Geoidkonstruktion Flashcards
Isostasie
Massenzunahmen oberhalb der Obefläche müssen durch Massendefizite darunter ausgeglichen sein.
Auch das Erdsystem tendiert zu isostatischem Ausgleich. Daher schwimmt (Archimedes) die leichtere Lithosphäre auf der Asthenosphäre.
Kompensationstiefe
Die Tiefe, unterhalb derer hydrostatischer (P = const) Druck liegt.
Eine topographische Erhöhung wird im isostatischen Gleichgewicht durch ein Massendefizit zwischen der Oberfläche und der Kompensationstiefe ausgeglichen.
Airy - Hypothese
Airy geht von einer Topographie einheitlicher Dichte aus. Die höchsten Erhebungen haben die tiefsten Wurzeln im Untergrund.
Pratt - Hypothese
Pratt erlaubt laterale Dichteunterschiede, die sich in Schwereanomalien bemerkbar machen.
Schwereanomalien
Alle Abweichungen von g auf dem Referenzellipsoid sind Schwereanomalien.
Ursachen für Schwereanomalien
- Absplattung der Erde
- Höhenunterschiede (Abst. zum Erdschwerpunkt bei Messung)
- Topografie in der Umgebung
- Masse- und Dichteunterschiede im Untergrund
- Änderungen der Schwerkraft
- Meerespiegel
- Erdgezeiten
- geodynamische Massenverschiebungen
- Gang des Gerätes
Schwerekorrekturen
- Breitenkorrektur
- Freiluftkorrektur
- Bouguer-Korrektur
- Gelände-Reduktion (Topografische Korrektur)
Breitenkorrektur
Die internationale Schwereformel normiert die Schwere auf dieselbe Latiude
γ = g(λ) = ge (1 + α sin2 λ + β sin2 2λ)
Damit werden die Effekte der Erdrotation und der Figur der Erde (Abplattung) korriegiert.
Freiluftkorrektur
Normierung der Messung auf ein einheitliches Niveau des Referenzellipsoids (Verschiebung des Messpunktes auf ein Bezugsniveau):
δgF = 3,08x10-6 ms-2 pro Höhenmeter
Und so ist die Freiluftanomalie
gF = gOBS - g(λ) + δgF
der beobachtete Wert minus der Breitenkorrektur + der Freiluftkorrektur.
Bouguer - Korrektur
Zur Berücksichtigung der Massen zwischen Messpunkt P und em Referenzellipsoid. Die sind, da die Messpunkte infinitissimal klein sind, keine dreidimensionalen Körper.
δ gB = 2 π G ρ h
h = Höhe
ρ = Materialdichte
G = Gravitationskonstante
Das sind für Kruste 1,1x10-6 ms-2 (Krustendichte 2,7x103 kg m-3 und G 6,67 x 10-11 m3 kg-1s-2
Gelände - Reduktion
- Berücksichtigt Abweichungen der Oberfläche von der Bouguer-Plattge in der Umgebung des Messpunktes.
- Sehr klein und daher nur in sehr gebirgigem Gelände relevant.
- δgT
Bougueranomalie
gB = gF - δgB + δgT
= gOBS - g(λ) + gF - δgB + δgT
Bouguer-Anomalie = beobachteter Wert - Breitenkorrektgur + Freiluftkorrektur - Bouguerkorrektur - Geländereduktion
Schwerereduktion - Interpretation
Freiluftanomalie
isostatisch ausgeglichen/großräumige Topografie: geringe pos. Korrelation
isostatisch nicht ausgegl./klerinr. Topografie:
gute Korrelation (bis zu 100 milligal)
Bouguer-Anomalie
isostatisch ausgeglichen/großräumige Topografie:
gute neg. Korrelation -> Isostasie
isostatisch nicht ausgegl./klerinr. Topografie:
keine Korrelation
Schwerereduktion - Beispielinterpretation
Die Kontinente und Ozeane befinden sich im großskaligen isostatischen Gleichgewicht. Dies
ist hauptsächlich auf Variationen in der Krustenmächtigkeit (Hypothese von Airy)
zurückzuführen. Mittelozeanische Rücken sind hingegen teilweise aufgrund weniger
dichten Mantelgesteins kompensiert (Hypothese von Pratt).
Gabbro (typisches ozeanisches Gestein) ist dichter als Granit (typisches Kontinentgestein), so
dass Pratts Hypothese ebenfalls eine Rolle spielt beim isostatischen Ausgleich zwischen
ozeanischer und kontinentaler Kruste.
Schweremessungen - Probleme
Unterschied von Polen zum Äquator = 0,5 Prozent
Ohne zusätzliche Informationen wie seismische Untersuchungen kaum zu gebrauchen (unterschiedliche Körper können zu gleichwertigen Änderungen in der Schwere führen).
