Sejsmika

W sejsmika (również Geoseismik , od starożytnego greckiego σεισμός SEISMOS „[ziemia] wibracje, trzęsienie ziemi”) jest gałęzią stosowanych geofizyki . Obejmuje metody, które badają górną skorupę ziemi za pomocą sztucznie wzbudzonych fal sejsmicznych i przedstawiają je graficznie lub cyfrowo. Rozróżnia się sejsmikę lądową, która jest stosowana na kontynencie , oraz sejsmikę morską , która jest stosowana na powierzchniach wody .

W przeciwieństwie do tego, sejsmologia zajmuje się strukturą głębokiego wnętrza ziemi i badaniami trzęsień ziemi przy użyciu podobnych metod, ale wykorzystujących głównie naturalne źródła sejsmiczne, czyli trzęsienia ziemi .

Metody

W sejsmice rozróżnia się trzy różne metody, które różnią się zasadniczo pod względem pozyskiwania danych, ale przede wszystkim pod względem procesu oceny.

Schematyczne diagramy działania różnych fal sejsmicznych z powiązanymi ścieżkami wiązki . Niebieski: bezpośrednia fala sejsmiczna, zielony: fala odbijana, czerwony: fala odbita podkrytycznie, brązowy: fala odbita w stanie nadkrytycznym

W zastosowaniach specjalnych, na przykład przy pomiarach w odwiertach , źródła dźwięku i / lub czujniki mogą być również ustawione pionowo (VSP: Vertical Seismic Profiling ).

Aby lepiej zbadać struktury geologiczne, wyniki sejsmiki refrakcyjnej są odpowiednio łączone z wynikami sejsmiki refleksyjnej. W przypadku tak zwanych sejsmiki hybrydowej odpowiednie niedociągnięcia jednej metody są kompensowane przez zalety drugiej.

Zdecydowanie najczęściej stosowaną metodą jest sejsmika refleksyjna. Wykorzystywany jest głównie do poszukiwań ropy naftowej i gazu ziemnego z dużą rozdzielczością przestrzenną i dokładnością pozycjonowania. Od około 1990 r. Coraz więcej zagadnień geologiczno-inżynierskich jest rozwiązywanych za pomocą sejsmiki refleksyjnej. Z kolei sejsmika refrakcyjna jest wykorzystywana do zadań specjalnych, od późnych lat 80-tych XX wieku głównie do badań wielkoskalowej struktury skorupy ziemskiej (aż do nieciągłości Mohorovičića ), a także do zastosowań inżynieryjnych i geotechnicznych.

Aplikacje

Sejsmika jest wykorzystywana w następujących obszarach:

  • Badania podstawowe (jak zbudowane jest podziemie)
  • Poszukiwanie i poszukiwanie surowców (ropa naftowa, gaz ziemny, wody gruntowe, termalne i mineralne, materiały budowlane, żwir / piasek / glina itp.)
  • Badania podziemne obiektów inżynierskich (np. Tunele, fundamenty, składowiska , wykrywanie wnęk , elektrownie geotermalne )
  • Analizy zagrożeń dla terenów zanieczyszczonych (np. Rozgraniczenie składowiska, lokalizacja przepływów wód podziemnych)
  • Mapowanie zagrożeń naturalnych (np. Niestabilności zboczy, osuwiska ).

Obszary zastosowań

Sejsmika lądowa

W tak zwanych sejsmiki lądowych , uderzeniami młotka , wagi Drop, wybuchowych kaset, wybuchów ( „wybuchowe sejsmiki”) lub ciężkich samochodów ciężarowych z maszyn wibracyjnych ( vibroseis metoda) w tak zwanych punktach fotografowania służyć jako źródło wzbudzenia . Sygnał jest zwykle rejestrowany za pomocą geofonów , rzadziej sejsmometrów lub czujników przyspieszenia ( akcelerometrów ), które są ustawione wzdłuż linii profilu lub płasko.

Sejsmika

Pomiary sejsmiczne na wolnej powierzchni wody są ogólnie nazywane sejsmikami morskimi . W przeszłości wybuchy były również wywoływane w celu wygenerowania niezbędnych fal dźwiękowych. Było to jednak czasochłonne i niebezpieczne. Dlatego używane są prawie wyłącznie wiatrówki (dziś wiatrówki ). Pomiary wykonuje się za pomocą hydrofonów , które zwykle przeciągane są przez wodę na serpentynach za jednym lub więcej naczyniami pomiarowymi. Streamer to tuba o długości kilku kilometrów, wypełniona kilkuset hydrofonami do rejestracji odbitych fal dźwiękowych.

