimers, Karl-JosefSandmeier, Christian Schneider, Tom Utecht f & Thomas Wittka

7.1 Prinzip der Methode 425Jürgen Fertig

7.2 Anwendungsmöglichkeiten 426

7.3 Grundlagen 4297.3.1 Einführung in die Elastizitätstheorie 429

Inhaltsverzeichnis

7.3.27.3.37.3.4

7.3.57.3.67.3.77.3.87.3.9

7.47.4.1

7.4.1.17.4.1.27.4.1.2.17.4.1.2.27.4.1.37.4.2

7.4.2.17.4.2.1.17.4.2.1.27.4.2.1.37.4.2.1.47.4.2.1.57.4.2.27.4.2.2.17.4.2.2.27.4.2.2.37.4.2.2.4

7.4.2.3

7.5

Elastische Parameter und seismische GeschwindigkeitenRäumliche Wellenausbreitung und AbsorptionDas Reflexions- und Transmissionsverhalten von ebenenWellen an ebenen GrenzflächenReflexion und RefraktionOberflächenwellenDiffraktionDas Auflösungsvermögen seismischer DatenGeschwindigkeits- und Dichtewerte in Sedimenten

MeßgeräteSeismische QuellenHeinrich KrummelQuellmechanismen zur Anregung seismischer WellenTypen seismischer QuellenP-Wellen-QuellenS-Wellen-QuellenQualitätssicherung beim Einsatz seismischer QuellenAufnehmerund AufnahmeapparaturenHansA. K. EdelmannAufnehmerDas GeophonAndere AufnehmertypenDer praktische Feldeinsatz von GeophonenTypische GeophondatenQualitätssicherungAufnahmeapparaturenDer technische AufbauTechniken der StörsignalunterdrückungTypische Daten von*AufnahmeapparaturenPraktische Bedienung im Feld, Optimierung derAufnahmeparameterQualitätssicherung bei der Datenerfassung

Refraktionsseismik

XI

433437439

448454457458462

467467

469475478493498505

505505509510513515516516522524525

526

530Ewald Brückt, Franz Kirchheimer, Heinrich Krummel, GerdLiebhardt, Lutz Reimers, Karl-Josef Sandmeier & Tom Utecht f

7.5.1 Prinzip der Methode 530Karl-Josef Sandmeier & Heinrich Krummel

7.5.2 Anwendungsmöglichkeiten 5357.5.3 Datenakquisition 535

EwaldBrückl7.5.3.1 Modelle 5367.5.3.2 Meßgeometrie 5377.5.3.3 Wahl der Feldparameter 539

Xll

7.5.3.47.5.4

7.5.4.17.5.4.27.5.4.37.5.4.47.5.5

7.5.5.17.5.5.27.5.5.37.5.5.47.5.6

7.5.6.17.5.6.27.5.6.3

7.5.6.3.17.5.6.3.27.5.6.3.37.5.6.3.47.5.6.3.57.5.7

7.5.7.17.5.7.27.5.7.37.5.7.47.5.7.57.5.8

7.5.9

7.5.9.17.5.9.27.5.9.37.5.9.47.5.9.57.5.9.67.5.10

Inhaltsverzeichnis

QualitätskontrolleErstellung und Interpretation von LaufzeitfeldernEwald BrücktDarstellungInterpretationAnwendung auf klassische InversionsverfahrenSchlußfolgerungenStandard-InversionsverfahrenKarl-Josef SandmeierInteraktive 1-D-ModellierungIntercept-Zeit-MethodeGeneralized Reciprocal Method (GRM)WellenfrontenverfahrenIterative InterpretationsmethodenKarl-Josef Sandmeier & Gerd LiebhardtIterative 2-D- und 3-D-VorwärtsmodellierungsverfahrenBeispieleRefraktionstomographieTomm UtechtPrinzip der MethodeAnwendungsmöglichkeitenGrundlagenPraktische DurchführungBeispieleCMP-Refraktionsseismik (Wellenfeldverfahren)Lutz Reimers & Dirk OrlowskyPrinzip der MethodeAnwendungsmöglichkeitenGrundlagenKombination der CMP-Refraktionsseismik mit der GRMBeispieleEinsatz der refraktionsseismischen Standard- unditerativen Interpretationsverfahren in der PraxisKarl-Josef Sandmeier

Ansätze zur flächenhaften RefraktionsseismikFranz KirchheimerPrinzip der MethodeAnwendungsmöglichkeitenGrundlagenPraktische DurchführungEinordnung der von der Methode gelieferten ResultateBeispielPersoneller, technischer und zeitlicher Aufwand

