• Startseite

• Institut

• OnSITE - On-line seismic imaging for tunnel seismic exploration

• Finite-Difference Seismic Wave Simulation

• Time-Domain Full Waveform Tomography

• Seismic Prediction Ahead of Boreholes

• Inversion of Surface Waves

Institut für Geophysik AG Seismik Was ist Seismik Einleitung

Was ist Seismik?   Die Seismik ist ein Teilgebiet der Angewandten Geophysik und beinhaltet Verfahren, welche den Untergrund mittels künstlich erzeugter seismischer Wellen erkunden und abbilden.  Wo kommt die Seismik zum Einsatz? In folgenden Bereichen wird die Seismik zu Informationsgewinn genutzt:   Grundlagenforschung (Wie ist der Untergrund beschaffen?)   Exploration und Prospektion von Rohstoffen (z.B. Erdöl, Erdgas, Grundwasser) Untergrundstudien für Ingenieurbauten (z.B. Tunnel, Deponien, Hohlraumdetektion) Gefahrenanalysen für Altlastenstandorte (z.B. Abgrenzung eines Deponiekörpers) Kartierung von Naturgefahren (z.B. Hanginstabilitäten, Bergsturz)

Welche Methoden gibt es?

Man unterscheidet hauptsächlich zwischen Refraktions- und Reflexionsseismik. Als Reflexionsseismik bezeichnet man die Messung und Interpretation von Energien und Laufzeiten von seismischen Wellen, die an Trennschichten im Untergrund reflektiert werden. Solche Reflexionen treten auf wenn sich die Impedanz im Untergrund ändert. Die Refraktionsseismik bezeichnet die Messung und Interpretation von seismischen Wellen, die an Trennschichten im Untergrund gebrochen (refraktiert) werden und sich dann als Kopfwelle entlang der Trennschicht ausbreiten. Eine weitere Methode ist die Oberflächenwellenseismik (MASW), welche sich mit der Messung und der Interpretation der Dispersion von an der Oberfläche entlanggleitenden seismischen Wellen beschäftigt. Dispersion bedeutet, dass die Fortplanzungsgeschwindigkeit seismischer Wellen ungleich der Geschwindigkeit eines Wellenzuges ist.

Womit werden die künstlichen seismischen Wellen erzeugt und gemessen?

In der Landseismik nutzt man zur Erzeugung seismischer Wellen Hammerschläge, Fallgewichte Sprengungen oder schwere LKWs mit Schwingmaschinen (Vibroseis). Die Messungen erfolgen mit Geophonen oder Seismonetern, so genannten Beschleunigungssensoren, die flächig oder entlang von Profillinien ausgelegt werden. Für Spezialanwendungen, beispielsweise bei Bohrlochmessungen, können Schallquellen oder –aufnehmer auch vertikal angeordnet werden (VSP: Vertical Seismic Profilling).

 In der Seeseismik wurden früher ebenfalls Sprengungen verwendet um die nötigen Schallwellen zu erzeugen. Dies war jedoch sehr aufwändig und führte zur Tötung vieler Meerestiere. Daher werden heute fast ausschließlich so genannte Airguns eingesetzt. Die Messungen erfolgen mit Hydrophonen, die normalerweise an Streamernhinter einem oder mehreren Messschiffen durchs Wasser gezogen werden.

 Messungen können auch gemischt an Land und See durchgeführt werden. Dazu werden an Land beispielsweise Geophone installiert, während im Wasser Hydrophone verwendet werden. Auf diese Weise kann in Sümpfen oder Wattengebieten gearbeitet werden. Für spezielle Aufgaben können auch sogenannte OBS (Ocean Bottom Seismometer) auf dem Meeresgrund versenkt werden und die Schallwellen registrieren.

Welche Messanordnungen werden eingesetzt?

 Abhängig von der Eindringtiefe und dem Stationsabstand und unterscheidet man zwischen folgenden Messmethoden: 

•  ultrahochauflösende Seismik: im Ingenieurbereich bis ca. 20 m Tiefe, Stationsabstand5 bis 20 cm in der Reflexionsseismik, 2 bis 3 m für die Oberflächenwellenanalyse
• hochauflösende Seismik: bis ca. 300 m Tiefe, Stationsabstand ca. 1 bis 3 m
• "normale" Seismik: bis ca. 6 km Tiefe, Stationsabstand bis 50 m
• Krustenseismik: bis max. 100 km Tiefe, Stationsabstand mehrere 100 Meter bis dutzende Kilometer