Strefa przejściowa woda-ląd (strefa przejściowa)

Pomiary można również przeprowadzać na lądzie i na morzu. Na przykład geofony są instalowane na lądzie, a hydrofony są używane w wodzie. W ten sposób możesz pracować na bagnach lub równinach błotnych .

Do zadań specjalnych można również zatopić na dnie morskim tak zwane OBS ( Ocean Bottom Seismometers ), które również rejestrują tam fale dźwiękowe.

  • Rozmieszczenie pulserów i serpentyn na rufie w celu rejestracji profilu geofizycznego

  • Wiatrówka do generowania fal dźwiękowych dla sejsmiki morskiej

  • Wciągarka ze streamerem do rejestrowania odbitych fal

  • Sejsmometr dna oceanicznego OBS w cylindrze ciśnieniowym (otwarty)

Obszar zastosowań

Sejsmika służy do udzielania odpowiedzi na pytania dotyczące różnych głębokości, przy czym granice są rozproszone i nie różnią się ze względu na zasadniczo różne metody pomiarowe.

  • Sejsmika o ultra wysokiej rozdzielczości: w inżynierii i archeometrii do głębokości ok. 20 m, odstępy między stacjami od 5 do 20 cm w sejsmice refleksyjnej, 2 do 3 m do analizy fal powierzchniowych
  • Sejsmika o wysokiej rozdzielczości: do ok. 300 m głębokości, odstępy między stacjami ok. 1 do 3 m
  • Sejsmika „normalna”: do ok. 6 km głębokości, rozstawy stacji do 50 m
  • Sejsmika skorupy ziemskiej: maksymalnie do 100 km głębokości, odległość między stacjami od kilkuset metrów do kilkudziesięciu kilometrów

Wpływ badań sejsmicznych na przyrodę

Eksploatacja źródeł sejsmicznych może być uciążliwa, szkodliwa, aw pewnych okolicznościach również śmiertelna dla zwierząt morskich w ich zlewni ze względu na hałas . Ważnymi parametrami są tutaj widmo częstotliwości i ciśnienie akustyczne źródła sejsmicznego. Różne gatunki zwierząt bardzo różnie reagują na określone widma częstotliwości. Strzały oddawane są zwykle co kilka sekund, poziom ciśnienia akustycznego może dochodzić nawet do 270  dB .

Hałas statków również bardzo przeszkadza zwierzętom.

literatura

  • Hans Berckhemer : Podstawy geofizyki. 2., poprzez i poprawione wydanie. Scientific Book Society, Darmstadt 1997, ISBN 3-534-13696-9 .
  • WM Telford, L. P. Geldart, R. E. Sheriff: Applied Geophysics. Wydanie 2. Cambridge University Press, Cambridge 2010, ISBN 978-0-521-33938-4 (angielski).
  • R. Kirsch, W. Rabbel: Metody sejsmiczne w geofizyce środowiska. W: Martin Beblo (red.): Geofizyka środowiska. Ernst & Sohn Verlag for Architecture and Technical Sciences, Berlin 1997, ISBN 3-433-01541-4 .
  • K. Krammer: Badania skażonych miejsc w dawnych żwirowniach za pomocą sejsmiki refrakcyjnej. W: Martin Beblo (red.): Geofizyka środowiska. Ernst & Sohn Verlag for Architecture and Technical Sciences, Berlin 1997, ISBN 3-433-01541-4 .

linki internetowe

Wikisłownik: seismic  - wyjaśnienia znaczeń, pochodzenie słów, synonimy, tłumaczenia

Indywidualne dowody

  1. ↑ Peter Jaeggi : Noise Hell Ocean - Zanieczyszczenie akustyczne zabija wieloryby. SWR2 Knowledge, 17 października 2008; Skrypt ( RTF ; 13 kB); Audio. (mp3) (Już niedostępny online). Zarchiwizowane od oryginału w dniu 14 września 2012 r . ; Pobrane 18 września 2018 r. (37,3 MB; 26:35 min; brakuje pierwszych dwóch krótkich wypowiedzi).
  2. ↑ science.ORF.at/APA/dpa: Hałas statków zakłóca żerowanie. W: science.orf.at. 10 sierpnia 2016, obejrzano 18 września 2018.