Original paper

Determination of horizontal principal directions of stress in the Lower Muschelkalk (Northern Baden-Württemberg, Germany) by geogenic electromagnetic radiation

Lichtenberger, Marco

Neues Jahrbuch für Geologie und Paläontologie - Abhandlungen Band 238 Heft 2 (2006), p. 279 - 312

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published: Jan 16, 2006

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ArtNo. ESP155023802004, Price: 29.00 €

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Abstract

Measurements of geogenic electromagnetic radiation (EMR) at several localities in SW Germany show four specific orientations. They are compared to theoretical orientations of EMR created by several effects in the lithosphere. Microcracks are identified as source of the measured radiation by empiric exclusion of all other possible mechanisms. In addition, the measured EMR has the characteristics expected from fracture-related EMR. By examining the orientation of the microcracks, which induced the EMR, conclusions on the regional stress field can be drawn. The major horizontal principal stress has an average direction of 137°. This coincides with in-situ stress measurements known from literature. The minor skin depth of high frequency EMR is shown to be the critical factor of the frequency dependence of the principal directions of detected EMR.

Kurzfassung

Messungen geogener elektromagnetischer Strahlung (EMR) an Lokalitäten Südwestdeutschlands zeigen vier bestimmte Haupteinstrahlungsrichtungen. Diese werden mit der theoretischen Orientierung von EMR, die durch verschiedene Effekte erzeugt werden kann, verglichen. Mikrorisse werden durch den empirischen Ausschluss aller anderen möglichen Effekte als Quelle der Strahlung identifiziert. Die gemessene EMR zeigt außerdem charakteristische Eigenschaften rissinduzierter EMR. Die Orientierung der EMR erzeugenden Mikrorisse ermöglicht Schlussfolgerungen über das regionale Spannungsfeld. Die größte horizontale Hauptspannung hat eine Richtung von 137°. Dies stimmt mit aus der Literatur bekannten in-situ Spannungsmessungen überein. Es wird gezeigt, dass die Eindringtiefe der kritische Faktor bei der Frequenzabhängigkeit der gemessenen EMR ist.

Keywords

Electromagnetic radiationmicrocracksLower Muschelkalkprincipal stressCerescopestress determinationelectrokinetic effectpolarization