DE1102306B

DE1102306B - Process and device for geological and mineralogical investigation of the uppermost layers of the earth

Info

Publication number: DE1102306B
Application number: DEH36247A
Authority: DE
Inventors: Peter Helber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1958-04-30
Filing date: 1959-04-28
Publication date: 1961-03-16

Description

Verfahren und Einrichtung zur geologischen und mineralogischen Untersuchung der obersten Erdschichten Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Untersuchung der strukturellen Beschaffenheit der obersten Erdschichten, insbesondere zur Feststellung vorhandener Bodenschätze, wie z. B. Procedure and equipment for geological and mineralogical investigation of the uppermost layers of earth The invention relates to a method and a device to investigate the structural condition of the uppermost layers of the earth, in particular to determine existing mineral resources, such as B.

Wasser, Erdöl, Erzlagerungen oder Gaseinschlüsse, durch Einbringen elektromagnetischer Wellen als Wellenimpuls in die zu untersuchenden Erdschichten und durch Messung des zeitlichen Abstandes der von den Erdschichten reflektierten elektrischen Wellen, z. B. mit Hilfe bekanntlich hierfür vorzugsweise geeigneter Kathodenstrahloszillographen.Water, crude oil, ore deposits or gas inclusions, by introduction electromagnetic waves as wave impulses into the layers of the earth to be investigated and by measuring the time interval between those reflected from the layers of the earth electric waves, e.g. B. with the help of this is known to be preferably more suitable Cathode ray oscillographs.

Für diese Erdschichtenuntersuchung gibt die USA.-Patentschrift 2659882 die Anweisung, an der Erdoberfläche einen Sender und in einem größeren, je nach der Tiefe der zu untersuchenden Schicht wechselnden Abstand davon einen Empfänger aufzustellen und im Empfänger den zeitlichen Abstand zwischen den längs der Erdoberfläche ankommenden Wellen und den reflektierten Wellen zu messen. Dabei wird angenommen, daß die unter 450 auf die Schicht auftreffenden Wellen unter dem gleichen Winkel nach der anderen Seite hin reflektiert werden, woraus die Tiefe der Schicht leicht errechenbar ist. Dieses Verfahren besitzt den Nachteil, daß zwei in größerem Abstand von z. B. einigen Kilometer befindliche Apparaturen bedient werden müssen, und außerdem versagt es, wenn die reflektierende Schicht eine anomale Neigung aufweist. For this study of the strata of the earth there is the USA patent specification 2659882 the instruction to place a transmitter on the earth's surface and in a larger one, depending on the depth of the layer to be examined, the distance from which a receiver changes set up and in the receiver the time interval between the along the earth's surface measure incoming waves and reflected waves. It is assumed that that the waves hitting the layer at 450 are at the same angle be reflected to the other side, from which the depth of the layer slightly is calculable. This method has the disadvantage that two at a greater distance from Z. B. a few kilometers located equipment must be operated, and also it fails when the reflective layer has an abnormal slope.

Das Verfahren nach der Erfindung vermeidet diese Übelstände in einfacher Weise dadurch, daß Sende-und Empfangsgerät an derselben Stelle der Erdoberfläche angeordnet sind. Die elektrischen Wellen oder Wellenimpulse werden dabei senkrecht oder schwach geneigt in die Erdschichten gesendet und die in gleicher Richtung reflektierten Wellen sowohl hinsichtlich ihrer zeitlichen Verzögerung als auch hinsichtlich ihrer Intensitätsvenninderung mit den ausgesandten Wellen z. B. mittels eines Isathodenstrahloszillographen meßtechnisch verglichen. The method according to the invention avoids these inconveniences in a simple manner Way by having the transmitter and receiver at the same point on the earth's surface are arranged. The electric waves or wave impulses become perpendicular or sent slightly inclined into the strata of the earth and reflected in the same direction Waves both in terms of their time delay and in terms of their Intensity decrease with the emitted waves z. B. by means of an Isathodenstrahloszillographen metrologically compared.

Zur Durchführung dieses Verfahrens werden erfindungsgemäß elektromagnetische Wellen vorzugsweise aus dem schon zur Erdprospektion mit elektrischen Wellen vorgeschlagenen Bereich von 10 bis 30MHz verwendet, die zweckmäßig in Form von Impulsen oder frequenzmodulierten Wellen gesendet werden. To carry out this method, electromagnetic Waves preferably from the one already proposed for earth prospecting with electric waves Range from 10 to 30MHz used, expediently in the form of pulses or frequency modulated Waves are sent.

