3D Interpretation von Tensor CSRMT Daten mittels neuer hochfrequenter Quellen unter Berücksichtigung von Verschiebungsströmen und Anisotropie

• Antragsteller: Professor Dr. Bülent Tezkan; Dr. Pritam Yogeshwar
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 444968617

Elektromagnetische und elektrische Methoden der angewandten Geophysik werden häufig verwendet, um die Leitfähigkeitsstruktur des flachen Untergrunds zu untersuchen. In den letzten Jahrzehnten hat die Radiomagnetotellurik-Methode (RMT) an Popularität gewonnen und wurde erfolgreich auf verschiedene Explorationsprobleme angewendet. Das herkömmliche RMT-Verfahren verwendet militärische und zivile Radiosender, die im Frequenzbereich zwischen 10 kHz und 1 MHz senden. Ein wesentlicher Nachteil der herkömmlichen RMT-Methode ist das Fehlen robuster Hochfrequenzquellen in abgelegenen Gebieten. Ein weiterer Nachteil ist, dass es keine Radiosender gibt, die bei Frequenzen unter 10 kHz senden, was die Eindringtiefe begrenzt. Um diese Einschränkungen zu überwinden, können aktive Quellen verwendet werden (CSRMT-Methode, 1 kHz - 1 MHz).In einigen Studien wurde die CSRMT-Methode erfolgreich für die Flachexploration angewendet. Es wurden sowohl horizontale, magnetische (HMD) als auch horizontale, elektrische Dipole (HED) verwendet. Neben logistischen und technischen Vor- und Nachteilen erzeugen diese Quellen unterschiedliche Stromsysteme im Boden und haben unterschiedliche räumlich-zeitliche Formen, die zu unterschiedlichen Empfindlichkeitsmustern führen. Infolgedessen weisen verschiedene Quellen ein unterschiedliches Auflösungsvermögen der unterirdischen Leitfähigkeitsstrukturen auf und können zur Verbesserung von anisotropen Modellen des Untergrundes verwendet werden.Derzeit gibt es keine systematischen und detaillierten Vergleichsstudien solcher CSRMT-Quellen für das Frequenzband von 1 kHz - 1 MHz, einschließlich numerischer 3D-Modellierung und fortgeschrittener Feldexperimente. Um diese Lücke in der EM-Exploration zu schließen, schlagen wir die folgenden Ziele vor: (1) Entwicklung von Quellfeldstrategien für eine optimale CSRMT-Vermessung; Weiterentwicklung unserer bewährten HED-Quelle zu VMD und HMD; (2) Eine neuartige 3D-CSRMT-Modellierung und -Inversion wird auf der Grundlage des bewährten ModEMM-Pakets auf alle Quellen ausgeweitet, um verbesserte unterirdische Modelle abzuleiten; (3) Der quasi-statische ModEMM-Code wird weiterentwickelt um die Verschiebungsströme und (4) die Anisotropie zu berücksichtigen; (5) Zur Validierung der neuen Quellen werden an zwei ausgewählten Standorten in Russland neuartige Feldexperimente durchgeführt. Mit analytischen und numerischen Simulationen sollen Vermessungsstrategien optimiert und das Auflösungsvermögen verschiedener Quellen untersucht werden. Bestehende robuste Tensor-CSRMT-Analysesoftware wird verwendet, um Impedanztensor- und Tipper-Übertragungsfunktionen abzuleiten. Anschließend werden die Felddaten unter Verwendung der vorgeschlagenen Verbesserungen und Implementierungen im ModEMM-Algorithmus in 3D invertiert. Begleitende Sensitivitätsstudien validieren das Auflösungsvermögen der betrachteten Quellen und quantifizieren die Verbesserungen der Modelle, insbesondere im Hinblick auf die Anisotropie.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Science Foundation, bis 3/2022
• Mitverantwortlich(e): Maria Smirnova, Ph.D.
• Kooperationspartner: Professor Alexander Saraev, Ph.D., bis 3/2022