Logo Land Hessen

Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie

Bei der refraktionsseismischen Methode wird die Verteilung der seismischen Geschwindigkeiten im Untergrund ermittelt. Bei den üblichen Verfahren werden dabei die durch eine Erschütterungsquelle (Fallgewicht, Explosion) erzeugten Kompressionswellen verwendet. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der seismischen Wellen ist durch die elastischen Eigenschaften und die Dichte des Gesteins bestimmt und erlaubt so in begrenztem Umfang Rückschlüsse auf das Material. Im Allgemeinen ist die seismische Geschwindigkeit umso höher, je kompakter oder fester ein Material ist. Geklüftetes oder vergrustes Gestein unterscheidet sich so von ungestörtem durch eine erniedrigte Geschwindigkeit.
Die Beobachtung seismischer Wellen erfolgt mit erschütterungsempfindlichen Seismometern (Geophonen) auf Profilen. Sie werden mit einer Messapparatur aufgezeichnet und anhand der Laufzeiten von der Erschütterungsquelle zu den Geophonstandorten wird auf die Tiefenlage von Refraktoren und die zugehörigen Ausbreitungsgeschwindigkeiten geschlossen. Refraktoren sind Schichtgrenzen, an denen die Geschwindigkeit sprunghaft mit der Tiefe ansteigt, nur in diesem Fall bildet sich eine geführte (refraktierte) Welle aus, die Energie zur Oberfläche zurückstrahlt und somit beobachtbar ist.

Das Beispiel zeigt die Registrierung eines 15-kg-Fallgewichts an 12 Geophonen in Entfernungen zwischen 5 und 115 m. Das erste Signal trifft bei Spur 1 bei 30 ms, bei Spur 12 bei ca. 70 ms Laufzeit ein.

DEKORP

Im Rahmen des Deutschen Kontinentalen Reflexionsseismischen Programmes (DEKORP) wurden in den Jahren 1984 bis 1990 drei große reflexionsseismische Profiltraversen (mit den Teilprofilen: DEKORP’84-2S und ‘86-2N; DEKORP’88-9N; DEKORP’90-3A und ’90-3B) in Hessen gemessen. Ziel der damaligen Messungen war der tiefe Untergrund bis in 20-30 km Tiefe und darüber hinaus. Der Schwerpunkt des DEKORP-Projektes lag damit nicht auf dem für technische Anwendungen interessanten Tiefenbereich bis ca. 6 km. Dieser ist aus heutiger Sicht für vielfältige Nutzungsmöglichkeiten jedoch von großem Interesse (u.a. mitteltiefe und tiefe Geothermievorhaben). Die DEKORP-Profile decken ca. 450 km auf hessischem Gebiet ab und kreuzen dabei größtenteils Gebiete, über die nur eine ungenügende Datenlage den mitteltiefen Untergrund betreffend vorliegt. Um diese Wissenslücken zu schließen bzw. zu verringern, wurde eine Reprozessierung der DEKORP-Krustenseismiklinien als Auftragsarbeit vom HLNUG an die Firma DMT Petrologic vergeben. Das GeoForschungsZentrum Potsdam stellte die Rohdaten und zugehörigen Metainformationen zur Verfügung und begleitete das Reprozessing fachlich. Vor dem Hintergrund, dass sich die heutigen Bearbeitungs- und Auswertemethoden im Vergleich zu 1990 um ein Vielfaches verbessert haben, wurde eine State-of-the-Art Neubearbeitung mit folgenden zusätzlichen Prozessierungsschritten für alle Profile durchgeführt: CRS- statt CDP-Stapelung, Tauchwellen-Tomografie und Prestack-Tiefenmigration.

Für das Rheingraben-Profil DEKORP’88-9N wurden zusätzlich Attributanalysen (RMS-Amplitude, Momentanfrequenz und -phase, Q-Faktor und andere) durchgeführt, um deren potenzielle Zusatzerkenntnisse auch für 2D-Krustenseismik zu untersuchen. Für die Teilprofile DEKORP’90-3A und DEKORP’90-3B wurden im Rahmen der Akquisition neben den Hauptlinien auch etliche kurze Querprofile registriert, um zusätzlich Informationen zu Out-of-Plane Reflexionen zu erhalten. Für diese Profile wurde ebenfalls eine Neubearbeitung durchgeführt.

Ziel der Reprozessierung war es, eine verbesserte Datenlage im Bereich bis 6 km Tiefe zu erlangen, um verlässliche Aussagen über den Verlauf von Störungen und geologischen Strukturen treffen zu können. Als ein Beispielergebnis gilt die Tiefensektion des Profils DEKORP’88-9N.