Die Seismik gehört zur Angewandten Geophysik und beinhaltet Verfahren, welche die Erdkruste mittels künstlich erzeugter seismischer Wellen erforscht und grafisch abbildet. Man unterscheidet zwischen Landseismik, die an Land eingesetzt wird, und Seeseismik, die auf Wasserflächen Anwendung findet. Im Gegensatz hierzu beschäftigt sich die Seismologie mit dem Aufbau des Erdinneren und der Erdbebenforschung.

Anwendungen

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Die Seismik kommt in folgenden Bereichen zum Einsatz:

• Grundlagenforschung (wie baut sich der Untergrund auf)
• Exploration und Prospektion von Rohstoffen (Erdöl, Erdgas, Grundwasser, Thermal- und Mineralwässer, Bausteine, Kies/Sand/Ton, etc.)
• Untergrundstudien für Ingenieurbauten (z.B. Tunnels, Fundationen, Deponien, Hohlraumdetektion)
• Gefahrenanlysen für Standorte von Altlasten (z.B. Abgrenzung eines Deponiekörpers, Grundwasserstrom finden)
• Kartierung von Naturgefahren (beispielsweise Hanginstabilitäten, Bergsturz).

Einsatzgebiete

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In der Landseismik werden hauptsächlich zwei Methoden eingesetzt: Laufzeitdiagramm.png verschiedener seismischer Wellen mit den dazugehörigen Strahlwegen. Blau: direkte seismische Welle, grün: Kopfwelle, rot: unterkritisch reflektierte Welle, braun: überkritisch reflektierte Welle.]]

• Reflexionsseismik: Messung und Interpretation der Energie und Laufzeiten von seismischen Wellen, die an Trennschichten im Untergrund reflektiert werden. Reflexionen treten auf, wenn sich die Impedanz im Untergrund ändert.
• Refraktionsseismik: Messung und Interpretation der Laufzeiten von seismischen Wellen, die an Trennschichten im Untergrund gebrochen (refraktiert) werden und sich dann als Kopfwelle entlang dieser Trennschichten fortpflanzen.
• Oberflächenwellenseismik (MASW): Messung und Interpretation der Dispersion von der Erdoberfläche entlangeilenden seismischen Wellen. Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit seismischer Wellen ist ungleich der Geschwindigkeit eines Wellenzuges

Bei der Landseismik dienen als Anregung (Quelle) Hammerschläge, Fallgewichte, Sprengungen oder schwere LKWs mit Schwingmaschinen (Vibroseis) an so genannten Schusspunkten. Die Messungen erfolgen mit Geophonen oder Seismometern, Beschleunigungssensoren, die flächig oder entlang Profillinien ausgelegt werden.

In Spezialanwendungen beispielsweise bei Bohrlochmessungen können Schallquellen oder Aufnehmer auch vertikal angeordnet werden (VSP: Vertical Seismic Profiling).

In der Seeseismik sind ebenfalls zwei Methoden eingesetzt:

• Reflexionsseismik findet die stärkste Verbreitung, vor allem bei der küstennahen (offshore) Suche nach Erdöl und Erdgas mit hoher räumlicher Auflösung.
• Refraktionsseismik wird bei speziellen Fragestellungen eingesetzt, seit Ende der 1980er Jahre noch vor allem bei der Erforschung des großskaligen Aufbaus der Erdkruste (bis unterhalb der Mohorovičić-Diskontinuität).

In der Seeseismik wurden früher ebenfalls Sprengungen verwendet, um die nötigen Schallwellen zu erzeugen. Dies war jedoch sehr aufwändig und auch für Meerestiere meist tödlich. Daher werden heute fast ausschließlich so genannte Airguns eingesetzt. Die Messungen erfolgen mit Hydrophonen, die normalerweise an Streamern hinter 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.

Einsatzbereich

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Die Seismik wird bei Fragestellungen zu verschiedenen Tiefenlagen eingesetzt, wobei die Grenzen diffus sind und sich nicht etwa durch grundsätzlich unterschiedliche Messverfahren unterscheiden.

• ultrahochauflösende Seismik: im Ingenieurbereich bis ca. 20 m Tiefe, Stationsabstand 5 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

Literatur

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• Rainer Kind, Xiaohui Yuan: Kollidierende Kontinente. Physik in unserer Zeit 34(5), S. 213 - 217 (2003), ISSN 0031-9252

Geophysik

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