Refraktionsseismik

Mit der refraktionsseismischen Messmethode werden seismische Wellen aufgezeichnet, die sich entlang von geologischen Grenzflächen oder als sogenannte Tauchwellen horizontal durch Gesteinsschichten ausbreiten. Die Aufzeichnung der seismischen Signale, die mit kontrollierten Quellen erzeugt werden, geschieht entlang von profilweise ausgelegten Seismometern an Land bzw. Ozeanbodenseismometern im Ozean. Obwohl diese Methode prinzipiell auch für oberflächennahe Untersuchungen angewandt wird, setzen wir sie primär für die Untersuchung der tiefen Erdkruste, der Kruste-Mantel-Grenze und des obersten Erdmantels ein. Weitwinkelreflexionen, die in großen Entfernungen von der Quelle aufgenommen werden, sind ein wichtiger Bestandteil des gewonnenen Datensatzes. Geophysiker benutzen auch häufig die Abkürzung WARRP (engl.: wide-angle reflection / refraction profiling) für diese Technik. Der Vorteil dieser WARRP-Technik ist, dass die Inversion bzw. Modellierung der Daten zu recht genauen Geschwindigkeitstiefen-Sektionen des Untergrundes führen, während die Auflösung der feinen Strukturen relativ ungenau bleibt. Von daher werden die beiden Methoden der Reflexionsseismik und der Refraktionsseismik häufig in einem Messgebiet kombiniert.

Beispiel einer refraktionsseismischen Aufnahme eines Ozeanbodenseismometers (OBS) mit Laufzeiten, die zur besseren Darstellung mit 8 km/s reduziert sind (oben), mit identifizierten Laufzeitphasen (Mitte) und mit einem Krustenschnitt mit modellierten Strahlen der identifizierten Laufzeitenphasen (unten). Pc1 und Pc3 sind refraktierte Phasen aus der mittleren und unteren Kruste, während es sich bei PmP um die Phase einer Weitwinkelreflexion von der Kruste-Mantel-Grenze (Moho-Diskontinuität) handelt. Mit Entfernung ist der Abstand vom OBS zu der bewegten seismischen Quelle entlang des Profils gemeint.