Durch das Verfahren nach der Erfindung wird, wie die Praxis bestätigt hat, eine wesentlich verbesserte und vervollkommnete Feststellung des Vorhandenseins, der Menge, der Tiefe und der Ausbreitung eines geologischen Vorkommens oder irgendwelcher unterirdischer Massen mit Hilfe von reflektierten elektrischen Impulsen oder Wellen erreicht, und außerdem bietet es die Möglichkeit, den Unterschied der Absorption von verschiedenen tief gelagerten reflektierenden Schichten festzustellen und daraus den Schichtenaufbau zu erkennen. Ferner können zur Bestimmung der Neigungsrichtung einer reflektierten Schicht mehrere Untersuchungen mit verschieden geneigter Strahlrichtung durchgeführt werden, von denen die mit maximaler Reflexion ermittelt werden.The method according to the invention confirms how practice has a much improved and perfected determination of the presence, the amount, depth and extent of a geological occurrence or any underground masses with the help of reflected electrical pulses or waves achieved, and besides, it offers the possibility of the difference in absorption from different deeply located reflective layers and from it to recognize the layer structure. It can also be used to determine the direction of inclination a reflected layer several examinations with differently inclined beam directions are carried out, of which those with maximum reflection are determined.

Die Einrichtung zur Durchführung des geschilderten Verfahrens kann erfindungsgemäß so ausgebildet sein, daß sie imstande ist, die nötige elektrische Wellenenergie in das Erdreich lotrecht zu senden und aus diesem auch lotrecht zu empfangen, und dabei anderseits auch gestattet, die Wellen in schräger Richtung in den Boden zu senden, um unabhängig von der Neigung eines Reflektors auf diesem lotrecht aufzutreffen. Für Sendung und Empfang kann die Einrichtung eine gemeinsame Richtstrahlantenne oder je eine gesonderte Antenne dieser Art aufweisen. Die Antenne kann dabei im wesentlichen aus einem Stab von einer der Senderfrequenz angepaßten Länge und einen an dessen oberem Ende isoliert befestigten Reflektor für die Erzeugung eines gerichteten Sendestrahles bestehen. Auch können der Sendestab und der Reflektor zwecks Neigung der Strahlrichtung in einem Träger nach Art eines Kugelgelenks in an sich bekannter Weise allseitig verschwenkbar gelagert sein. The device for performing the method described can be designed according to the invention so that it is able to provide the necessary electrical To send wave energy perpendicularly into the ground and from there also perpendicularly received, and on the other hand also allowed, the waves in an oblique direction in the ground to send regardless of the inclination of a reflector on this to hit perpendicularly. The facility can have a joint for transmission and reception Directional antenna or each have a separate antenna of this type. The antenna can essentially consist of a rod adapted to one of the transmitter frequencies Length and a reflector attached to its upper end in an insulated manner for the generation consist of a directed transmission beam. Also the transmitter rod and the reflector for the purpose of inclining the beam direction in a support in the manner of a ball joint in be mounted pivotable on all sides in a manner known per se.

Die Zeichnung veranschaulicht die Einrichtung nach der Erfindung beispielsweise in mehreren Ausführungsformen und läßt auch das Verfahren näher im einzelnen erkennen. The drawing illustrates the device according to the invention for example in several embodiments and also leaves the method in more detail recognize individual.

Fig. 1 zeigt schematisch die Einrichtung im Aufriß mit Wiedergabe der in den Boden gesendeten Strahlung, Fig. 2 ein Aufzeichnungsergehnis einer Schreib einrichtung, wenn ein einziger unterirdischer Reflektor vorliegt, Fig. 3 ein auf einem Elektronenstrahl rohr erscheinendes ähnliches Bild, Fig. 4 schematisch die Schaltanordnung einer Sende- und Empfangseinrichtung, Fig. 5 eine abgeänderte Einzelheit der Schaltanordnung nach Fig. 4 und Fig. 6 eine Sende- und Empfangsantenne im lotrechten Schnitt. Fig. 1 shows schematically the device in elevation with reproduction of the radiation transmitted into the ground, FIG. 2 shows a recording result of a write facility if there is a single subterranean reflector, Fig. 3 shows a similar image appearing on an electron beam tube, FIG. 4 schematically the switching arrangement of a transmitting and receiving device, FIG. 5 a modified one Detail of the switching arrangement according to FIG. 4 and FIG. 6 a transmitting and receiving antenna in a vertical cut.

Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung besteht aus einem Sender 1, einem Empfänger 2 und einer Sende-und Empfangsantenne 3, die auf den Erdboden 4 aufgesetzt ist und einen gerichteten Strahl elektrischer Wellenenergie im wesentlichen senkrecht in den Boden sendet. Beim Vorhandensein einer reflektierenden Schicht 5 werden Wellen wieder im wesentlichen lotrecht zurückgesandt und treffen die Empfangsantenne3. Die reflektierten Wellen sind infolge der eintretenden Absorption in ihrer Intensität mehr oder weniger herabgesetzt. Die Größe der Absorption hängt von dem Grad der Leitfähigkeit der durchquerten Schichten ab. Versuche haben ergeben, daß die einzelnen Materien eine charakteristische Frequenzdurchlässigkeit bzw. Absorption bestimmter Frequenzen besitzen, so daß man aus dem Grad der Intensitätsverminderung bestimmter Frequenzen auf die Art der durchquerten Schicht schließen kann. The device shown in Fig. 1 consists of a transmitter 1, a receiver 2 and a transmitting and receiving antenna 3, which are on the ground 4 is placed and a directed beam of electrical wave energy essentially sends vertically into the ground. In the presence of a reflective layer 5 waves are sent back essentially perpendicularly and hit the receiving antenna3. The reflected waves are due to the absorption occurring in their intensity more or less degraded. The size of the absorption depends on the degree of Conductivity of the traversed layers. Tests have shown that the individual Materials have a characteristic frequency permeability or absorption of certain Own frequencies, so that one can determine from the degree of the intensity reduction Frequencies can infer the type of layer traversed.

Andererseits bietet die zeitliche Verzögerung der reflektierten Wellen die Möglichkeit, die Tiefe der reflektierenden Schicht zu errechnen.On the other hand, the time delay of the reflected waves offers the ability to calculate the depth of the reflective layer.

Für die Bestimmung der Intensitätsverminderung und zeitlichen Verzögerung dienen die bekannten Kathodenstrahloszillographen oder Oszilloskope. Dabei ergibt sich z. B. auf einem Schreibstreifen oder dem Schirm einer Braunschen Röhre ein Bild, wie es die Fig. 2 bzw. 3 zeigt, in welchem der Zacken 10 der von Sender unmittelbar aufgenommene und der Zakken 11 der reflektierte Impuls ist. Durch eine am Papierstreifen vorgedruckte Zeitmarkierung bzw. durch Zeitimpulse am Oszilloskop ist in bekannter Weise der Zeitabstand des reflektierten Impulses und daraus die Tiefe der reflektierenden Schicht erkennbar bzw. unmittelbar in Längeneinheiten an einer Skala ablesbar. Wenn mehrere unterirdische Reflektoren vorhanden oder wenn größere Tiefenzwischenräume zu erforschen sind oder auch wenn eine größere Genauigkeit der Zeitmessung sich als erforderlich erweist, ist es vorteilhaft, ein Spiraloszilloskop mit Panoramaschirm zu verwenden, auf dem die Zeichen 10 und 11 der Fig.2 bzw. 3 statt in waagerechter Lage in Spiralenform erscheinen, so daß mit Hilfe eines durchsichtigen Winkelmessers dann der Winkelabstand und damit die Art und Tiefe des Minerals bestimmbar ist. For determining the intensity reduction and time delay The well-known cathode ray oscilloscopes or oscilloscopes are used. This results in z. B. on a tape or the screen of a Braun tube Image, as it is shown in FIGS. 2 and 3, in which the prongs 10 of the transmitter directly recorded and the Zakken 11 is the reflected pulse. Through one on the paper strip preprinted time marking or by time pulses on the oscilloscope is well known Way the time interval of the reflected pulse and from it the depth of the reflecting Layer recognizable or directly readable in units of length on a scale. if several subterranean reflectors are available or if there are larger depth gaps are to be researched or even if greater accuracy of timekeeping is found If necessary, it is advantageous to use a spiral oscilloscope with a panoramic screen to use on which the characters 10 and 11 of Fig. 2 and 3 instead of in the horizontal Position appear in a spiral shape, so using a clear protractor then the angular distance and thus the type and depth of the mineral can be determined.

