Geoelektronik: Angewandte Elektronik in der Geophysik, Geologie, Prospektion, Montanistik und Ingenieurgeologie

1. Elektronik.- 1.1 Symbole und Systeme.- 1.1.1 Buchstabensymbole.- 1.1.2 Schaltungssymbole.- 1.1.3 Maßsysteme.- 1.2 Formeln und Dimensionen.- 1.2.1 Widerstände, Kondensatoren, Induktivitäten.- 1.2.2 R-C-Kombinationen.- 1.2.3 R-L-Kombinationen.- 1.2.4 L-C-Kombinationen.- 1.2.5 Wellenlänge, Frequenz, Zeit.- 1.3 Meßtechnik.- 1.3.1 Messung elektrischer Größen.- 1.3.2 Oszillographen.- 1.3.3 Meßverstärker.- 1.3.4 Zähler.- 1.3.5 Meßbrücken.- 1.3.6 Elektrische Messung nichtelektrischer Größen.- A. Temperaturmessung mittels Thermoelementen.- B. Widerstandsthermometer.- C. Feuchtigkeit.- D. Druck.- E. Länge und Position.- F. Drehzahl.- G. Licht, Strahlung.- H. Chemische Untersuchungen.- Literatur.- 2. Gesteinsparameter.- 2.1 Einführung in den Problemkreis.- 2.2 Elektrische Eigenschaften des Bergwassers.- 2.2.1 Die Dielektrizitätskonstante von Wasser als Funktion der Frequenz.- 2.2.2 Die Frequenzabhängigkeit der Leitfähigkeit von Elektrolyten und Wasser.- 2.2.3 Messung der Dielektrizitätskonstanten und der elektrischen Leitfähigkeit von verlustbehafteten Medien.- 2.2.4 Meßergebnisse — Vergleich mit der Theorie.- 2.3 Die Dielektrizitätskonstante der Gesteine.- 2.3.1 Der Frequenzgang der DK bei Gesteinen.- 2.3.2 Methoden zur Bestimmung der DK von Gesteinsproben.- 2.3.3 Meßergebnisse an diversen Gesteinsarten.- 2.4 Die magnetischen Suszeptibilitäten von Gesteinen.- 2.5 Die elektrische Leitfähigkeit der Gesteine.- 2.5.1 Zur Theorie der Gesteinsleitfähigkeit.- 2.5.2 Meßmethoden.- 2.5.3 Meßbeispiele.- 2.6 Der Formationsfaktor.- 2.6.1 Definition der Formationsfaktoren.- 2.6.2 Methoden zur Bestimmung der Formationsfaktoren FR und FC.- 2.6.3 Werte für diverse Gesteinsarten.- 2.7 Die Porosität der Gesteine.- 2.7.1 Definition der Porosität.- 2.7.2 Meßmethoden.- 2.7.3 Meßwerte für diverse Gesteine.- 2.8 Die Tortuosität der Gesteine.- 2.8.1 Definition der verschiedenen Tortuositäten.- 2.8.2 Meßmethoden.- 2.8.3 Meßwerte.- 2.9 Der Zementationsfaktor.- 2.9.1 Definition der Zementationsfaktoren m und n.- 2.9.2 Über die gefügekundliche Bedeutung von m und n.- 2.9.3 Bedeutung der Zementationsfaktoren für geoelektrische Untersuchungen.- 2.9.4 Meßmethoden und Ergebnisse.- 2.10 Die Permeabilität (Durchlässigkeit) der Gesteine.- 2.11 Einteilung von Gesteinen nach ihren Parametern.- 2.11.1 Einteilung nach elektrischen Eigenschaften.- 2.11.2 Einteilung von Gesteinen nach gefügekundlichen Parametern.- 2.12 Untersuchung der komplexen, frequenzabhängigen Leitfähigkeit erzhaltiger Gesteine mit Hilfe künstlicher Modelle.- 2.12.1 Einleitung.- 2.12.2 Elektrisches Verhalten der Grenzflächen Erz/Elektrolyt.- 2.12.3 Vereinfachtes Erzmodell.- 2.12.4 Diskussion der theoretischen Frequenzabhängigkeit der komplexen Leitfähigkeit.- 2.12.5 Experimentelle Methoden.- A. Probenherstellung.- B. Messung der komplexen Leitfähigkeit.- C. Meßergebnisse.- D. Vergleich der Meßergebnisse mit dem theoretischen Modell.- Literatur.- 3. Natürliche elektrische Potentiale.- 3.1 Galvanipotentiale von Mineralen relativ zu einer Bezugselektrode.