Seismik

Seismik
Refraktionsseismik
Die Refraktionsseismik basiert vereinfacht auf
dem Prinzip, daß ein von einer Anregungsquelle
(z.B. Fallgewicht, Hammer oder Sprengung) zu
einem bestimmten Zeitpunkt ausgesandter
seismischer Impuls von mehreren entlang einer
Linie ausgelegten "Schwingungsmessern"
(Geophone) empfangen und mit einem Registriergerät aufgezeichnet
wird.
Die Bezeichnung "Refraktionsseismik" bringt
zum Ausdruck, daß bei dieser Methode
seismische Wellen verwendet werden, die an
lithologischen Schichtgrenzen gebrochen
worden sind. Je weiter ein Geophon vom
Anregungspunkt entfernt ist, desto mehr Zeit benötigt die seismische
Welle, um dieses zu erreichen. Die Geschwindigkeit, mit der sich die
seismische Welle in einem Medium ausbreitet, ist materialabhängig.
Bei fast jeder Witterung!
Nur Hagel und starker Regen verursachen durch
das Niederprasseln so starke Störungen an den
Schwingungsaufnehmern, daß keine
vernünftigen Meßergebnisse möglich sind.
Magnetik
Die Magnetik basiert vereinfacht auf dem
Prinzip, daß eisenhaltige Objekte oder
Ablagerungen im Untergrund das natürliche
Magnetfeld an der Erdoberfläche verändern.
Geoelektrik
Bei den verschiedenen Verfahren der
Gleichstromgeoelektrik wird dem Untergrund
über zwei Metallsonden, den Elektroden A und
B, zwischen denen sich eine Gleichstromquelle
befindet, ein Strom I zugeführt. Der Stromkreis
wird durch den mehr oder weniger gut leitenden Untergrund
geschlossen. In diesem bildet sich ein Potentialfeld aus, das außer von
der Position der Elektroden und der Form der Erdoberfläche
wesentlich von der Verteilung des spezifischen elektrischen
Widerstandes im Untergrund bestimmt wird. Aus dem Strom I, der
Spannung U und der Geometrie der Elektroden kann der elektrische
Widerstand des Bodens berechnet werden.
Elektromagnetik
Bei der Elektromagnetik wird wie bei
Geoelektrik die Leitfähigkeit des Untergrundes
ermittelt. Für die Messung wird jedoch dem
Boden kein Strom zugeführt, sondern es wird
durch Induktion ein Spannungsfeld im
Untergrund erzeugt (berührungslos). Falls in
der Geoelektrik kein guter Kontakt zwischen
den Sonden und Boden herstellbar ist (Asphalt,
Steinpflaster, Kies etc.), bietet sich die
elektromagnetische Methode als Ersatz an.
Dieses Verfahren wird in der archäologischen
Prospektion für eine schnelle, großflächige Übersichtskartierung der
Leitfähigkeitskontraste oberflächennaher Schichten eingesetzt.
Georadar
Das Georadar ist zur Zeit die modernste und
potentiell leistungsfähigste geophysikalische
Methode zur Erfassung oberflächennaher
Strukturen, v.a. in der archeologischen
Prospektion. Es nützt eine elektromagnetische
Welle als Signalträger.
Ein elektromagnetischer Impuls mit der gewählten Frequenz
(zwischen 1 und 1200 MHz) wird mittels einer Sendeantenne in den
Untergrund abgestrahlt. Er breitet sich im Untergrund mit einer
materialabhängigen Geschwindigkeit aus und wird an den
Grenzflächen einzelner Objekte oder von Schichten unterschiedlicher
physikalischer Eigenschaften (Dielektrizitätskonstante, Leitfähigkeit)
reflektiert.
Das an die Oberfläche zurückkehrende
elektromagnetische Signal wird von einer
Empfängerantenne erfaßt und digital
aufgezeichnet. Die Veränderungen der
Signalform (Amplitude und Frequenz) erlauben
Rückschlüsse auf die physikalischen
Eigenschaften der durchstrahlten Medien wie ihre
Mineralzusammensetzung, Feuchtigkeit, Porosität etc. Die Laufzeit
des Signals ist proportional zu der Entfernung der Grenzfläche oder
des Objektes.
Im wesentlichen beeinflussen
folgende Faktoren die Ausbreitung
der elektromagnetischen Wellen:
1. Dielektrizitätskonstante des
Mediums
2. elektrische Leitfähigkeit des
Mediums
3. Antennenabstrahlcharakteristik
4. Frequenz des Impulses
Siehe: bodenradar.html
Tomographie
Bei der Tomographie handelt es sich um eine
seismische Durchschallung von Bohrloch zu
Bohrloch.
Es werden dabei mittels
hydraulischem Scherwellenhammer in einem
Bohrloch seismische Schwingungen angeregt,
während im benachbarten Bohrloch mehrere
Geophone die Schwingungen empfangen.
Die Laufzeit der Schwingungen zwischen den
Bohrlöchern gibt Aufschluß über die
Beschaffenheit des Untergrundes.
Im Tunnel kann auch mit dem Radar eine Tomographie wie beim Arzt
durchgeführt werden. Dabei wird in einem Stollen das Radarsignal
gesendet und im benachbarten Stollen empfangen.