Alkalmazott földfizika GY.5.

Az előadások a következő témára: "Alkalmazott földfizika GY.5."— Előadás másolata:

1 Alkalmazott földfizika GY.5.
Egyenáramú módszerek Raáb Donát ELTE Geofizikai és Űrtudományi Tanszék, Fogadóóra: Csütörtök 12:00-14:00, D

2 Multielektródás mérések
Elmélet Terepi munka Kiértékelés Esettanulmányok Összefoglalás Bevezetés Ahogyan a VESZ-méréseknél is láthattuk, az egyenáramú geoelektromos módszerek segítségével a vizsgálni kívánt felszín alatti tartomány fajlagos ellenállásának nagyságáról és eloszlásáról kapunk képet. Ezen adatok birtokában próbálunk következtetni a felszín alatt elhelyezkedő struktúrákra. Ezen struktúrák a feladatunktól függően sokfélék lehetnek (üregkutatás, formációkutatás, régészeti célú mérések...) Multielektródás méréseknél, a VESZ-mérésekkel ellentétben, egyszerre négynél jóval több elektródát kalapálunk le, ugyanakkor egy adott pontra vonatkozó fajlagos ellenállás mérésénél itt is négy elektródát használunk. A modern műszerek „tudják”, hogy mikor, melyik elektródával kell mérni, így a mérés elindítása után az elektródák kiválasztásával nem kell törődnünk. Multielektródás méréssel nem csak egy felszíni pont alatti tartományról, hanem egy felszíni vonal alatti síkról lesznek információink, ha pedig elektródáinkat a felszínen egy rácsháló mentén helyezzük el, 3D adatokat fogunk kapni.

3 Multielektródás mérések
Elmélet Terepi munka Kiértékelés Esettanulmányok Összefoglalás Előnyei a VESZ-mérésekhez képest ~A VESZ-nél a legtöbb esetben pontosabb, jobb eredményt ad. ~Ugyanannyi terepi munkával (elektródák leverése) több információt kapunk a vizsgált területről. ~A legtöbb műszer az adatokat egy, a feldolgozóprogram számára kompatibilis fájltípusba veszi fel, így a számítógépes kiértékelés gyors.

4 Multielektródás mérések
Elmélet Terepi munka Kiértékelés Esettanulmányok Összefoglalás A műszer mérési elve Az áramelektródákon (jelölésük: A, B, illetve C1, C2) át áramot bocsátunk a földbe, a kialakuló elektromos térben két potenciálelektródával (M, N, illetve P1, P2) feszültségkülönbséget mérünk. A kiadott áram ismert, a mért feszültségkülönbség ismeretében számítható a látszólagos fajlagos ellenállás. A, B, M, N elektródák elrendezése többféle lehet, az egyes elrendezéseknek érzékenysége pedig irányfüggő lesz.

5 Multielektródás mérések
Elmélet Terepi munka Kiértékelés Esettanulmányok Összefoglalás Tereprendezés Nem elhanyagolható, hogy a terep mennyire (nem) megközelíthető! Mérések tervezésekor fontos szempont.  Áramforrás és ARES-G mérőműszer. Elektróda 

6 Multielektródás mérések
Elmélet Terepi munka Kiértékelés Esettanulmányok Összefoglalás 1.) Elektródák lekalapálása a vonal (mérőszalag!) mentén, a szenzorok rögzítése az elektródákra. 2.) Kábelek csatlakoztatása a mérőműszerre, áramforrásra kapcsolás (ha nincs beépített akkumlátor). 3.) Mérési beállítások kiválasztása. 4.) Csatlakozások (szenzor-elektróda, elektróda-föld) tesztelése. 5.) Mérés. 6.) Mérés közben/után: szintezés, topográfia felvétele. A felszín változásainak nem elhanyagolható hatása van a mért látszólagos fajlagos ellenállásokra. 7.) Mérés közben a mérést esetlegesen befolyásoló terepi adottságok (nagyobb kőkupacok, rosszul vezető elektróda) feljegyzése a jegyzőkönyvbe.

7 Multielektródás mérések
Elmélet Terepi munka Kiértékelés Esettanulmányok Összefoglalás Az inverziós program a látszólagos fajlagos ellenállásokból valós fajlagos ellenállásokat számol, miközben egy, a mélységgel csökkenő felbontású modellt állít elő. A kiértékelés hibáját úgy számolja ki, hogy az előállított modellből visszaszámolja, hogy mit mértünk volna abban az esetben, ha az előállított modell a valóság, és ezt a számolt modellt összeveti az általunk valóban mért értékekkel. (RES2DINV, RES3DINV)

8 Multielektródás mérések
Elmélet Terepi munka Kiértékelés Esettanulmányok Összefoglalás Üregkutatás Miben különbözik az alagút vagy pince az őt körülvevő talajtól? Az üreget levegő tölti ki, amely fajlagos elektromos ellenállása végtelennek tekinthető, míg a körülvevő talajé véges. Jelen példánkban alacsony ellenállású talajról van szó. Az alagút az ellenállástérképen egyértelműen azonosítható.

