bouguer anomalie usa 1 schwerefeld der erde. 2 potentialfelder der erde schwerefeld magnetfeld...
Post on 06-Apr-2016
216 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Bouguer Anomalie USA
1
Schwerefeld der Erde
2
Potentialfelder der Erde
SchwerefeldMagnetfeld
• radialsymmetrisch• weltweit ungefähr gleich gross
• Dipolfeld mit Nord- und Südpol• Magnitude variiert um Faktor zwei
3
Gravitationskraft
F = G·m1·m2 / r2
G: allgemeine Gravitationskonstante(6.67·10-11 Nm2/kg2)
F = m1·a = G·m1·m2 / r2
g = G·ME / RE2 ≈ 9.81 m/s2
g: ErdbeschleunigungME: Masse der Erde
RE: Radius der Erde
1 Gal = 1 cm/s2 = 0.01 m/s2Einheit:
(nach Galileo Galilei)
(d.h. ungefähr ein Tausendstel der Erdbeschleunigung)
1 mGal = 10-3 Gal = 10-5 m/s2 (d.h. ungefähr ein Millionstel der Erdbeschleunigung)
4
Gravimeter
LaCoste-Romberg-Gravimeter(Relativgravimeter)
Absolutgravimeter: • absolute Schwere• keine Kalibrierung nötig• Messung: freier Fall, (Schwerependel)• Genauigkeit: ± 10 μGal
Relativgravimeter: • Veränderung gegenüber
einem Nullpunkt• Messung: Federauslängung• Genauigkeit: ± wenige μGal
5
Schwerefeld
Komponenten des Schwerefeldes:
- Gravitationswirkung der Erdmasse
- Zentrifugalkraft (aus Erdrotation)
- Unregelmäßigkeiten in Aufbau und Form der Erde
- Gezeiten (Gravitationswirkung von Mond und Sonne)
6
Äquator vs. Pol
Unterschiede in der Erdbeschleunigung am Äquator im Vergleich zum Pol:
• höhere Zentrifugalkraft am Äquator → geringere Schwere (-∆g)
• größerer Abstand R zum Erdmittelpunkt → geringere Schwere (-∆g)
• zusätzliche Masse wg. größerem Radius → höhere Schwere (+∆g)
7
Maßgebliche Faktoren
• Geographische Breite (φ)• Topographische Höhe (∆R)• Verteilung der Massen in der Erde (M)
Korrektur möglich
g0 = ge·(1+ 0.005278895·sin2φ + 0.000023462·sin4φ)
g0: theoretische Gravitation für den Breitengrad des Meßpunktes [mGal]
ge: theoretische Gravitation am Äquator [978,031.85 mGal] φ: Breitengrad des Meßpunktes [°]
Korrektur für geographische Breite Normalschwere:
GFZ Potsdam
8
Form der Erde
9
Geoid
Physikalisches Modell der Erdfigur: Fläche gleichen Schwerepotentials(durch den mittleren Meeresspiegel der Weltmeere repräsentiert)
Geometrisches Modell der Erdfigur: Ellipsoid
10
Lotabweichung
Differenz zwischen wahrer Lotrichtung und theoretischer Ellipsoidnormalen(sie entspricht der Neigung zwischen Geoid und Ellipsoid und verzerrt terresterische Vermessungsnetze)
11
Geoidundulationen
Geoidundulationen relativ zum Referenzellipsoid
[m]
12
Freiluftkorrektur
Korrektur für Unterschiede in der topographischen Höhe:
gF [mGal] = 0.308·h [m]
(Masse der Topographie bleibt unberücksichtigt)
13
Freiluftanomalie
Abweichung von der Normalschwere g0:
∆gF = gbeob + gF - g0
Freiluftschwere: gF = gbeob + gF
(Free air anomaly, FAA)
(= gF - g0)
14
Beispiel für FAA
15
Bouguerkorrektur
Korrektur für die Masse zwischen Meßpunkt und Referenzniveau:
gB [mGal] = 2·π·ρ·G·h = 0.0419·ρ [g/cm3]·h [m]
Bouguerplatte: Platte unendlicher Ausdehnung mit der Höhe h und der Dichte ρ
16
Bouguerkorrektur an Land
gB [mGal] = 0.0419·ρ·h = 0.112·h [m]
17
Bouguerkorrektur überm Meer
gB [mGal] = 0.0419·(ρw-ρc)·hw = -0.0687·h [m]
18
Bougueranomalie
Abweichung von der Normalschwere g0:
∆gB = ∆gF - gB
Bouguerschwere: gB = gbeob + gF - gB
(Bouguer anomaly, BA)
(= gB - g0)
19
Beispiel für FAA & BA
[mG
al]
Strobach (1991): Unser Planet Erde
→ Information über Isostasie
→ Information über Mohotiefe
Freiluft-anomalie
(FAA)
Bouguer-anomalie
(BA)
20
Bedeutung von FAA & BA
(FAA = 0 bei Isostasie)
(z.B. BA < 0 bei Krustenwurzel)
topographische Korrektur (gtop): berücksichtigt die Schwerewirkung seitlicher Massen
gtop
Berckhemer, H. (1990): Grundlagen der Geophysik.
21
•Tiefe (z)•Größe (R)•Dichtekontrast (∆ρ)
Interpretation nie eindeutig, da mehrere Faktoren die Schwereanomalie beeinflussen:
Einflußfaktoren
22
Kugelförmiger Körper
Größe (R)Tiefe (z) Dichtekontrast (∆ρ)
Moores, R.J. & Twiss, E.M. (1995): Tectonics.
Unterschiedliche Interpretationen derselben Schwereanomalie
Topographie USA
Bouguer Anomalie USA
top related