Der Sendeimpulserzeuger bzw. HF-Generator muß eine genügend starke Ausgangsleistung und eine für die Erforschung der Erdschichte in der gewünschten Tiefe geeignete Trägerfrequenz haben. Der erzeugte Impuls besitzt vorzugsweise rechtwinkelige Form und soll eine möglichst lange Dauer aufweisen, ohne jedoch eine Überlappung der aus Fig. 2 und 3 ersichtlichen Empfangszeichen 10 und 11 in dem Falle zu verursachen, daß der am wenigsten tief liegende Reflektor untersucht werden soll. Zum Beispiel erreicht bei einem Reflektor in etwa 500 m Tiefe das Signal 11 in ungefähr 4 Mikrosekunden den Empfänger. Daraus ist zu ersehen, daß die Impulsdauer 2 Mikrosekunden für die hier betrachtete Tiefe nicht überschreiten soll, um deutlich unterschiedliche Signale zu erhalten. Für die Erforschung größerer Tiefe müssen Impulszeit und Impulsbestände entsprechend vergrößert werden. The transmission pulse generator or HF generator must be sufficiently strong Output power and one for exploring the history of the earth in the desired Have a suitable low carrier frequency. The generated pulse is preferably rectangular Shape and should have as long a duration as possible, but without overlapping to cause the reception characters 10 and 11 evident from FIGS. 2 and 3 in the event that that the least deep reflector should be examined. For example With a reflector at a depth of about 500 m, the signal 11 reaches in about 4 microseconds the recipient. From this it can be seen that the pulse duration is 2 microseconds for the The depth considered here should not exceed to give significantly different signals to obtain. For exploring greater depths, pulse time and pulse stocks are required be enlarged accordingly.

Es wurde gefunden, daß die Frequenz des HF-Generators vorzugsweise in dem Bereich zwischen 10 und 30 MHz liegen soll.It has been found that the frequency of the RF generator is preferable should be in the range between 10 and 30 MHz.

- An Stelle der genannten Wellenimpulse können auch andere Formen von elektrischer Energie für das Verfahren nach der Erfindung angewendet werden. - Instead of the wave impulses mentioned, other forms can also be used of electrical energy can be used for the method according to the invention.

Zum Beispiel können auch kontinuierliche Wellen gesendet werden, wenn die dazu dienende Apparatur frequenzmodulierte Wellen senden bzw. empfangen kann. Die Empfangsapparatur wird in einem solchen Falle vorteilhafterweise als Meßinstrument gebaut, das imstande ist, die Unterschiede der Amplituden bzw. die Mischfrequenzen anzuzeigen, da diese ein Maß für die Absorption bzw. Durchgangszeit der ausgesendeten und reflektierten Wellen bilden. Durch das Mischen zweier Wellen ergibt sich eine vergrößerte Amplitude der Mischwelle, aus der Anhaltspunkte für das Mineral und dessen Tiefe entnehmbar sind.For example, continuous waves can also be sent, though the equipment used for this can send or receive frequency-modulated waves. In such a case, the receiving apparatus is advantageously used as a measuring instrument built that is capable of the differences in the amplitudes or the mixing frequencies as this is a measure of the absorption or transit time of the transmitted and form reflected waves. Mixing two waves results in one increased amplitude of the mixed wave, from the clues for the mineral and whose depth can be found.

Wenn der Empfänger mit einem Zeigerinstrument ausgestattet ist, soll dieses Gerät in Zeiteinheiten oder in die Tiefe der unterirdischen Medien unmittelbar anzeigenden Einheiten geeicht sein und außerdem zweckmäßig eine Mehrzahl von bei der Messung in Frage kommenden Tiefenskalen oder eine einzelne in Verbindung mit einer Tabelle oder einem Diagramm die tatsächliche Tiefe erkennen lassende Skala aufweisen. Auf jeden Fall ist die zeitliche Verzögerung der reflektierten Welle proportional der Tiefe des in Frage stehenden unterirdischen Reflektors. Wenn jedoch mehrere Reflektoren vorhanden sind, kann man das Meßinstrument auf einem ausgewählten Reflektor durch ein vor dem Instrument eingeschaltetes, veränderliches Bandfilter begrenzen, welches nur die von dem ausgewählten Reflektor zurückgesendeten Frequenzen erfaßt. If the receiver is equipped with a pointer instrument, should this device in units of time or in the depth of the underground media immediately indicating units be calibrated and also expediently a plurality of at the measurement in question depth scales or a single one in connection with a table or diagram that shows the actual depth exhibit. In any case, the time delay of the reflected wave is proportional to the depth of the underground reflector in question. But when If several reflectors are present, one can select the measuring instrument on one Reflector through a variable band filter switched on in front of the instrument limit which only the frequencies returned by the selected reflector recorded.

