Aeromagnetometrie

Syn. Aeromagnetik, engl. aeromagnetometry, airborne magnetometry, franz. magnétometrie aérienne; die Erfassung von Parametern des Erdmagnetfeldes durch Überfliegen der Erdoberfläche. Das Flugzeug zieht ein Magnetometer nach, dessen Daten digital aufgezeichnet werden. Die aeromagnetischen Messungen können die Horizontal-, Vertikal- oder Totalintensität des Magnetfeldes erfassen, woraus man die Existenz und Mächtigkeit magnetisierter Gesteine anhand ihrer Suszeptibilität erschließen kann. Neben der Erforschung der Erdkruste (Magnetische Landesaufnahme) dienen sie auch der Suche (Exploration) nach gewissen Lagerstätten.

Die Messungen erfolgen mit Magnetfeld-Sensoren vom Flugzeug oder Hubschrauber aus. Da die Gesteine der Erdkruste unterschiedliche Magnetisierungen aufweisen, lassen sich aus den Messungen Aussagen über die Struktur der Erdkruste machen. Bei oberflächennahen, lokal begrenzten Flügen werden magnetische Störkörper in den obersten Erdschichten erkundet. Dazu zählen z.B. Magnetitgänge und Erzlagerstätten, aber auch künstliche Strukturen wie Deponien. Bei größeren Flughöhen sowie bei Flügen über Eis und Wasser liegt der Schwerpunkt in der Erkundung geologisch-tektonischer Strukturen von regionaler Größenordnung. Die Ergebnisse der Messungen werden in Form von Karten und Profilen der magnetischen Anomalien dargestellt. In weiterführenden Auswertungen der Messdaten können Form und Eigenschaften der magnetischen Störkörper modelliert werden. Die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) setzt die Aeromagnetik im BGR-Hubschrauber sowie auf wechselnden Flächenflugzeugen in der Polarforschung ein.

Prinzipskizze der Hubschrauber-Aeromagnetik Quelle: BGR

Als Sensoren kommen in der Aeromagnetik in den meisten Fällen Cäsium-Magnetometer zur Messung des magnetischen Totalfeldes zum Einsatz. Es handelt sich hierbei um spezielle, optisch gepumpte Systeme, die als Ausgangssignal eine sehr genau messbare, der Stärke des äußeren Magnetfeldes proportionale Frequenz liefern (Larmorfrequenz). Hiermit lassen sich Totalfeld-Messungen in hoher Auflösung durchführen. Sind nicht nur die Stärke sondern auch die Richtung des Magnetfeldes von Interesse, werden Vektormagnetometer (Fluxgate-Sensoren) verwendet. Diese erlauben die Messung der magnetischen Feldstärke in allen drei Raumrichtungen. Bei Messungen vom Flugzeug aus werden die Sensoren für gewöhnlich in den Flügelspitzen montiert („Stinger“). Um den störenden Einfluss des Flugzeuges auf die Magnetfeld-Messungen so gering wie möglich zu halten, können die Sensoren in aerodynamisch geformten Schleppkörpern montiert und in einiger Entfernung zum Flugzeug oder Helikopter geschleppt werden. Verbleibende Störeinflüsse können über spezielle Flugfiguren bestimmt und durch Kompensations-Einrichtungen oder während der Datenprozessierung eliminiert werden. Ist eine hohe räumliche Auflösung gefordert, muss der Sensor nahe der Oberfläche geflogen werden. Dies wird sichergestellt, indem das Flugzeug der Geländestruktur mit einem festen Höhenabstand folgt.

Neben den Magnetfeldvariationen, die durch die Untergrundstruktur hervorgerufen werden, werden auch das Dipolfeld der Erde und die zeitlichen Variationen aus Effekten in der Ionosphäre und Magnetosphäre gemessen. Um die zeitlich variablen Anteile abzutrennen, werden im Messgebiet ortsfeste Magnetfeldstationen betrieben. Deren Aufzeichnungen werden zur Reduktion der Messwerte der Aeromagnetik genutzt. Um den quasi-statischen Dipolanteil des Magnetfeldes abzutrennen, wird ein Referenzfeld herangezogen und zur Reduktion genutzt. Am Ende bleiben die Magnetfeldanomalien, die Aufschluss über die Struktur der Erdkruste geben.