544545

546549552553553

556558559563566

566569573

573574574575576583

583583584590592599

600

600601602606609610616

Inhalts verzeichn i s

7.6

7.6.1

7.6.1.17.6.1.27.6.1.37.6.1.47.6.1.57.6.1.67.6.2

7.6.2.17.6.2.27.6.2.37.6.2.47.6.2.57.6.2.67.6.2.77.6.2.87.6.2.9

ReflexionsseismikHelmut Gaertner & Thomas Wittka2-D-ReflexionseismikHelmut GaertnerPrinzip der MethodeAnwendungsmöglichkeitenMethodik der FeldarbeitenProzessingInterpretation und Zeit-Tiefen-TransformationBeispiele3 -D-ReflexionsseismikThomas WittkaPrinzip der MethodeAnwendungsmöglichkeitenEntwurf eines 3-D-seismischenMeßschemasMeßgeräteFeldarbeitenProcessing und InterpretationQualitätssicherungPersoneller, technischer und zeitlicher AufwandBeispiele

XIII

620

620

620625625632639644651

651652652661661664667669670

7.7 OberflächenwellenseismikLothar Dresen & Christian Schneider

683

7.7.17.7.27.7.37.7.47.7.57.7.67.7.77.7.8

7.8

7.8.17.8.27.8.37.8.3.17.8.3.27.8.3.37.8.3.3.17.8.3.3.27.8.3.4

Prinzip der MethodeAnwendungsmöglichkeitenGrundlagenFeldarbeitenAuswertung und InterpretationQualitätssicherungPersoneller, technischer und zeitlicher AufwandBeispiel

BohrlochseismikChristoph GelbkePrinzip der MethodeAnwendungsmöglichkeitenMeßmethoden mit BeispielenHochfrequenz-Bohrlochseismik beim LoggingQuelle und Aufnehmer im selben BohrlochQuelle und Aufnehmer in unterschiedlichen BohrlöchernParalleldurchschallungTomographieVertikale Seismische Profile (VSP)

683685685688690691693693

699

699702703703704707707710714

XIV Inhaltsverzeichnis

7.8.4 Meßgeräte 7177.8.5 Personeller, technischer und zeitlicher Aufwand 7207.8.6 Qualitätssicherung 722

7.9 Meßgrößen und Maßeinheiten der seismischen Verfahren 725

8 Geothermik 727Christian Oelsner, Eckart Hurtig & Gerhard Brandt

8.18.28.38.48.58.68.78.88.98.10

9

9.19.29.39.49.59.69.79.89.99.10

10

10.110.2

10.310.3.110.3.2

Prinzip der MethodeAnwendungsmöglichkeitenGrundlagenMeßgeräteFeldarbeitenBearbeitung und Interpretation der MeßdatenQualitätssicherungPersoneller, technischer und zeitlicher AufwandZu erwartende MeßeffekteBeispiele

RadiometrieChristian Oelsner & Heinz Schubert

Prinzip der MethodeAnwendungsmöglichkeitenGrundlagenMeßgeräteFeldarbeitenBearbeitung und Interpretation der MeßdatenQualitätssicherungPersoneller, technischer und zeitlicher AufwandAbschätzung der zu erwartenden MeßeffekteBeispiele

AerogeophysikKlaus-Peter Sengpiel

Prinzip der MethodenAnwendungsmöglichkeiten

Aeroelektromagnetische VerfahrenGrundlagen der aktiven FlugelektromagnetikBeispiele

727728728730733734735736736737

747

747748749756758759760761761762

771

771773

774777788

Inhaltsverzeichni s

10.410.4.110.4.210.4.3

10.4.4

10.510.5.110.5.210.5.310.5.4

10.5.5

10.6

11

11.111.211.311.4

11.511.5.111.5.211.5.311.5.411.5.511.5.611.5.711.5.7.111.5.7.211.5.7.311.5.7.4

11.6

11.6.111.6.211.6.3

AeromagnetikBesonderheiten der magnetischen FlugvermessungMeßgeräteDarstellung und Auswertung aeromagnetischerMeßergebnisseBeispiel

AeroradiometrieBesonderheiten der radiometrischen FlugvermessungMeßgeräteAnwendungsmöglichkeitenDarstellung und Interpretation radiometrischerMeßergebnisseBeispiel

Personeller, technischer und zeitlicher Aufwand

BohrlochgeophysikGerhard Zscherpe "f & Dieter Steinbrecher

Prinzip der BohrlochmessungAnwendungsmöglichkeitenMeßtechnikMeßbedingungen, Teufenauflösung und Aussagebereich

