Fünfte Unterrichtsstufe

Einführendes Lesen

(Sprechaufgaben zum Text 24 auf der Seite 9 )

24. Seismische Erkundung

Ein Gefäß mit Quecksilber, ein Sehrohr und Spengstoff, diese drei Gegenstände

legten den Grundstein zur seismischen Erkundung. Im Jahre 1851 zündete R.Mallé eine Pulverladung und beobachtete durch ein Sehrohr die Schwingungen auf einer Quecksilberfläche. 37 Jahre später überprüfte I. Schmidt diese Versuche und begriff: Für den Lauf elastischer Wellen zwischen dem Explosionspunkt und dem Seismographen kann man eine Laufzeitkurve zeichnen. Sie zeigt die Ausbreitung der Welle zu jedem beliebigen Zeitpunkt.

Eine Explosion! Die sich nach allen Seiten ausbreitenden elastischen Erschütterungswellen dringen auch nach unten in die Erde ein: Dort lagern zahlreiche Schichten. An den Schichtgrenzen werden die Wellen reflektiert und kehren dann zu den Seismographen an der Erdoberfläche zurück. Das ist die Methode der reflektierten Wellen, Reflexionsseismik genannt.

Wenn Sie sich vor Augen führen, wie man mit Hilfe von Echoloten die Tiefe von Meeren mißt oder Funkortung zur Messung von Entfernungen verwendet, dann werden Sie verstehen, was Reflexionsseismik ist. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit elastischer Wellen in verschiedenen Gesteinen war schon früher bekannt. Die Zeit ihres Laufes bis zur Rückkehr zu messen ist nicht schwer.

Das heißt, man kann somit auch die Entfernung bis zu der Schichtgrenze messen, an der die Welle reflektieret wurde.

In der seismischen Erkundung ist freilich alles noch etwas komplizierter. Die Gesteine können sehr ungleichmäßig in den Tiefen lagern. Deshalb registrieren die Seismographen zugleich reflektierte Wellen von verschiedenen Schichtgrenzen.

Es gibt noch eine weitere wichtige Methode der seismischen Erkundung, das ist die Methode der gebrochenen Wellen, Refraktionsseismik genannt. Die in die Erde laufenden Wellen werden an den Schichtgrenzen nicht nur reflektiert, sondern auch gebrochen in die tieferen Schichten geleitet. Treffen die Wellen unter dem sogenannten kritischen Winkel auf eine Schichtgrenze, dann gleiten sie längs dieser Grenze. Dabei werden unter dem gleichen Winkel Wellen zur Erdoberfläche zurückgesandt.

Das refraktionsseismische Verfahren wendet man vor allem dann an, wenn es gilt, Relief und Tiefenlagerung eines festen unterirdischen Fundaments zu studieren. Die Reflexionsseismik eignet sich besser zur Erfassung des detaillierten Strukturbaues der Sedimentschichten mit den in ihnen lagernden Öl- und Gaslagerstätten. Deshalb entfällt der Hauptteil der Erkundungsarbeiten zur Suche nach Erdölstrukturen auf die reflexionsseismische Methodik. Sowjetische Wissenschaftler haben auch noch andere Methoden entwickelt, z.B. die KMgW oder Korrelationsmethode gebrochener Wellen. Diese Methode gestattet es nicht nur, die gebrochenen Wellen der ersten festen Grenzfläche zu erfassen, sondern man erfaßt auch die gebrochenen Wellen tieferer Horizonte. Die KMgW dient damit zur Erforschung des gesamten Tiefenbereiches der Erdkruste, d.h. Tiefen bis über 30 Kilometer.

Die schwingende Masse des ersten Seismographen von Emil Wiechert (1861-1928),eines Gerätes, das dazu bestimmt war, seismische Wellen zu registrieren, wog zehn Tonnen. Es wurde im vorigen Jahrhundert gebaut. Ein modernes Geophon wiegt 60 bis 100Gramm. Sie sehen – das ist ein hunderttausendfacher Unterschied. Die vom Geophon empfangenen Schwingungen werden nach ihrer Verstärkung auf einen laufenden Fotofilm registriert. Seit einigen Jahren verwendet man auch das Magnetband zur Aufzeichnung der seismischen Wellen. Jetzt kann man die Signale aus dem Erdinneren “konservieren” wie etwa die zärtlichen Walzerklänge von Strauß. Noch ein Detail des Fortschritts. Als Quelle für die Erzeugung der elastischen Wellen dient in erster Linie immer noch Sprengstoff. Schwierig, ihn durch irgend etwas anderes zu ersetzen. Bei einer anderen Form der Energieanregung verwendet man Gasexplosionen. Dieses Verfahren ist besonders bei der seismischen Erkundung auf dem Meer sehr praktisch.

Später stellte man einen großen Elektrovibrator auf einen Raupenschlepper. Er erzeugt Wellen einer bestimmten Freguenz. Die aus der Tiefe zurückkehrenden Wellen werden mit einem Wellenkorrelator aufgelöst und interpretiert.