Die prinzipielle Darstellung der Sende- und Empfangseinrichtung und die jeweilige Funktionsweise der einzelnen Elemente zeigt Fig. 4. Ein Impulsgeber 15 bekannter Bauart steuert einen HF-Generator 16. The basic representation of the transmitting and receiving device and Fig. 4 shows how the individual elements function in each case. A pulse generator 15 of known type controls an HF generator 16.

Die erzeugten HF-Impulsstöße werden über die Leitung 17 der Sendeantenne 18 zugeleitet. Die von einer Schicht reflektierten Wellen werden von der gleichen Antenne 18 aufgefangen und geIangen durch die Leitung 17 zum Empfänger und Verstärker 20. Vom Verstärker 20 werden sie über den Gleichrichter 21 zu den senkrechten Platten des Kathodenstrahlenoszilloskops 23 geleitet, dessen waagerechte Platten an eine lineare Ablenkeinrichtung 24 angeschlossen sind.The generated RF pulses are transmitted via line 17 to the transmitting antenna 18 forwarded. The waves reflected by one layer are reflected by the same Antenna 18 is caught and passed through line 17 to the receiver and amplifier 20. From the amplifier 20 they become the vertical plates via the rectifier 21 of the cathode ray oscilloscope 23 passed, the horizontal plates of which to a linear deflector 24 are connected.

Mit dem Oszilloskop 23 steht auch eine Zeitmarkierungseinrichtung 26 in Verbindung. Die Geschwindigkeit der Ablenkung sowie die Zeitmarkierung ist mit dem Impulsgeber 15 synchronisiert und durch die Leitung 27 mit diesem Kontrollstromkreis verbunden, so daß der Rhythmus der Ablenkung bzw. der Zeitmarkierung in jenem Augenblick eintritt, in dem der Stoß impuls des HF-Generators ausgesendet wird. Sobald der Strom aus dem Gleichrichter 21 die senkrechten Platten des Oszilloskops erreicht, erscheint auf dem Bildschirm ein Anzeigebild gemäß Fig. 3, wobei die Ursprungswelle, die über den Weg 15, 27 und 24 gegangen ist, als Zacken 10, dagegen die reflektierte über den Weg 20 und 21 als Zacken 11 erscheint. Zwischen diesen beiden Abständen treten die Zeitmarkierungen 28, welche durch den Zeitgeber 26 hervorgerufen wurden, auf.With the oscilloscope 23 there is also a time marking device 26 in connection. The speed of the distraction as well as the time stamp is there synchronized with the pulse generator 15 and through the line 27 with this control circuit connected so that the rhythm of the distraction or the time marking in that moment occurs, in which the shock pulse of the HF generator is sent out. Once the Current from rectifier 21 reaches the vertical plates of the oscilloscope, a display according to FIG. 3 appears on the screen, the original wave, which went over the path 15, 27 and 24, as point 10, on the other hand the reflected one appears over the path 20 and 21 as point 11. Between these two distances if the time markings 28, which were caused by the timer 26, on.