BohrlochmeßverfahrenElektrische BohrlochmessungenElektromagnetische BohrlochmessungenAkustische BohrlochmessungenMessung der natürlichen Gamma-StrahlungAktive Messung mit Gamma-Strahlung in BohrungenMessung mit Neutronen-StrahlungTechnische BohrlochmessungenKalibermessungMessung des BohrlochverlaufsMessung der vertikalen FlüssigkeitsströmungOptische Untersuchungen, Bohrlochfernsehen

Projektierung, Ausführung und Qualitätssicherung vonBohrlochmessungenAuswahl des MeßprogrammsAusführung der MessungQualitätssicherung

XV

792792794795

796

798798805805806

806

808

811

811812813821

823830841845853859869885885885886886

886

886887888

XVI Inhaltsverzeichnis

11.7 Auswertung und Interpretation 88911.7.1 Auswertung 88911.7.2 Interpretation 89111.7.3 Korrelation der Meßkurven 893

11.8 Personeller, technischer und zeitlicher Aufwand 89611.9 Beispiele 897

12 Geophysikalische Penetrationssondierungen 919Imre Fejes, Laszlö Szabadväry, Laszlö Verö & Jänos Sticket

12.1 Prinzip der Methode 91912.2 Anwendungsmöglichkeiten 92112.3 Grundlagen 92212.4 Meßgeräte 92612.5 Feldarbeiten 92812.6 Bearbeitung und Interpretation der Meßdaten 92912.7 Qualitätssicherung 93412.8 Personeller, technischer und zeitlicher Aufwand 93412.9 Beispiele 935

13 Milieusondenmessungen 945KurtLhotzky

13.113.213.313.413.513.613.713.813.9

Prinzip der MethodeAnwendungsmöglichkeitenGrundlagenMeßgeräteFeldarbeitenAuswertung ,QualitätssicherungPersoneller, technischer und zeiüicher AufwandBeispiele

945947947951952953953954954

14 Petrophysik 965Frank Börner, Günter Buntebarth, Wolf gang G. Debschütz,Wolfgang Jäger, Johannes M. Kulenkampff, Martin Müller, JürgenR. Schopper & Ugur Yaramanci

14.1 Dichte 965Wolf gang Jäger

14.1.1 Korndichte 967

Inhaltsverzeichnis XVII

14.1.2 TrockendichteWolfgang Jäger

14.1.3 FeuchtrohdichteWolfgang Jäger

14.1.4 SättigungsdichteWolfgang Jäger

14.2 PorositätWolfgang Jäger

14.2.1 GesamtporositätWolfgang Jäger

14.2.2 NutzporositätWolf gang Jäger

14.3 Wassergehalt und Sättigung

14.3.1 WassergehaltWolfgang Jäger

14.3.2 SättigungsgradWolf gang Jäger

14.3.3 HaftwassersättigungWolfgang G. Debschütz

14.4 Porengeometrische Parameter14.4.1 Porenradienverteilung

Johannes M. Kulenkampff& Wolfgang G. Debschütz14.4.2 Spezifische innere Oberfläche

Johannes M. Kulenkampff

971

974

977

978

981

982

984

984

986

988

991991

995

14.5

14.6

14.714.7.1

14.7.2

14.7.3

14.7.4

14.7.5

DurchlässigkeitWolf gang JägerAusbreitungsgeschwindigkeit elastischer WellenWolf gang Jäger

Elektrische EigenschaftenSpezifischer elektrischer WiderstandWolf gang JägerGrenzflächenleitfähigkeitJürgen R. Schopper, Johannes M. Kulenkampff & Wolfgang G.DebschützPolarisieibarkeit, Frequenzeffekt, PhasenverschiebungFrank BörnerDielektrizitätszahlUgur Yaramanci & Johannes M. KulenkampffEigenpotentialUgur Yaramanci & Wolfgang G. Debschütz

999

1005

10081009

1014

1017

1020

1023

XVIII

14.8

14.9

14.1014.11

15

15.115.2

15.315.3.115.3.215.3.3

15.415.515.615.715.815.9

Magnetische SuszeptibilitätWolfgang JägerWärmeleitfähigkeit, Temperaturleitfähigkeit undspezifische WärmekapazitätGünter BuntebarthNormenNMR-LaborverfahrenMartin Müller & Ugur Yaramanci

In-situ-ÜberwachungFranz König, Klaus Knödel, Klaus-Henrik Mittenzwey,Peter Weidelt

Prinzip der MethodeAnwendungsmöglichkeiten

GrundlagenMilieuparameterOptische SpektroskopieElektromagnetische Überwachung

MeßgeräteFeldarbeitenAuswertungQualitätssicherungPersoneller, technischer und zeitlicher AufwandBeispiele

GlossarSachverzeichnis

Inhaltsverzeichnis

1029

1030

10321034

1045

10451047

1048104810481052

105610611063106310641064

10771087