Was ist seismische Brechung?
Die Methode der geologischen Profilerstellung, die als seismische Brechung bezeichnet wird, misst die Zeit, die seismische Wellen oder Strahlen benötigen, um sich durch den Boden zu bewegen, auf das Grundgestein zu treffen und zurück an die Oberfläche zu prallen. Diese in der Geophysik verwendete Methode ist am genauesten, wenn Tiefen von weniger als 30 Metern erfasst werden. Die seismische Brechung misst nicht nur die Tiefe des Grundgesteins, sondern gibt auch Auskunft über die Gesteinsqualität und -festigkeit.
Seismische Wellen sind eine Art von Kraftenergie, die sich durch die Erde bewegt. Diese Wellen können auf natürliche Weise wie bei Erdbeben oder durch künstliche Methoden wie Explosionen erzeugt werden. Kleine seismische Wellen können erzeugt werden, indem ein Schuss auf den Boden abgegeben oder etwas Schweres auf den Boden geworfen wird. Wenn der Boden bebt oder vibriert, liegt das an einer seismischen Welle.
Bei der seismischen Brechung wird Energie von der Oberfläche in die Erde geschossen, normalerweise durch von einer Schrotflinte abgefeuerte Rohlinge, ein auf den Boden gefallenes Gewicht, einen kleinen Sprengstoff oder mit einem Hammer auf eine Platte. Die Wellen bewegen sich in den Boden und werden dann entlang des Grundgesteins seitlich gebrochen, bevor sie wieder an die Oberfläche zurückprallen. Eine Reihe von Geophonen, die in einer geraden Linie entlang des zu testenden Bereichs angeordnet sind, zeichnen die Wellen auf, wenn sie die Oberfläche wieder erreichen.
Geophone sind kleine Metallzylinder, die ungefähr die Form einer Batterie haben, obwohl sie in verschiedenen Größen erhältlich sind. Im Inneren des Zylinders befindet sich eine Spule, die an einer Feder hängt. Auf beiden Seiten der Spule befinden sich Magnete. Wenn die seismischen Wellen die Bodenschwingung verursachen, bewegt sich die Spule durch das Magnetfeld und die Energie der Welle kann gemessen werden. Computer werden häufig verwendet, um die von Geophonen empfangenen Daten zu analysieren, und es werden Diagramme erstellt, in denen die Fahrzeiten gegen die Entfernung aufgetragen sind, um die Geschwindigkeiten zu berechnen.
Geschwindigkeiten geben Auskunft über die Art des Materials unter der Erdoberfläche, da sich eine Welle mit unterschiedlicher Geschwindigkeit durch verschiedene Erdtypen bewegt. Beispielsweise bewegt sich eine seismische Welle mit einer anderen Geschwindigkeit durch Ton als durch Sand. Deshalb können Geophysiker Informationen über die Materialien zwischen der Oberfläche und dem Grundgestein sammeln.
Seismische Brechung sollte nicht mit seismischer Reflexion verwechselt werden. Obwohl bei der seismischen Reflexion viele der gleichen Testmethoden angewendet werden, werden Bilder des Grundgesteins durch die Wellen erfasst, die einfach vom Grundgestein zurückprallen oder reflektiert werden, anstatt sich in verschiedenen Winkeln zu zerstreuen. Im Gegensatz zur seismischen Brechung kann die seismische Reflexion keine Informationen über die Dicke des Materials oder die Geschwindigkeit der Strahlen liefern. Es wird am besten in Meeresumgebungen verwendet, in denen die seismische Brechung unzuverlässig ist.