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Bouguer Anomalie USA

Schwerefeld der Erde. Bouguer Anomalie USA. Potentialfelder der Erde. Schwerefeld. Magnetfeld. Dipolfeld mit Nord- und Südpol Magnitude variiert um Faktor zwei. radialsymmetrisch weltweit ungefähr gleich gross. Gravitationskraft. F = G·m 1 ·m 2 / r 2.

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Bouguer Anomalie USA

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Presentation Transcript

  1. Schwerefeld der Erde Bouguer Anomalie USA 1

  2. Potentialfelder der Erde Schwerefeld Magnetfeld • Dipolfeld mit Nord- und Südpol • Magnitude variiert um Faktor zwei • radialsymmetrisch • weltweit ungefähr gleich gross 2

  3. Gravitationskraft F = G·m1·m2 / r2 G: allgemeine Gravitationskonstante (6.67·10-11 Nm2/kg2) F = m1·a = G·m1·m2 / r2 g: Erdbeschleunigung ME: Masse der Erde RE: Radius der Erde g = G·ME / RE2 ≈ 9.81 m/s2 1 Gal = 1 cm/s2 = 0.01 m/s2 Einheit: (d.h. ungefähr ein Tausendstel der Erdbeschleunigung) 1 mGal = 10-3 Gal = 10-5 m/s2 (d.h. ungefähr ein Millionstel der Erdbeschleunigung) (nach Galileo Galilei) 3

  4. Gravimeter • Relativgravimeter: • Veränderung gegenüber einem Nullpunkt • Messung: Federauslängung • Genauigkeit: ± wenige μGal • Absolutgravimeter: • absolute Schwere • keine Kalibrierung nötig • Messung: freier Fall, (Schwerependel) • Genauigkeit: ± 10 μGal LaCoste-Romberg-Gravimeter (Relativgravimeter) 4

  5. Schwerefeld • Komponenten des Schwerefeldes: • - Gravitationswirkung der Erdmasse • - Zentrifugalkraft (aus Erdrotation) • - Unregelmäßigkeiten in Aufbau und Form der Erde • - Gezeiten (Gravitationswirkung von Mond und Sonne) 5

  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) 6

  7. Maßgebliche Faktoren • Geographische Breite (φ) • Topographische Höhe (∆R) • Verteilung der Massen in der Erde (M) Korrektur möglich Korrektur für geographische Breite  Normalschwere: 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 [°] 7

  8. Form der Erde GFZ Potsdam 8

  9. Geoid Physikalisches Modell der Erdfigur: Fläche gleichen Schwerepotentials (durch den mittleren Meeresspiegel der Weltmeere repräsentiert) Geometrisches Modell der Erdfigur: Ellipsoid 9

  10. Lotabweichung Differenz zwischen wahrer Lotrichtung und theoretischer Ellipsoidnormalen (sie entspricht der Neigung zwischen Geoid und Ellipsoid und verzerrt terresterische Vermessungsnetze) 10

  11. Geoidundulationen [m] Geoidundulationen relativ zum Referenzellipsoid 11

  12. Freiluftkorrektur Korrektur für Unterschiede in der topographischen Höhe: gF [mGal] = 0.308·h [m] (Masse der Topographie bleibt unberücksichtigt) 12

  13. Freiluftanomalie (Free air anomaly, FAA) Abweichung von der Normalschwere g0: ∆gF = gbeob + gF - g0 (= gF - g0) Freiluftschwere: gF = gbeob + gF 13

  14. Beispiel für FAA 14

  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 15

  16. Bouguerkorrektur an Land gB [mGal] = 0.0419·ρ·h = 0.112·h [m] 16

  17. Bouguerkorrektur überm Meer gB [mGal] = 0.0419·(ρw-ρc)·hw = -0.0687·h [m] 17

  18. Bougueranomalie (Bouguer anomaly, BA) Abweichung von der Normalschwere g0: ∆gB = ∆gF - gB (= gB - g0) Bouguerschwere: gB = gbeob + gF - gB 18

  19. Beispiel für FAA & BA [mGal] 19

  20. Bedeutung von FAA & BA Freiluft-anomalie (FAA) → Information über Isostasie (FAA = 0 bei Isostasie) gtop →Information über Mohotiefe Bouguer- anomalie (BA) (z.B. BA < 0 bei Krustenwurzel) topographische Korrektur (gtop): berücksichtigt die Schwerewirkung seitlicher Massen Strobach (1991): Unser Planet Erde 20

  21. Einflußfaktoren Interpretation nie eindeutig, da mehrere Faktoren die Schwereanomalie beeinflussen: • Tiefe (z) • Größe (R) • Dichtekontrast (∆ρ) Berckhemer, H. (1990): Grundlagen der Geophysik. 21

  22. Kugelförmiger Körper Dichtekontrast (∆ρ) Tiefe (z) Größe (R) Unterschiedliche Interpretationen derselben Schwereanomalie Moores, R.J. & Twiss, E.M. (1995): Tectonics. 22

  23. Topographie USA

  24. Bouguer Anomalie USA

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