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Geoelektrische Methoden sind weit verbreitet und werden häufig zur Erkundung des oberflächennahen Untergrundes eingesetzt. Angewendet werden standardmäßig meist nur linienhafte Anordnungen der Sender- und Empfängerelektroden, die nur wenige Zehner Meter lang sind. Hierdurch haben diese Methoden nur geringe Eindringtiefen. Um größere Eindringtiefen und 3-dimensionale Informationen über den Untergrund zu erhalten, sind in der vorgestellten Studie die Empfänger- und Senderdipole in mehr oder weniger regelmäßigen Abständen über das Untersuchungsgebiet verteilt worden. Mit jeder Empfängerstation sind kontinuierlich die elektrischen Spannungen in bis zu drei Richtungen aufgezeichnet worden. Für die Einspeisungen wurde ein Rechtecksignal verwendet, das sich gut von den Störfrequenzen und den natürlichen Spannungen abhebt. Die Richtungen der Einspeisedipole sind entsprechend den örtlichen Gegebenheiten, jedoch möglichst parallel zu den Messrichtungen, gewählt worden. Zur Auswertung der erhobenen Messdaten wurde ein Programmpaket entwickelt, das eine weitestgehend automatisierte Auswertung der Daten erlaubt. Die Bestimmung der scheinbaren spezifischen Widerstände und ihrer Messfehler wurde an den fouriertransformierten Datenzeitreihen durchgeführt. Hierdurch konnten Störeinflüsse minimiert werden und es wurde möglich selbst stark verrauschte Datensätze auszuwerten. Um die erhobenen Daten interpretieren zu können sind die berechneten scheinbaren spezifischen Widerstände als Grundlage für Inversionen und Modellstudien verwendet worden. Die oben beschriebene Methode wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit in zwei unterschiedlichen Messgebieten angewandt.
Messgebiet im Hohen Vogelsberg
Im Juli 2007 wurde damit begonnen, die Forschungsbohrung Sichenhausen-Eschwald im Hohen Vogelsberg abzuteufen. Ziel war es, Informationen über den strukturellen Aufbau des größten geschlossenen Vulkankomplexes Mitteleuropas zu gewinnen. Die Gesteinsansprache der Tiefbohrung lieferte bereits relativ früh Hinweise darauf, dass ein großer magmatischer Körper aufgeschlossen wurde.Aufgrund der begrenzten räumlichen Aussagekraft der Bohrung und fehlender Geländebefunde war es nicht möglich, den Mechanismus der Platznahme und die Größe des Körpers näher zu beschreiben. Die Kampagne hatte das Ziel diese Lücke zu schließen und ein 3-dimensionales Modell des Untergrundes zu erstellen.In dem annähernd quadratischen Untersuchungsgebiet, das eine Fläche von ca. 25 $km²$ aufweist, wurden 20 Datenlogger zur Aufzeichnung der elektrischen Spannungen aufgebaut. Die Empfängerdipole waren zwischen 20 m und 30 m lang. Insgesamt wurden 36 Stromeinspeisungen mit Stromstärken zwischen 28 A und 40 A an 16 unterschiedlichen Positionen für jeweils 2 bis 3 verschiedene Dipolrichtungen vorgenommen. Die Einspeisedipole waren zwischen 100 m und 300 m lang. Insgesamt konnten 1.439 scheinbare spezifische Widerstände berechnet werden.Die Ergebnisse der Modellierungen und der Inversion der Daten zeigen, dass mit der Forschungsbohrung ein domartiger Körper angebohrt wurde. Anhand der Ergebnisse kann die räumliche Ausdehnung des Körpers eingegrenzt und ein vorher noch nicht kartierter Gang nachgewiesen werden.
Messgebiet im Bereich der Kinzigtalsperre
Das etwa Ost-West verlaufende Kinzigtal bildet die naturräumliche und geologische Grenze zwischen dem vulkanischen Vogelsberg im Norden und dem, in diesem Bereich aus Sedimentgesteinen aufgebauten, Spessart im Süden.Die zwischen Steinau a. d. Str. und Bad Soden-Salmünster befindliche Kinzigtalsperre dient dem Hochwasserschutz und der Regulierung des Pegels der Kinzig bei Dürreperioden. Der aufgestaute See ist relativ flach und weist im Normalstau maximale Tiefen von ca. 6~m auf. Der Stausee ist jedoch über weite Teile etwa 4~m tief. In dieser Kampagne betrug der Abstand zwischen den einzelnen Empfängerstationen etwa 100 m bis 300 m. Es wurde aufgrund der beengten Platzverhältnisse eine Dipollänge von ca. 48 m für die Einspeise- und die Empfängerdipole im Messgebiet gewählt. Insgesamt wurden 14 Empfängerstationen im Messgebiet aufgebaut, von denen sich Neun auf dem Seegrund befanden. Das Messraster orientierte sich am vermuteten Verlauf der Kinzigtalstörung. An 8 Positionen sind in 21 Richtungen elektrische Ströme mit Stärken zwischen 2,2 A und 40 A in den Untergrund eingespeist worden. Es konnten 536 scheinbare spezifische Widerstände berechnet werden. Ziel war es, den Verlauf der Störung näher zu bestimmen und die Tiefe der im Untergrund vorhandenen salinären Grundwässer zu bestimmen. Die Bestimmung des Verlaufs der Kinzigtalstörung sowie die Tiefenbestimmung der salinären Grundwässer war mit den erhobenen Daten jedoch nicht möglich.