- 3.1.1 Meßmethoden.- 3.1.2 Potentiale einiger wichtiger Erzminerale.- 3.2 Eigenpotentiale.- 3.2.1 Entstehungsursachen.- 3.2.2 Meßmethoden.- 3.3 Tellurische Ströme.- Literatur.- 4. Ausbreitung elektromagnetischer Wellen durch das Gestein.- 4.1 Theorie der Wellenausbreitung.- 4.2 Wellenausbreitung im VLF-Bereich.- 4.2.1 Feldstärkediagramme.- 4.2.2 Antennendiagramme.- 4.3 Der magnetische Dipol im elliptisch polarisierten Magnetfeld.- 4.4 Feldverzerrungen.- 4.5 Meßeinrichtungen.- 4.5.1 Sender und Sendeantennen.- 4.5.2 Antennendrehanlage.- 4.5.3 Empfangsantennen und Feldstärkemeßeinrichtungen.- A. Empfangsantennen.- B. Feldstärkemeßgeräte.- C. Eichung der Empfangsantenne.- 4.6 Wendelförmige Antennen.- 4.6.1 Resonanzfrequenz und Wellenwiderstand von Wendelantennen.- 4.6.2 Strom- und Spannungsverteilung an Wendelantennen nach der Leitungstheorie.- 4.6.3 Das Feld von Wendelantennen in verlustbehafteten Medien.- 4.6.4 Experimentelle Daten.- Literatur.- 5. Gleichstrommessungen am anstehenden Gestein.- 5.1 Die Vierpunktmethoden.- 5.1.1 Theorie der gebräuchlichsten Methoden.- 5.1.2 Anwendung der Vierpunktmethoden im Vollraum.- 5.1.3 Aussagewert für die Prospektion.- 5.1.4 Meßgeräte zur Leitfähigkeitsbestimmung mit Gleichstrom.- 5.2 Prospektion mit der Eigenpotentialmethode.- 5.3 Erzprospektion mit der Galvanipotentialmethode.- 5.3.1 Unterscheidungsmöglichkeit zwischen metallischer und elektrolytischer Kontaktart.- 5.3.2 Prospektionsbeispiele.- 5.4 Aussagewert tellurischer Strommessungen für die lokale Prospektion.- Literatur.- 6. Wechselstrommessungen am anstehenden Gestein.- 6.1 Zweipunkt-Übergangswiderstand-Methode.- 6.1.1 Meßprinzip und Auswertung.- 6.1.2 Meßausrüstung.- 6.1.3 Prospektionsbeispiele.- 6.2 Messung der Dielektrizitätskonstante (DK) am anstehenden Gestein.- 6.2.1 Messung der DK mit Hilfe zylindrischer Parallelleiter.- 6.2.2 Messungen im Bohrloch mit der Hochfrequenzsonde.- 6.2.3 Die Zweifrequenzensonde.- 6.2.4 Vorteile der Prospektion über die DK-Messung.- 6.3 Prospektion mit elektromagnetischer Wellenausbreitung.- 6.3.1 Entfernungs- und Frequenzgrenzen.- 6.3.2 Bestimmung von Leitfähigkeit und Dielektrizitätskonstante aus Feldstärkemessungen.- 6.3.3 Kleinräumige Prospektion.- 6.3.4 Großräumige Prospektion.- 6.4 Andere Wechselstromverfahren.- 6.4.1 Spezielle elektromagnetische Methoden.- 6.4.2 Methode der induzierten Polarisation (IP).- 6.4.3 Widerstandsmethoden.- Literatur.- 7. Einsatz elektronischer Hilfsmittel bei Vermessungsarbeiten im Bergwerk.- 7.1 Bohrlochortung.- 7.1.1 Grundlagen.- 7.1.2 Der Meßvorgang.- 7.1.3 Andere Meßverfahren.- 7.2 Streckenortung.- 7.2.1 Meßgeräte und Meßverfahren.- 7.2.2 Die Berechnung.- 7.3 Verfolgung von Erzblättern.- Literatur.- 8. Nichtelektrische Prospektionsmethoden.- 8.1 Seismik.- 8.2 Magnetik.- 8.3 Gravimetrie.- 8.4 Thermik.- 8.5 Isotopengeophysik.- Literatur.- 9. Spezialfälle der Geoelektronik.- 9.1 Grubenfunk.- 9.2 Elektronische Möglichkeiten zum Gasnachweis.- 9.3 Elektronische Messungen von Felsparametern.- 9.3.1 Auflockerungszonen.- 9.3.2 Druck- und Spannungszustände.- 9.4 Spurennachweis von Kupfer in Wasser.- Literatur.- Namen- und Sachverzeichnis.