Tomografie

Zum ersten Mal prospektierten wir Ausgrabungsstätten im Nahen Osten 2001 im Rahmen des "Gadara-Region-Projektes" auf dem Tall Zira'a.

Zur Methode

Bei der geoelektrischen Tomographie wird mit Hilfe von elektrischem Strom, der in den Erdboden eingespeist wird, der Untergrundaufbau in 2 Dimensionen (nach der Tiefe und entlang eines Profils) erkundet. Die geoelektrische Tomographie ist eine Weiterentwicklung und Kombination aus den Methoden der geoelektrische Kartierung (Mapping) und Sondierung.
Viele Edelstahl-Elektroden (z.B. 50 oder 100) werden entlang einer geraden Linie in den Erdboden gesteckt. Je 4 dieser Elektroden werden für jede Einzelmessung verwendet: 2 Elektroden speisen den Strom ein (die Elektroden A und B), 2 Elektroden messen die Spannung (die Elektroden M und N). Je nachdem, welche der vielen Elektroden für die aktuelle Einzelmessung herangezogen werden, dringt der Strom tiefer oder flacher in den Erdboden ein, wird der linke oder der rechte Teil des Profils gemessen. Je weiter die Enfernung der Stromelektroden A und B ist, um so tiefer kann der Strom in den Boden eindringen, und um so tiefer ist die Erkundungstiefe. Jeder Elektrodenkonfiguration ist ein Messpunkt in der Abbildung 1 zugeordnet.
Alle Elektroden sind über mehradrige Kabel mit der Messeinrichtung verbunden. Die Auswahl der Elektroden (entweder als Elektrode A, B, M oder N) erfolgt über den Kanalwahlschalter. Der Computer (Laptop) steuert alle beteiligten Geräte (Kanalwahlschalter, Geber und Empfänger).

Messprinzip der geoelektrischen Tomographie (a = Elektrodenabstand)
Die Messdaten werden, abhängig vom Elektrodenabstand und damit abhängig von der Wirkungstiefe, und abhängig vom Ort der Messung als Pseudosektion dargestellt.

Dabei werden die spezifischen Widerstände in Farben "übersetzt" und entsprechend der Position der Messelektroden A,B,M und N gezeichnet. Hierzu werden die Messungen für kleine Elektrodenabstände (Abstand a = 5 m, siehe Abbildungen 1 und 2) der kleinsten Pseudotiefe zugeordnet. Die Messungen mit dem Elektrodenabstand 2a = 10 m der nächsten Pseudotiefe usw... Da der Strom, der in größere Tiefen vordringt, bereits Schichten in geringeren Tiefen durchflossen hat, wird er verzerrt. Deswegen ist diese Darstellung noch kein echter Tiefenschnitt, deswegen auch die Bezeichnung "Pseudosektion".

 

 

Pseudo-Tiefensektion, Elektrodenkonfiguration nach Wenner

Mit Hilfe eines Computerprogramms werden die Daten invertiert. Durch diese Inversion werden die Stromverzerrungen zurückgerechnet, so dass eine echte 2-dimensionale Tiefensektion entsteht. Bei diesem Bearbeitungsschritt werden eventuell nötige Korrekturen, bedingt durch die Topographie der Erdoberfläche, mit berücksichtigt. Die folgende Abbildung zeigt die topographiekorrigierte 2-dimensionale Tiefensektion der obigen Daten:

 

 

2-dimensionale Tiefensektion mit Topographie

Deutlich zu erkennen sind hangaufwärts tonig-schluffige Schichten (niedrige Widerstände, oberhalb von ca. 380 m über NN) und kiesige Bereiche (höhere Widerstände) um 360 m über NN. Diese kiesigen Schichten stellen in diesem Projekt mögliche Grundwasserleiter dar.
(Text und Bilder: Dr. Armin Rauen)