9 Multielektródás mérések
Elmélet Terepi munka Kiértékelés Esettanulmányok Összefoglalás Környezettudományi alkalmazás: vízállás monitorozása. 1 hét 5 hét 7 hét

10 Multielektródás mérések
Elmélet Terepi munka Kiértékelés Esettanulmányok Összefoglalás Geológiai alkalmazás Az egymásra települt kőzetek fajlagos elektromos ellenállás gyakran egymástól jelentősen eltér, így a különböző kőzettestek a geoelektromos módszerrel jól elkülöníthetőek. DE: az egyenáramú kutatómódszer nagy fajlagos ellenállású fedőösszlet esetén nem használható. iszaplerakódás kavicsréteg Agyagos fekü

11 Multielektródás mérések
Elmélet Terepi munka Kiértékelés Esettanulmányok Összefoglalás Geológiai alkalmazás 2 Kvarter lösz és pannon agyag határa – deformálódott-e? Geoelektromos mérés jól alkalmazható a lösz és agyag eltérő fajlagos elektromos ellenállás miatt.

12 Multielektródás mérések
Elmélet Terepi munka Kiértékelés Esettanulmányok Összefoglalás Geológiai alkalmazás 3 Tisza egyik meanderének és a hozzá tartozó övzátonysoroza- tának vizsgálata.

13 Multielektródás mérések
Elmélet Terepi munka Kiértékelés Esettanulmányok Összefoglalás Geológiai alkalmazás 4 (Kelevitz, Dombrádi) Ausztriai Szent Margit bányában vetők keresése. A kőzettestek eltérő fajlagos elektromos ellenállása miatt a vető szépen kirajzolódik.

14 Multielektródás mérések
Elmélet Terepi munka Kiértékelés Esettanulmányok Összefoglalás 3D üregkutatás (Chambers et al.) Függőleges akna kimutatása. Az elv hasonló az alagút kimutatá- sához, a levegő- vel kitöltött akna fajlagos ellenállá- sa a környező talajhoz képest nagy.

15 Multielektródás mérések
Elmélet Terepi munka Kiértékelés Esettanulmányok Összefoglalás Régészeti kutatás (Raáb, Lenkey) Mágneses mérések alapján 2D geoelektromos szelvények kitűzése a mágneses anomáliák közül az 1-es számmal jelzett anomália egy feltárt római úthoz tartozik. De vajon a többi, nagyobb amplitúdójú mágneses anomáliát is utak okozzák? Az anomáliákra merőlege- sen 2D geoelektromos szelvényeket vettünk fel (2- es és 3-as számmal jelölve). Az agyagos talajhoz képest az utakat alkotó köveknek nagy a fajlagos ellenállásuk. 2 3 1

16 Multielektródás mérések
Elmélet Terepi munka Kiértékelés Esettanulmányok Összefoglalás Régészeti kutatás (folytatás) 2 3

17 Multielektródás mérések
Elmélet Terepi munka Kiértékelés Esettanulmányok Összefoglalás Régészeti kutatás 2 (Raáb, Lenkey) Mágneses mérések alapján 2D geoelektromos szelvények kitűzése  méter mély, kb. 30 méter hosszú objektum – eltemetett templom.

18 Multielektródás mérések
Elmélet Terepi munka Kiértékelés Esettanulmányok Összefoglalás Régészeti kutatás 2 (folytatás) A feltételezett templom kőből épült pincehelyiség – a nagy fajlagos ellenállású építőele- mek jól kimutathatóak az alacsony ellenállású agyagos talajban. Ahhoz, hogy a régé- szek meg tudják tervezni a feltárását, 3D lehatárolásra volt szükség. 2D szelvényeket mértünk az épület hosszában és keresztbe, majd a mért adatokat egy 3D-s adatfájlként invertáltuk.

19 Multielektródás mérések
Elmélet Terepi munka Kiértékelés Esettanulmányok Összefoglalás Régészeti kutatás 2 (folytatás) A régészek megkezdték a feltárást – de vajon az általuk talált falak, törmelékek eloszlása valóban összhangban áll a mérési eredményekkel?  ÉK

20 Multielektródás mérések
Elmélet Terepi munka Kiértékelés Esettanulmányok Összefoglalás Megismerkedtünk a mérések vázlatos elméletével, a terepi munkával, az elektróda- konfigurációkkal. Láttuk, hogy a multielektródás módszer sok probléma megoldására bevethető, ezek közül megnéztünk pár esettanulmányt. A felhasználási lehetőségek sokoldalúak, ugyanakkor tisztáznunk kell a geoelektromos módszerek szerepét a geofizikai kutatásokban. A multielektródás méréseket gyakran használják kiegészítésként, pontosításként a mágneses mérésekkel együtt (lásd régészeti kutatás, mágneses térkép pontosítása), de az is előfordul, hogy ugyanazon a vonalon szeizmikus és geoelektromos térképezést is végeznek. A 3D geoelektromos mérések nem fordulnak elő sűrűn. A módszer sokoldalúsága ellenére a geofizika kicsiny hányadát teszi ki, az összes mérésből a mágneses és gravitációs mérésekkel együtt kb. 5%-ot tesz ki. A maradék 95% pedig mélyfúrási geofizika és (főleg ipari) szeizmika.

21 Köszönöm a figyelmet!