Fault exploration
Das detektieren von Störungen ist für eine Vielzahl an geologischen oder geotechnischen Fragestellungen wie etwa beim Brunnenbau, Geothermie oder bei der Beurteilung von Bergschäden relevant. Für die Detektion von Störungen können verschiedene geophysikalische Methoden eingesetzt werden. Je nach Qualität der Vorinformationen und Fragestellung werden bei unseren Messungen Geoelektrik, TDEM und Seismik eingesetzt. Bei der Geoelektrik und TDEM können schnell größere Flächen vermessen werden um sich einen Überblick über das Störungssystem zu verschaffen. Störungen von denen zumindest grob Lage und Ausrichtung bekannt sind, z.B. aus geologischen Karten, können mithilfe von Seismikprofilen sehr genau bis zu einer großen Tiefe kartiert werden.
Grundlage aller seismischen Messungen ist die gezielte Anregung elastischer Wellen zur Durchschallung des Untergrundes. Die Aufzeichnung der aus dem Untergrund an die Erdoberfläche zurückkehrenden seismischen Wellen – das seismische Echo – lässt Rückschlüsse auf den strukturellen und lithologischen Aufbau der Gesteinsschichten im Untergrund zu. So werden seismische Wellen an Grenzflächen im Untergrund, wie sie bei einem Wechsel einer Gesteinsart, einer Störungsfläche oder auch anthropogenen Einlagerungen im Erdreich (z. B. Tanks, Fundamenten, etc.) auftreten, reflektiert, gebeugt oder gestreut. Da die Ausbreitungsgeschwindigkeit seismischer Wellen materialspezifisch ist, kann über eine Bestimmung der seismischen Wellengeschwindigkeiten im Untergrund und eine Messung der Laufzeiten z. B. reflektierter seismischer Welleneinsätze ein Untergrundmodell erstellt werden, das die Struktur und das Material der geologischen Schichten widerspiegelt (s. Abb. 1).
Bei einer seismischen Feldmessung wird seismische Energie mit seismischen Quellen (z. B. Sprengstoff, Fallgewicht, Vibrator) angeregt und das seismische Echo aus dem Untergrund gleichzeitig von vielen Erschütterungsaufnehmern (Geophonen) aufgezeichnet, die entlang einer projektierten Trasse im Gelände angeordnet sind (s. Abb. 2). Dieser Vorgang wird nacheinander mehrmals ausgeführt, wobei jedes Mal Anregungspunkt und Geophonauslage entlang der Trasse im Feld um einen bestimmten Betrag versetzt werden. Auf diese Weise können beliebig lange Profile im Gelände „seismisch“ erfasst werden. Die Aufzeichnungen der einzelnen Geophone, die Seismogramme, werden zu seismischen Sektionen zusammengefasst und so aufbereitet und dargestellt, dass sie sich wie ein Abbild des Untergrundes lesen lassen.
Das Verfahren kann Informationen über Auflockerungszonen, bzw. Klüfte, sowie erhöhte Feuchtigkeit liefern, da ein hoher Wassergehalt in der Auflockerungszone die Ausbreitungsgeschwindigkeit seismischer Wellen reduziert. So können mögliche störungsbedingte Unterschiede abgebildet werden.
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