DIE FILES DÜRFEN NUR FÜR DEN EIGENEN GEBRAUCH BENUTZT WERDEN. DAS COPYRIGHT LIEGT BEIM JEWEILIGEN AUTOR.

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2 Inhaltsverzeichnis Geophysik 1.Seismik/Seismologie 1.1. Materialeigenschaften (Statik) a Spannung b Deformation c Hook sches Gesetz Kompressionsmodul K (Bulk Modulus) a Kompressibilität b Druckspannung c Volumendilatation Elastizitätsmodul E (Youngs Modulus) Schermodul µ (Rigidity, Schubmodul) Querkontraktionszahl ν (Poisson sche Konstante) Spannungs-Deformations-Beziehungen für elastische Kontinuum a Lame sche Konstanten µ,λ b Normalspannung c Scherspannung 1.2. Elastische Wellen Intuitive Herleitung der Wellengleichung a Trägheitskraft b Ausbreitungsgeschwindigkeit V Wellen a Amplitude b Periode T c Wellenlänge λ d Frequenz ƒ e Phase f Wellenfront g Kugelwelle h ebene Welle i Strahlen j Seismische Wellen k Erdbebenwellen Beschreibung der 1D-Wellengleichung für einen Stab Lsg der Wellengleichung: Longitudinalwelle in einem Stab a P: Kompressionswellen, Longitudinalwellen b S: Scherwellen, Transversalwellen Seismische Wellen (im elastischen Kontinuum der Erde) a Primär V p b Sekundär V s c Raleighwelle V R d Lovewelle Amplitudenverhalten/Energie von seismischen Wellen a Amplitude b Raumwelle c Oberflächenwellen d Eindringtiefe z e Dispersion von seismischen (Oberflächen-) Wellen Absorption seismischer Wellen a Q-Faktor b Absorptionsfaktor α 3 3, 4 3, , ,16 14,

3 1.3. Seismische Geschwindigkeiten von Gesteinen a Anisotropie b Geschwindigkeits-Dichte-Relation c Nafe-Drake 1.4. Strahlenausbreitung in geschichteten Medien Reflexion und Refraktion seismischer Wellen Prinzipien von Fermat, Huygens, Fresnel (Strahlengesetze) Ableitung der Reflexions- und Brechungsgesetze a Reflexionsgesetz b Brechungsgesetz (Snellius) Relative Amplituden von seism. Wellen (Zoeppritz Gleichung) a akustische Impedanz, Schallhärte b Phasensprung Spezialfälle a Diffraktion: Beugung b Totalreflexion c Kritische Refraktion/Brechung d Kritischer Winkel e Tauchwellen 1.5. Aufbau und Struktur der Erde Laufzeitdiagramme a Epizentrum b Hypozentrum c Epizentralentfernung D Bestimmung des schalenförmigen Aufbaus der Erde a Diskontinuitäten b Schalenmodell c Kruste d Oberer Mantel e Lithosphäre f Asthenosphäre g 0km Diskontinuität h 670km Diskontinuität i Unterer Mantel j Mantel Kerngrenze k Kern 1.6. Schalenförmige Dichteverteilung und Eigenschwingung der Erde a mittlere Dichte b Trägheitsmoment Wie bestimmt man die Dichte im Erdinnern a Adam-Williamson-Gleichung b Dichteverteilung im Erdinnern c Chemismus, Peridotite d Fowler Eigenschwingung der Erde a Baloon mode b Football mode c Twistingmode d Knotenlinien 1.7. Seismizität und Seismotektonik Globale Verteilung der Erdbeben a Seismizität b Flachbeben , , , ,