Um eine Übersteuerung des Empfängers 20 durch den HF-Generator 16 während der Aussendung der HF-Wellenenergie zu verhindern, ist beim Empfänger 20 eine HF1Sperre vorgesehen. Diese arbeitet nach dem bekannten Ionisationsprinzip und besteht z. B. aus einem evakuierten und mit geeignetem Edelgas gefüllten Gefäß mit zwei Elektroden, von welchem die eine an die Sendeseite und die andere an den Verstärker 20 und eine dritte Elektrode an das geerdete Gehäuse angeschlossen ist. Die hohen Eingangsspannungen, welche unmittelbar vom Generator 16 stammen, bewirken eine Ionisation und damit eine völlige Ableitung der HF-Energien über die dritte Elektrode zur Erde, wogegen die reflektierten Wellenimpulse eine verhältnismäßig geringe Energie aufweisen und daher keine Ionisation bewirken sowie nicht zur Erde abgeleitet werden, sondern zur Gänze in den Verstärker 20 eintreten. To prevent the receiver 20 from being overridden by the HF generator 16 To prevent the transmission of the RF wave energy is at the receiver 20 an HF1 lock is provided. This works according to the well-known ionization principle and consists e.g. B. from an evacuated and suitable noble gas filled vessel with two electrodes, one of which is connected to the transmitter side and the other to amplifier 20 and a third electrode to the grounded housing connected. The high input voltages coming directly from the generator 16 cause ionization and thus a complete dissipation of the HF energies via the third electrode to earth, whereas the reflected wave impulses one have relatively low energy and therefore do not cause ionization as well are not diverted to earth, but enter the amplifier 20 entirely.

Da in vielen Fällen nur der Abschnitt des Bildes nach Fig. 3 zwischen den Zacken 10 und 11 von Wichtigkeit ist, kann die Art der linearen Ablenkung durch das Gerät 24 so hergestellt werden, daß sich dieser Abschnitt über den ganzen Schirm des Oszilloskops verbreitet. Dadurch erzielt man eine lupenartige Vergrößerung, welche die Empfindlichkeit und Ablesbarkeit der Apparatur verbessert. An Stelle eines Oszillographen kann auch eine andere anzeigende Einrichtung, z. B. ein schreibendes Meßinstrument, verwendet werden. das eine Aufzeichnung nach Fig. 2 ergibt. Since in many cases only the portion of the image of Fig. 3 between the points 10 and 11 is of importance, the nature of the linear deflection by the device 24 can be made so that this section extends over the entire screen of the oscilloscope. This achieves a magnifying glass-like enlargement, which improves the sensitivity and readability of the apparatus. Instead of an oscilloscope can also be another display device, e.g. B. a writing Measuring instrument. which results in a recording according to FIG.

Ferner kann in weiterer Ausbildung der Erfindung auch mit getrennten Sende- und Empfangsleitern gearbeitet werden. Fig. 5 zeigt diese Abänderung der Fig. 4, wobei die Einrichtungen 16 und 20 getrennt sind und eine Leitung 32 zur Sendung und die Leitung 33 zum Empfang dient. An die Leitung 33 des Empfängers 20 können auch mehrere gesonderte Empfangsantennen angeschlossen werden, welche vorteilhaft in gewissen Abständen vom Sender und voneinander aufgestellt sind. Wenn in an sich bekannter Weise mehrere Empfangsantennen verwendet werden, erweist sich dies für mineralogische Kartierungen oder bei den eine komplizierte geologische Struktur aufweisenden Terrains als günstig. Furthermore, in a further embodiment of the invention, with separate Send and receive managers are worked. Fig. 5 shows this modification of the Fig. 4, wherein the devices 16 and 20 are separated and a line 32 to Transmission and the line 33 is used for reception. To line 33 of receiver 20 several separate receiving antennas can also be connected, which is advantageous are set up at a certain distance from the transmitter and from each other. If in in itself known way several receiving antennas are used, this turns out to be for mineralogical mapping or a complex geological structure having terrain as favorable.

Für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist auch eine nach Fig. 6 ausgebildete Sende-und Empfangsantenne vorteilhaft verwendbar, bei welcher ein zu der Wellenlänge des Senders in geeignetem Verhältnis stehender Stab 40 über einen elektrischen Isolator 41 mit seinem oberen Ende an einem konkaven Metallreflektor 42 befestigt ist und die dem Antennenstah 40 zugeführten Strahlen durch den Reflektor 42 in Form eines nur wenig divergierenden, aus Fig. 1 ersichtlichen Richtstrahles in den Boden eingestrahlt werden. Der Reflektor 42 sitzt kugelgelenkartig in einem Tragkörper 43, der auf einem Gehäuse 44 mit kugelig gewölbter Wand aufruht, das den Sendestab 40 umschließt. Die Teile 43 und 44 bestehen aus einem die HF-Ströme nicht beeinflussenden Material, z. B. Kunstharz. Der Antennenstab 40 mit Reflektor 42 kann innerhalb des Gehäuses 44 nach allen Seiten bis zu 450 geneigt werden, damit im Bedarfsfall auch schräge Einstrahlungen durchgeführt werden können, wenn die Schichten geneigt verlaufen. For the implementation of the method according to the invention is also a 6 trained transmitting and receiving antenna advantageously usable, in which a rod 40 appropriately proportioned to the wavelength of the transmitter an electrical insulator 41 with its upper end on a concave metal reflector 42 is attached and the antenna rod 40 supplied beams through the reflector 42 in the form of an only slightly diverging directional beam shown in FIG radiated into the ground. The reflector 42 sits in a ball joint-like manner Support body 43, which rests on a housing 44 with a spherically arched wall, the the transmitter rod 40 encloses. The parts 43 and 44 consist of one of the RF currents non-influencing material, e.g. B. synthetic resin. The antenna rod 40 with reflector 42 can be inclined up to 450 on all sides within the housing 44, so that if necessary, inclined irradiation can also be carried out if the Layers are inclined.

