Grundlegende Theorie der magnetotellurischen Methode der geophysikalischen Prospektion

Zusammenfassung: Aus dem Ampèreschen Gesetz (für eine homogene Erde) und aus Maxwells Gleichungen unter Verwendung des Konzepts der Hertz-Vektoren (für eine mehrschichtige Erde) werden Lösungen für die horizontalen Komponenten der elektrischen und magnetischen Felder an der Oberfläche erhalten, die durch tellurische Ströme in der Erde verursacht werden. Das Verhältnis dieser horizontalen Komponenten zusammen mit ihren relativen Phasen ist diagnostisch für die Struktur und wahren Widerstände der unterirdischen Schichten. Die Verhältnisse bestimmter anderer Paare von elektromagnetischen Elementen sind ebenfalls diagnostisch. Normalerweise wird eine magnetotellurische Messung durch Kurven der scheinbaren Widerstände und des Phasendifferenz an einer gegebenen Station dargestellt, die als Funktionen der Periode der verschiedenen Komponenten der tellurischen Ströme aufgetragen sind. Spezifische Formeln für die Widerstände, Tiefen zu Grenzflächen usw. werden sowohl für die Zwei- als auch die Dreischichtprobleme abgeleitet. Für zwei geometrisch ähnliche Abschnitte, deren entsprechende Widerstände sich nur durch einen linearen Faktor unterscheiden, sind die Phasenbeziehungen gleich und die scheinbaren Widerstände unterscheiden sich durch die gleiche Proportionalitätskonstante, die die entsprechenden wahren Widerstände verbindet. Dieses 'Prinzip der Ähnlichkeit' vereinfacht die Darstellung eines Master-Satzes von Kurven erheblich, wie sie für die geologische Interpretation verwendet werden. Neben den üblichen Vorteilen, die die Verwendung von tellurischen Strömen bietet (keine Notwendigkeit für Stromquellen oder lange Kabel, größere Untersuchungstiefen usw.), löst die magnetotellurische Methode der Prospektion die Effekte einzelner Schichten besser als konventionelle Widerstandsmethoden. Sie scheint ein ideales Werkzeug für die erste Untersuchung großer sedimentärer Becken mit potenziellen Erdölvorkommen zu sein.