4 c Tiefherdbeben d Subduktion e Benioffzone Lokalisierung von Erdbeben a Drei-Stationen-Methode b Herdzeit, Wadati Diagramm c Herdtiefe Erdbebenstärke a Intensität (beobachtete Wirkung von Erdbeben) b Primärwirkung c Sekundärwirkung d Indirekte Wirkung e Erdbebengefährdung = Wahrscheinlichkeit f Erdbebenrisiko g Magnitude (abgestrahlte seismische Energie) h Richter-Magnitude M L i Oberflächewellenamplitude M s j Raumwellenmagnitude M b k seismisches Moment M w Erdbeben Häufigkeit 1.8. Herdmechanismen, Herdkinematik a Scherbruchhypothese, Elastic Rebound b Spannungsverlauf während eines Erbebens c Spannungsaufbau d Gleitphase e impulsive Bewegung f Deformationsenergie g Gleitreibung, Sliding friction h induzierte Seismizität i Hydrostatischer Druck j Isoeisten k Herdflächenlösung l Kompression m Dilatation 1.9. Grundlagen der angewandten Seismik a Ziel, Unterschied, Auflösung Die Anregung (Quelle) a Land b Wasser Aufnahmegeräte (Seismographen) a Geophon b Hydrophon c Vertikal-, Horizontalseismograph d Tauchspulprinzip e AD-Wandlung Laufzeitdiagramm/Darstellung 1.. Reflexionsseismik a Einschichtenfall b Mehrschichtenfall c Reflexion an geneigten Schichten d Darstellung von Reflexionsdaten (wiggle traces) e Korrelieren von seismischen (meist Reflexions-) Daten Bestimmung seismischer Geschwindigkeiten , , 60, , , ,

5 a T 2 -X 2 Methode b Geschwindigkeits-Log in Bohrlöcher I Well shooting II Sonic Logging and Continuous velocity loging (CVL) III Vertical Seismic Profiling (VSP) Verarbeitung und Auswertung von Reflexionsmessungen a Datenerfassung I inkohärente Störquellen II kohärente Störquellen III Überdeckung/Stapelung IV Common Depth Point Methode (CDP) b Datenverarbeitung, Korrekturen I Statische Korrektur (Topographie) II Dynamische Korrektur A Umsortierung B Normal MoveOut (NMO) Korrektur (Stapelung) Migration von Reflexionsdaten (Kor. bei geneigten Schichten) Interpretation von Reflexionsdaten a Voraussetzungen I Multiple Reflexionen II Auflösungsvermögen/Fresnel-Zone 1.. Refraktions- Methode, Refraktionsseismik a Anwendung Eine Schicht über dem Halbraum kritisch refraktierte Welle Scheingeschwindigkeiten a Sonderfälle von Einfallswinkel (i) Geneigte Schichtgrenze (Schuss- und Gegenschuss) Mehrschichtenfall Besondere Lagerungsverhältnisse a Überschiessen einer Schicht b Messungen über Brüche und Neigungsänderungen c Schichten geringer (erniedrigter) Geschwindigkeit d Kontinuierliche Geschwindigkeitszunahme 2.Gravimetrie 2.1. Figur der Erde Referenzellipsoid (Späroid) Geoid a Geoid-Undulation 2.2. Schwereformel a Normalschwere 2.3. Masse und mittlere Dichte der Erde a Schwerebeschleunigung b Dichte Dichteverteilung im Erdinnern 2.4. Bewegung der Erde a Erdrotation b Präzision c Nutation d Polbewegungen e Tageslängenschwankungen 2.5. Erde-Mond-System (Gezeiten) a Mondanziehung 79,85 81, , ,3 2,

6 b Zentrifugalkraft 2.6. Messtechnik, Schweremessung im Feld Gravimeter Feldmessung a Gezeitenkorrektur b Gangreduktion (Geräte-Drift) c Vorgehen bei Schweremessungen an Land 2.7. Schwereanomalien (lokale Schweredifferenz) a Reduktionen Bouger-Anomalie (Δg B ) a Normalschwere b Korrektur der Topographie c Bouguer/Gesteinsplatten Korrektur d Höhenkorrektur/Freiluftkorrektur Freiluftanomalie 2.8. Interpretation von Schwereanomalien a Regionale Anomalien b Residuale Anomalien Potentialfelder, Potentialtheorie a Potential b Gravitationsbeschleunigung einer Störmasse Modellierung a Vieldeutigkeit b Interpretation von Schweredaten I Direkt II Indirekt c Wirkung einer Kugel (Punktmasse) d Wirkung eines horizontalen Kreiszylinders (Linienmasse) e Anziehung einer halbunendlichen Platte (Flächenmasse) f Anwendung von 2D und 3D Polygon-Methoden 2.9. Isostasie a Pratt und Airy b Isostatische Anomalie 3.Magnetik 3.1. Physikalische Grundlagen Magnetisches Feld, magnetische Feldstärke a Magnetpol b magnetische Feldstärke (B) c induziertes Magnetfeld d Permeabilität µ Dipolfeld a Magnetisierung (J) b Dipolmoment Magnetische Suszeptibilität und Permeabilität 3.2. Arten des Magnetismus Diamagnetismus Paramagnetismus Ferromagnetismus Magnetische Hysterese Magnetische Mineralien Magnetisierung von Gesteinen a Induzierte Magnetisierung (IM) b Remanente Magnetisierung (NRM) ,