Ausgangspunkt meiner Interpretation ist die der "Vertreibung" vorangehende Romantrilogie Robert Menasses; der Autor scheint nämlich eine ausgesprochene Vorliebe für Inversionen zu besitzen. Die sogenannte "Trilogie der Entgeisterung" umfasst neben "Sinnliche Gewißheit" (1988) die Romane "Selige Zeiten, brüchige Welt" (1991) und "Schubumkehr" (1995) sowie das in "Selige Zeiten, brüchige Welt" thematisierte und von Menasse anschließend selbst verfasste philosophische Werk der Romanfigur Leo Singer, die "Phänomenologie der Entgeisterung. Geschichte des verschwindenden Wissens" (1995). In der Trilogie wird mit der "Rückentwicklung […] vom 'Absoluten Wissen' […] zur 'Sinnlichen Gewißheit'" nicht nur die Inversion von Hegels "Phänomenologie des Geistes" (1807) vollzogen, sondern auch der "klassische Entwicklungsroman" wird in der Weise umgekehrt, dass das Individuum "eine Anlage nach der anderen, ein Talent nach dem anderen, eine Fähigkeit nach der anderen" verliert, bis es schließlich "eine verkümmerte Existenz" geworden ist. Meine Hypothese ist, dass auch im Falle der Vertreibung der Struktur des Romans zwei Inversionen zu Grunde liegen und dass hier ebenfalls eine prominente philosophische Vorlage von Relevanz ist, nämlich Walter Benjamins Essay "Über den Begriff der Geschichte" (1942).
We apply seismic full waveform inversion to SH‐ and Love‐wave data for investigating the near‐surface lithology at an archaeological site. We evaluate the resolution of the applied full waveform inversion algorithm through ground truthing in the form of an excavation and sediment core studies. Thereby, we investigate the benefits of full waveform inversion in comparison with other established methods of near‐surface prospecting in terms of resolution capabilities and interpretation security. The study is performed in a presumed harbour area of the ancient Thracian city of Ainos. The exemplary target is the source of a linear magnetic anomaly oriented perpendicular to the coast, which was found in a previous magnetic gradiometry survey, suggesting a mole. The SH‐wave full waveform inversion recovered a subsurface SH‐wave velocity model with submeter resolution showing lateral and vertical velocity variation between 40 and 150 m/s. To tame the non‐linearity of the full waveform inversion, a sequential inversion of frequency bands has to be combined with time‐windowing in order to separate the Love wave from the reflected SH wavefield. We compare the full waveform inversion results with multichannel analysis of surface waves, standard seismic reflection imaging, electrical resistivity tomography and electromagnetic induction. It turns out that the respective depth sections are correlated to a certain degree with the full waveform inversion results. However, the structural resolution of the other geophysical methods is significantly lower than for the full waveform inversion. An exception is the reflection seismic imaging, which shows the same resolution as full waveform inversion but can only be interpreted together with the full waveform inversion–based velocity model. An archaeological excavation as well as coring data allows ground truthing and a direct understanding of the geophysical structures. The results show that the target was a sort of near‐surface trench of about 3–4 m width and 0.8 m to 1.0 m depth, filled with silty sediment, which differs from the layered surrounding in colour and composition. The ground truthing revealed that only SH‐wave full waveform inversion and seismic reflection imaging could image the trench and sediment structure with satisfying lateral and depth resolution. We emphasize that the velocity distribution from SH‐wave full waveform inversion agrees closely with the excavated subsurface structures, and that the discovered changes in seismic velocity correlate with changes in the sand content in the respective sediment facies sequences. The study demonstrated that SH‐wave full waveform inversion is capable to image structural and lithological changes in the near subsurface at scales as low as 0.5 m, thus providing the high resolution needed for archaeological and geoarchaeological prospection.