Aufnahme und Auswertung von Basismessungen niederfrequenter Wechselstromgeoelektrik in der Archäometrie

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1 Aufnahme und Auswertung von Basismessungen niederfrequenter Wechselstromgeoelektrik in der Archäometrie Von der Gemeinsamen Naturwissenschaftlichen Fakultät der Technischen Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig zur Erlangung des Grades eines Doktors der Naturwissenschaften (Dr. rer. nat.) genehmigte Dissertation von Axel Kampke aus Braunschweig

2 Inhaltsverzeichnis Einleitung 1 1 Geoelektrik: DC, AC und IP Beschreibung von IP. DC- und AC-Geoelektik Pol-Pol-Potential Potential einer nicht-punktförinigon Stromquelle Konfigurationsfaktor und scheinbarer Widerstand Diagnostische Parameter der IP und AC-Geoelektrik Klassische Elektroden-Konfigurationen.. r Gestalt Koiifiguratiousfaktoren Erkundungstiefen Pseudosektionen Sensitivitäten Berechnung der Sensitivitäten Sensitivitäten als Vorwärtsoperator 4(j 2 Basen für DC-, AC- und IP-Messungen Einführung Fortschreitende Basis-Messungen 50' Ausgedünnte Basen Forderungen an Basen Existenz IP-geeigneter Basen Konstruktion IP-geeigneter Basen Ü Bevorzugung von CPP-Konfigurationen Die Pol-Pol-Basis: die ideale Basis? G Die Pol-Dipol-Basis Zur Idee der Minimal-Basis G Ein Kandidat für eine Minimal-Basis ()5 2.4.G Die Halb-Wenner-Basis Die PD-DP-DD-Basis 07

3 INHALTSVERZEICHNIS Eine empfehlenswerte Basis Ein 'Kochrezept' für die Konstruktion weiterer Basen Darstellung beliebiger Konfigurationen Statistisches versus Physikalisches Stapeln Fehlcrfortprianzung Statistisches Stapeln Physikalisches Stapeln Konsistente Basis Zum konsistenten Datensatz Zur Konsistenten Basis Berechnung konsistenter Datensätze und Basen Beispiel: Konsistente Basen aus 5 bzw. 3 Basen Fazit: Basen 86 Reine Pol-Pol-Potentiale Nicht zielführende Korrekturverfahren Modellierung entfernter Elektroden Geometrische Korrektur Korrektur über Reziprozität Korrekturen für ein homogenes Substrat Korrekturen für ein geschichtetes Substrat Korrektur von 2D- und 3D-Effekten Praktische Umsetzung Ein Beispiel Halbraum-Widerstand über Pol-Pol-Reziprozität Halbrauni-Widerstand über Reziprozitäten, allgemein Korrektur-Widerstände bei einer Schichtung Nichtbestmimbarkeit dreier Korrektur-Widerstände Fazit: Reine Pol-Pol-Potentiale 102 Elektrodennahe Anomalien Zum Auflösungsvermögen der Geoclcktrik Elektrodeimahc Anomalien Modellierbarkeit elektrodennahcr Anomalien Behandlung elektrodennaher Anomalien Fazit: Elektrodennahe Anomalien 118

4 INHALTSVERZEICHNIS III 5 Inversion Verallgemeinerte Matrixinversion Inversion nach Marquardt Simultane Iterative Rckoiistiuktionstechnik Struktur-Parameter-Inversion Fazit: Vergleich der Inversionsverfahren Messungen Das Meßgerät GeoToin Meßgenauigkeit der GeoToin Teinperaturabliängigkeit Dynamik der gemessenen Worte Typische Meßwerte Abhängigkeit des Meßwertes vom CuSOvSpiegcl Messungen im Braunschweiger Land 1G2 G.2.1 Das Erdwerk von Kalefeld 102 G.2.2 Das Erdwerk von Wittmar 105 G.2.3 Das Erdwerk von Vahlborg 170 G.2.4 Ein Erdwerk an der Pfalz Werk Die Braunschweiger Landwehr 17G 6.3 Zu den Messungen in der Türkei.' Messungen in Aizanoi/Cavdarhisar Aizanoi: Öreutepe-Mallalle Aizanoi:.leiidarma-Garten Aizanoi: Yukan-Mahalle Aizanoi: Keller des ZeustempeLs Messungen in Didyma Didyma: Taxiarchishügel Didyma: Palästra Messungen am Bronzezeitlichen Graben in Troia Messungen in speziellen Geometrien Messungen an einem Tuinulus Messungen an Baumstämmen Fazit: Messungen 220 Zusammenfassung 222

5 IV INHALTSVERZEICHNIS A Basen 225 A.l Nomenklatur und Präzisierung 225 A.l.l Nomenklatur 225 A.l.2 Präzisierung: Forderungen an Basen 225 A.2 Basisniessungen: Beweise 227 A.2.1 Keine IP-gecignete Basis aus CCPP-Messungen A.2.2 Keine IP-gceignetc Basis aus CCP-Messungen 227 A.2.3 Keine IP-gceignctc Basis aus CPP-Messungen 227 A.2.4 Eine IP-gecigncto Basis aus CP-Messungen 227 A.2.5 Anzahl linear unabhängiger CCPP-Messungen 228 A.2.6 Anzahl linear unabhängiger CCP-Messungen 229 A.2.7 Anzahl linear unabhängiger CPP-Messungen 229 A.2.8 Erweitnrbare 3-Elektroden-Basis 230 A.2.9 Basis für Minimaldarstellung 232 B Konsistente Basis und Reine Pol-Pol-Potentiale 233 C Setzen unpolarisierbarer Elektroden 237 C.l Unpolarisierbarc Elektroden 238 C.2 Löslichkcit von Kupfersulfat 240 C.3 Lochstanze 241 C.4 Meßvorbereitung 247 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 249 TABELLENVERZEICHNIS 253 LITERATURVERZEICHNIS 255 Die Farbabbildungen dieses Ruches sind gegen Einsendung einer leeren CD-Rom. und eines ausreichend frankierten B.üeksende-Umsehlaqes erhältlich bei Axel Karnpke Siegstraße 20 H8120 Braunschweig