7 I Isothermale Remanente Magnetisierung (IRM) II Viskose Remanente Magnetisierung (VRM) III Thermoremanente Magnetisierung (TRM) IV Depositionale Remanente Magnetisierung (DRM) V Kristallisations- Remanenz (CRM) 3.3. Das Magnetfeld der Erde Dipolfeld Nicht-Dipolfeld Zeitliche Variationen des Erdfeldes Säkularvariationen 3.4. Der geomagnetische Dynamo, Entstehung des Erdmagnetfeldes 3.5. Instrumente zu Bestimmung des Erdfeldes Mechanische Instrumente a Torisionsmagnetometer Saturations- oder Fluxgate- Instrumente a Förster Sonde b Protonen Magnetometer 3.6. Angewandte Magnetik Feldmessungen a Aeromagnetik Interpretation magnetischer Anomalien 3.7. Paläomagnetismus und ozeanische magnetische Anomalien Polwanderung Umkehr des Erdmagnetfeldes Magnetbandaufzeichnung des Ozeanbodens a Symmetrie der Streifenmuster b Vergleich mit magnetischer Stratigraphie c Öffnungsgeschwindigkeiten d Vergleich mit anderen Ozeanen e Stratigraphie von Tiefseesedimenten/Tiefseebohrungen 4.Geothermik 4.1. Physikalische Grundlagen Wärmetransportgleichung Temperatur-(Tiefen)-Gradient Wärmefluss (=Wärmeflussdichte Qd) Wärmeproduktion Gesteinsphysikalische Parameter a Wärmeleitfähigkeit b Temperaturleitfähigkeit Diffusionsterm (reine Wärmeleitung) Konvektionsterm 4.2. Geothermische Energienutzung Eindringtiefe der Sonnenenergie Flache und tiefe Erdsonden Hot-Dry-Rock-Verfahren 4.3. Erdwärme und radiogene Wärmeproduktion Verteilung der natürlichen radioaktiven Elemente Ursprüngliche Erdwärme (thermische Geschichte) 4.4. Wärmefluss der Erde Oberflächenwärmefluss a Beitrag aus radioaktivem Zerfall in der Kruste b Beitrag aus dem Mantel c Wärmefluss in Kontinenten

8 d Wärmefluss in Ozeanen Wärmefluss in der Tiefe 4.5. Thermischer Zustand des Erdinneren Kern Erdmantel Lithosphäre als thermische Grenzschicht Kruste 5.Plattentektonik 5.1. Aufbau und Zustand der Erde Lithosphäre, Mantel, Kern Wärmeleitung und Konvektion Plattentektonik 5.2. Von der Kontinentaldrift zur Plattentektonik Lithosphärenplatten Bewegungen der Platten Plattenränder 5.3. Ozeanische Lithosphäre Magnetisches Streifenmuster, Alter, Wärmefluss Isostasie der ozeanischen Lithosphäre Das Auskühlen der ozeanischen Lithosphäre 5.4. Kontinentale Lithosphäre 5.5. Wilson Zyklus 5.6. Motor der Plattentektonik, Strömungen im Erdmantel a grossräumige, langzeitliche, relativ kontinuierliche Strömungen b kleinräumige, langzeitliche, kontinuierliche Strömungen c grossräumige, episodenhafte Strömungen