Seismik

Bei den seismischen Verfahren werden als Informationsträger künstlich angeregte elastische Wellen und Wellenfelder verwendet, die zu Bildern des Untergrundes aufbereitet werden. Durch Reflexion, Brechung, Beugung, Absorption und Streuung wird die Ausbreitung der Wellen im Untergrund beeinflusst. Der für die Wellenausbreitung entscheidende Parameter ist die materialabhängige Wellengeschwindigkeit, die durch die Dichte, die elastischen Module, die Porosität u.ä. bestimmt wird. Aus der Sender-Empfänger-Geometrie sowie der gemessenen Laufzeit der seismischen Wellen lassen sich die Wellenausbreitungsgeschwindigkeiten in den einzelnen Schichten ermitteln.

Die sich von einer seismischen Quelle (Hammer, Fallgewicht oder Sprengstoff) ausbrei-tenden Wellen können sowohl durch Reflexionen als auch durch Refraktionen wieder zur Oberfläche gelangen und dort beobachtet werden. Es wird entsprechend zwischen Reflexionsseismik und Refraktionsseismik unterschieden.

Anwendungen Seismische Messungen werden bei folgenden Fragestellungen durchge-führt:

  • Baugrunduntersuchungen und Erkundung von Bodenstrukturen
  • Kartierung von Auflockerungszonen (Tunnelbau, Deponiestandorte)
  • Kartierung der Durchlässigkeit von Schottern
  • Kartierung von Lockergesteinspaketen
  • Lokalisierung von Bruchzonen (=> Wasserwegigkeit, Problembereiche im Unter-tagebau)
  • Kartierung von geologischen und anthropogenen Schichtgrenzen (z.B. Felsober-fläche)

Refraktionsseismik

Bei der Refraktionsseismik macht man sich die Brechung von Wellen beim Durchgang von einem Medium in ein anderes mit verschiedenen seismischen Geschwindgkeiten zu nutze. Die seismische Welle erzeugt an Schichtgrenzen mit einer seismischen Ge-schwindigkeitsdifferenz zwischen Hangendem und Liegendem (Wellengeschwindgkeit im Liegenden größer als im Hangenden) eine Kopfwelle (auch Mintrop-Welle). Diese seismische p-Welle bewegt sich entlang der Schichtgrenze mit der schnelleren Ge-schwindigkeit fort und streut kontinuierlich Energie ins seismisch langsamere Medium ab.

Messprinzip des refraktionsseismischen Verfahrens

nach: Knödel et al., 1997, Handbuch zur Erkundung des Untergrundes von Deponien und Altlasten, Bd. 3 Geophysik, Springer-Verlag

Die zur Oberfläche zurückgeworfene Energie (refraktierte Wellenzüge) wird in Geo-phonen gemessen. Aufgrund des Verhältnisses zwischen Distanz und Laufzeit lassen sich die seismischen Geschwindigkeiten im Untergrund bestimmen.

Üblicherweise wird bei der Refraktionsseismik mit „Schuss“ und „Gegenschuss“ und einer festen Geophonauslage gearbeitet, um eine eventuelle Neigung des Refraktors zu ermitteln.

Reflexionsseismik Die Reflexionsseismik nutzt das Prinzip der Reflexion von Wellen an Medien mit unterschiedlichen elastischen Parametern und somit unterschiedlichen seismischen Geschwindigkeiten. Anhand der Daten wird ein Geschwindigkeits-Tiefen-Modell erstellt, aus dem die einzelnen geologischen Schichten interpretiert werden.

Messprinzip des reflektionsseismischen Verfahrens

nach: Knödel et al., 1997, Handbuch zur Erkundung des Untergrundes von Deponien und Altlasten, Bd. 3 Geophysik, Springer-Verlag

Beschreibung nach: Der Gläserne Untergrund: Leitfaden zur Ortung bei Planung, Bau und Betrieb von Leitungen / Institut für Rohrbau an der FH Oldenburg. Vulkan-Verlag, Essen, 1997.