Bundesverband Geothermie: Longitudinalwelle

Bei den P-Wellen oder Primärwellen schwingendie Partikel in Ausbreitungsrichtung (Longitudinalwelle). Diese Wellen können sich in festen Körpern, Flüssigkeiten und Gasen ausbreiten. Es handelt sich dabei um Verdichtungswellen (auch Druck- oder Kompressionswellen). Ein alltägliches Beispiel für Verdichtungswellen ist der Schall in der Luft oder im Wasser. Die P-Wellen können sich in festen Gesteinen, aber auch in Flüssigkeiten wie Wasser oder den quasi flüssigen Teilen des Erdinneren ausbreiten. Wie bei Schallwellen in der Luft werden hier die Teilchen im Boden geschoben und gezogen, wobei die Bewegung in Ausbreitungsrichtung der Welle erfolgt. Siehe auch Wellentyp.

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der P-Wellen (v_p) lässt sich mit folgender Formel berechnen:

Obwohl die Dichte innerhalb der Erde mit der Tiefe ansteigt, wird dieser Effekt in der obigen Formel durch ein stärkeres Ansteigen von K und μ überkompensiert, so dass man im Allgemeinen ein Ansteigen der Geschwindigkeit der P-Wellen mit der Tiefe beobachtet.

In der Erdkruste liegt die Geschwindigkeit der P-Wellen zwischen 5000 bis 7000 m/s (zum Vergleich: Schallgeschwindigkeit in Luft ca. 340 m/s, in Granit ca. 5000 m/s, in Wasser ca. 1500 m/s) und über 8000 m/s in Erdmantel und Erdkern.

Bedeutung in der Geothermie

Seismische Exploration

Die seismische Exploration ist vorwiegend eine P-Wellen-Exploration, auch in der Geothermie. Nur selten, und meist zu Forschungzwecken, werden andere Wellenarten, wie S-Wellen, mit herangezogen. Eine Ausnahme ist die AVO-Analyse, bei der S-Wellen-Informationen aus P-Wellen-Daten gewonnen werden.

Seismologie

In der Seismologie, also bei der Betrachtung von Erdbeben, spielen, insbesondere bei der Abschätzung einer Schadenswirkung, P-Wellen gegenüber S-Wellen und Oberflächenwellen meist eine untergeordnete Rolle. Bei sehr kleinen Epizentralentfernungen, wie sie in der Geothermie häufig sind, können allerdings auch die P-Wellen zu den größten Amplituden führen.