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Passive Seismik

Kartierung von Störungen durch Lokation von Herden seismischer Ereignisse

Die Passive Seismik ist die Aufzeichnung und Auswertung einer Vielzahl kleiner seismischer Ereignisse, die entweder natürlich oder bei der Nutzung unterirdischen Raums beispielsweise beim Bergbau entstehen. Diese Aufzeichnungen werden benutzt zur

Passive Seismik liefert in der Regel ein zeitabhängiges Bild der extrahierten Größen. Ist also im Wesentlichen eine 4D-Seismik.

Ambient noise interferometry

Neben Erdbeben (Nahbeben, Fernbeben) kommen auch andere natürliche oder menschgemachte Erschütterungs-Quellen in Frage und können passiv-seismisch genutzt werden. Diese werden in der Regel als Bodenunruhe, noise oder ambient noise zusammengefasst. Eine Auswertemethode ist z.B. 'ambient noise interferometry'. Hierbei kann durch ein Korrelationsverfahren jeder Erschütterungsempfänger in eine virtuelle Quelle umgewandelt werden, von der dann die seismischen Wellen ausgehen. Eine Sonderform der ambient noise interferometry ist die 'drill-bit-noise seismic'.

Anwendung in der Geothermie

In der Geothermie, wird passive Seismik zur Frackkartierung eingesetzt und zur Beobachtung des Reservoirverhaltens während der Produktion. Zur Aufzeichnung ist ein spezielles passiv-seismisches Netz notwendig. Siehe hierzu auch die Richtlinie GTV 1101. Um ausreichend hochfrequente Signale zu erhalten müssen die Seismometer oft in Bohrungen (Lauschbohrungen) untergebracht werden.

Das

Processing

bzw. die Auswertung kann in der passiven Seismik eher seismologisch oder eher seismisch sein:

  • Bei der seismologischen Auswertung werden die Herde lokalisiert und beschrieben. Die zeitliche Entwicklung wird in Relation zur Entwicklung des Reservoirs gesehen.
  • Bei der seismischen Auswertung sind die Beben Wellenquellen, die wie künstliche Quellen behandelt werden. Die erzeugten Wellen können dann z.B. analog zur üblichen Reflexionsseismik bearbeitet werden.
  • Bis zu einem gewissen Grad eine Kombination beider Ansätze ist die oft benutzte simultane Inversion (simultaneous inversion) von Herd und Geschwindigkeitsverteilung.
  • Seismische Signale (auch von Fernbeben) können tomographisch ausgewertet werden, da sie auf ihrem Weg vom (weit entfernten) Bebenherd zu den Empfängerstationen auf dem letzten Wegabschnitt durch das geothermische Reservoir auswertbare Veränderungen erfahren.
  • Eine Variante der vorgenannten Methode ist die Oberflächenwellen-Tomographie.
  • Für die 'ambient noise interferometry' gibt es unterschiedliche Anwendungen auch in der Geothermie. Die drill-bit-noise Variante hat besonders bei der Exploration im Kristallin eine Bedeutung.

Der Gegensatz zur Passiven Seismik ist die Aktive Seismik, bei der künstliche Quellen (Sprengungen, Vibratoren) verwendet werden.

Anwendung in der Geothermie

  • Anwendung, die auf lokalen Ereignissen aufbauen: Mikenroerdbeben oder
  • auf Fernbeben (Teleseismische Signale).
  • Auch 'ambient noise interferometry' wurde als Explorationsmethode in der Geothermie beschrieben.

Daten Akquisition

Die Daten werden mit einem Netzt seismologischer Stationen erfasst (GTV 1101) das entweder permanent oder vorübergehend installiert sein kann. Die Aufzeichnungsdauer kann Tage aber auch Jahre dauern.