Um die Neigung einer reflektierenden Schicht festzustellen, braucht man mit der Sende- und Empfangsantenne nach Fig. 6 nur mehrere Untersuchungen mit verschieden geneigter Strahlrichtung durch entsprechende Verstellung des Sendestabes 40 durchzuführen und das Maximum der Reflexion festzustellen, weil diese Richtung auf der Ebene der reflektierenden Schicht normal steht.To determine the inclination of a reflective layer, you need with the transmitting and receiving antenna according to FIG. 6, only several examinations are carried out different inclined beam direction by adjusting the transmitter rod accordingly 40 perform and determine the maximum of the reflection because this direction is normal at the level of the reflective layer.

Außer zur Bestimmung des Vonhandenseins der Tiefe, der Art und der Ausdehnung von technisch oder wirtschaftlich wichtigen Mineralien kann man das Verfahren und die Einrichtung nach der Erfindung auch zur Aufzeichnung des geotektonischen Aufbaues für andere Zwecke, z. B. zur Bodenuntersuchung für die Gründung von Hochbauten, Dämmen, Brücken u. dgl., mit Vorteil verwenden. Except for determining the presence of the depth, the type and the Expansion of technically or economically important minerals one can use the process and the device according to the invention also for recording the geotectonic Structure for other purposes, e.g. B. for soil investigation for the foundation of high-rise buildings, Use dams, bridges and the like to advantage.

PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zur geologischen und mineralogischen Untersuchung der oberen Erdschichten durch Einbringung elektromagnetischer Wellen in die zu untersuchenden Erdschichten und Messung des Zeitabstandes der von den Erdschichten reflektierten Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß Sende-und Empfangsgerät an derselben Stelle der Erdoberfläche angeordnet sind. PATENT CLAIM: 1. Process for geological and mineralogical Investigation of the upper layers of the earth through the introduction of electromagnetic waves into the layers of earth to be examined and measurement of the time interval between the Earth layers reflected waves, characterized in that transmitting and receiving device are arranged at the same point on the earth's surface.

Claims

2. The method according to claim 1, characterized in that the electromagnetic Waves sent vertically or slightly inclined into the strata of the earth and those in the same Direction reflected waves both with regard to their time delay and also in terms of their intensity reduction with the transmitted waves z. B. can be compared in terms of measurement technology by means of a cathode ray oscillograph.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that electromagnetic waves from the frequency range from 10 to 30 MHz are used for this purpose will.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that frequency-modulated waves are used for this.

5. Device for performing the method according to the claims 1 to 4, characterized by a common directional antenna for broadcast and Reception.

6. Device for performing the method according to the claims 1 to 4, each characterized by a separate directional antenna for broadcast and reception.

7. Device according to claim 5 or 6, characterized in that the antenna essentially consists of a rod (40) adapted to the transmission frequency Length and a reflector (42) for the insulated attached at the upper end Generation of a directed transmission beam exists.

8. Device according to claim 7, characterized in that the transmitter rod (40) and reflector (42) for the purpose of inclining the beam direction in a carrier (43) Kind of a ball and socket joint in a manner known per se arranged to be pivotable on all sides are.

9. The method according to claim 1, characterized in that for determining the direction of inclination of a reflective layer several examinations with different inclined beam direction and of these those with maximum reflection is detected.

References considered: U.S. Patents No. 1,838 371, 2 077 707, 2 319 764, 2 455 942, 2 659 882.