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Ausbreitungsgeschwindigkeit (Seismik)

Mittlere Ausbreitungsgeschwindigkeit seismischer Wellen in der festen Erde (schwarz: P-Wellen, grau: S-Wellen). Quelle: Wikiwand.
Seismische Ausbreitungsgeschwindigkeiten bis -5.000 m Tiefe an einem Geothermiestandort. Quelle: Bestec.

In der Seismik sind die Ausbreitungsgeschwindigkeiten die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der seismischen Wellen im jeweiligen Medium. Sie sind zusätzlich vom Wellentyp (P-Wellen, S-Wellen, Oberflächenwellen) abhängig. 

Ausbreitungsgeschwindigkeiten sind zudem frequenzabhängig (Dispersion), wobei zwischen einer stofflichen Dispersion und einer geometrischen Dispersion zu unterscheiden ist. Geometrische Dispersion tritt immer auf, wenn geologische Strukturen wie Schichtmächtigkeiten kleiner oder in der Größenordnung der Wellenlängen sind.

Die stoffliche Dispersion ist physikalisch mit der Absorption verknüpft, die durch den Absorpionskoeffizienten bzw. durch die 'Güte' Q beschrieben wird. Bei einer linearen Frequenzabhängigkeit des Absorptionskoeffizienten ist Q konstant (constand Q material).

Die Dispersion wird durch Dispersionskurven (Ausbreitungsgeschwindigkeit / Frequenz) beschrieben.

Wozu werden Ausbreitungsgeschwindigkeiten gebraucht?

Explorationsseismik

In der Explorationsseismik werden Ausbreitungsgeschwindigkeiten im Zuge des Processing in vielfacher Weise gebraucht. Vielfach ist es nur eine Rechengröße mit der Dimension einer Geschwindigkeit [m s-1]. Beispiele sind 'Stapelgeschwindigkeit' und 'Migrationsgeschwindigkeit'. Diese Größen werden oft aus den Daten selbst gewonnen: Geschwindigkeitsanalysen. Offensichtlicher ist die Umrechnung von Laufzeiten (TWT, two way travel time) in Tiefen bzw. von Zeitsektionen in Tiefensektionen.

Seismologie

In der Seismologie werden Ausbreitungsgeschwindigkeit hauptsächlich zur Lokalisierung der Bebenherde gebraucht. Ungenaue Kenntnis der Geschwindigkeiten kann zu erheblichen Ortungsfehlern führen, insbesondere bei den Herdtiefen. Fehler bei der Lokalisierung setzen sich als Fehler bei den Magnitudenbestimmungen fort.

zuletzt bearbeitet April 2020