Literatur

Foulger, G.: Geothermal exploration and reservoir monitoring using earthquakes and the passive seismic method. In: Geothermics Nummer 11 (4) (1982), S. 259-268 

Keck, R. G. andWithers, R. J.: A field demonstration of hydraulic fracturing for solid waste injection with real-time passive seismic monitoring. In: Proc 1994 Soc Petro Eng Annu Tech Conf. New Orleans Nummer Paper 28495 (1994) 

Putra KUSUMA, Widya UTAMA, Makky JAYA : Application of Ensemble Empirical Mode Decomposition for Noise Reduction of Passive Seismic Signals to Identify Hydrothermal Activity Signals Characteristic, Case Study: Mt. Lamongan, East Java - Indonesia , World Geothermal Congress 2015)

Piccinini, Saccorotti, Mazzarini, Zupo, Capello, Musumeci, Cauchie, Chiarabba : Passive Seismological Inspection of a Geothermal Field: The GAPSS Experiment, European Geothermal Conference (2013)

Elmar Rothert and Stefan Baisch : Passive Seismic Monitoring: Mapping Enhanced Fracture Permeability , World Geothermal Congress  (2013)

Yu. Kugaenko, V. Saltykov, V. Sinitsyn, V. Chebrov : Passive Seismic Monitoring in Hydrothermal Field: Seismic Emission Tomography , World Geothermal Congress  (2013)

Pullammanappallil, Satish; Honjas, William; Unruh, Jeffrey; Monastero, Francis : Active and Passive Seismic Investigations in the Coso Geothermal Field, Eastern California , Geothermal Resources Council Transactions  (2004)

Jarpe, S. P.; Kasameyer, P. W.; Johnston, C. : Passive Seismic Monitoring of a Flow Test in the Salton Sea Geothermal Field , Geothermal Resources Council Transactions (1989)

Nicholl, John J.; Lange, Arthur L. : Passive Seismic Results near the Tuscarora Prospect, Nevada , Geothermal Resources Council Transactions (1981)

Bassin, C., Laske, G., and Masters, G: The Current Limits of Res- olution for Surface Wave Tomography in North America. In: Trans. Amer. Geophys. Union, Nummer 81 (2000) 

Batini, F., Fiordelisi, A., Graziano, F., and Toksöz, M.N.: Earth- quake Tomography in the Larderello Geothermal Area. In: Proceed- ings of the World Geothermal Congress, Florence, Italy (1995), S. 817-820 

Evans, J.R., Eberhart-Phillips, D., Thurber, C.H.: User\'s Manual for Simulps12 for maging Vp and Vp/Vs: A Derivative of the “Thurber” Tomographic Inversion Simul3 for Local Earthquakes and Explosions. 94-431. Aufl. U. S.Geological Survey , 1994 

Kissling, E., Ellsworth, W.L., Eberhart-Phillips, D., Kradolfer, U: Initial reference models in local earthquake tomography. In: Journal of Geophysical Research Nummer 99 (B10) (1994), S. 19635–19646 

Koulakov, I., Yudistira, T., Luehr, B.-G., Wandono: P, S velocity and Vp/Vs ratio beneath the Toba caldera complex (northern Sumatra) from local earthquake tomography. In: Geophysical Journal International Nummer 177 (3) (2009), S. 1121–1139 

Orfanos, C., Leontarakis, K., Lois, A.,Polychronopoulou, K., Martakis N.,: Automatic passive seismic data processing with no prior information: the contribution of surface wave tomography. In: First Break Nummer 34 (2016), S. 75-84 

Stankiewicz, J., Ryberg, T., Haberland, C., Fauzi, Natawidjaja, D.: Lake Toba volcano magma chamber imaged by ambient seismic noise tomography. In: Geophysical Research Letters Nummer 37 (17) (2010), S. L17306 

Toomey, D.R., Foulger, G.R.: Tomographic inversion of local earthquake data from the Hengill–Grensdalur Central Volcano Complex, Iceland. In: Journal of Geophysical Research Nummer 94 (B12) (1989), S. 17497–17510 

Weitere Literatur unter Literaturdatenbank und/oder Konferenzdatenbank.   

Weblinks

http://en.wikipedia.org/wiki/Passive_seismic

http://en.openei.org/wiki/Passive_Seismic_Techniques