Die Technik

Im Rahmen der 3D-Seismik wurden verschiedene technische Einrichtungen eingesetzt. Vom Vibrationsfahrzeug bis zum Geophon stellen wir Ihnen an dieser Stelle die wichtigsten Techniken im Detail vor.

Die Vibrationsfahrzeuge

Die seismischen Wellen wurden in den überwiegenden Fällen mit Hilfe von Vibrationsfahrzeugen erzeugt. Bei rund 82 Prozent der Anregungspunkte kamen diese zum Einsatz. Dies entsprach rund 29.800 Anregungspunkten. Die Vibrationsfahrzeuge wogen rund 24 Tonnen und verfügten über eine absenkbare rund 2,5 Quadratmeter große Bodenplatte. Die Absenkung erfolgte an jedem Anregungspunkt. Anschließend wurde ein sechzig Sekunden langes Vibrationssignal ausgesendet. In der Nähe von erschütterungsempfindlichen Bauten, wie zum Beispiel denkmalgeschützten Gebäuden wurde die Kraft reduziert. Gleichzeitig konnten bis zu vier Vibrationsfahrzeuge an unterschiedlichen Stellen des Messnetzes eingesetzt werden.

Ausschließlich den Vibrationsfahrzeugen war es gestattet, Straßen und Wege zu verlassen. Auf unbefestigten Wegen galt für alle Fahrzeuge des Messtrupps eine Höchstgeschwindigkeit von maximal 20 Kilometern pro Stunde. Die Vibrationsfahrzeuge waren mit Niederdruckreifen ausgestattet, um Schäden an land- und forstwirtschaftlich genutzten Flächen so gering wie möglich zu halten. Die Reifenbreite betrug mindestens 71 Zentimeter. Schließlich galt es auch Lärmbelästigungen durch die Fahrzeuge zu vermeiden. In einem Abstand von zehn Metern durfte der Lärmpegel daher maximal 87 Dezibel erreichen. Vergleichbare Lautstärken werden zum Beispiel durch Rasenmäher oder Föne erreicht.

Der Einsatz von Sprengmitteln

In Gebieten, die mit den Vibrationsfahrzeugen nicht befahren werden konnten, wurden die seismischen Wellen mit Hilfe von kleinen Sprengungen erzeugt. Nach den Planungen sollten Sprengungen an rund 15 Prozent der zu untersuchenden Fläche, insbesondere in den Waldgebieten, zum Einsatz kommen. Insgesamt wurden 6.364 Sprengungen realisiert. Die Sprengungen wurden in extra gesetzten Bohrlöchern erzeugt. Diese wurden in einem Trockenbohrverfahren erstellt, temporär verrohrt, wenige Tage vor der geplanten Anregung mit Sprengstoff beladen, gesichert und mit Bentonit verschlossen. Die Bohrlöcher waren in der Regel sechs bis fünfzehn Meter tief und beinhalteten maximal 1 Kilogramm Sprengstoff. Waren Bohrungen in der gewünschten Tiefe aus geologischen Gründen nicht möglich, konnten auch zwei flachere Bohrlöcher erstellt werden. Doch auch diese mussten mindestens zwei Meter tief in die Erde reichen, wobei die Menge des Sprengstoffs für die seismische Anregung reduziert wurde.

Beschleunigtes Fallgewicht

Eine dritte Möglichkeit zur Erzeugung seismischer Wellen stellten beschleunigte Fallgewichte dar. Diese kamen nicht im Rahmen der eigentlichen 3D-Seismik zum Einsatz, sondern nur bei den sogenannten Nahlinien. Diese refraktionsseismischen Messungen auf kurzen Profilen sollten detaillierte Informationen über Wellenausbreitungsgeschwindigkeiten und Tiefen der oberflächennahen Schichten liefern.

Die Empfangsstationen

Um die reflektierten seismischen Wellen aufzufangen, wurden Geophone eingesetzt. Diese kamen an 44.677 Empfangspunkten des Messnetzes zum Einsatz. Es wurden Geophone mit einer Eigenfrequenz von 5 Hertz eingesetzt. Die Abtastrate bei der Digitalisierung der registrierten seismischen Daten betrug eine Millisekunde. Frühere Planungen gingen davon aus, dass die Datenübertragung von den Geophonen zu einem zentral im Messgebiet positionierten Messwagen mit Hilfe von Kabeln erfolgen sollte. Durch den technischen Fortschritt war es jedoch möglich, gänzlich auf die Kabel zur Datenübertagung zu verzichten. Die registrierten seismischen Daten wurden in der Empfangsstation gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt ausgelesen. Die Überprüfung der Funktionsfähigkeit (Abfragen der sog. Metadaten) erfolgte mittels Bluetooth-Schnittstelle. Um den reibungslosen Betrieb der Geophone zu gewährleisten, wurden alle Stationen innerhalb von drei Tagen mindestens einmal auf ihre Funktionsfähigkeit und die Einhaltung der technischen Spezifikationen geprüft. Diese Prüfung erfolgte ebenfalls kabellos über eine Bluetooth-Schnittstelle. Jede Empfangsstation bestand aus einem Geophon, einem Analog-Digital-Wandler, einer Speichereinheit, einem Akku, einem GPS-Empfänger. Die eigentlichen seismischen Daten wurden im Datenzentrum in sogenannten Racks, wo Daten von mehreren Dutzend Geophonen gleichzeitige kopiert wurden, übertragen und gesichert.

Neben den Geophonen an der Tagesoberfläche wurden im Rahmen von gesonderten VSP-Messungen (VSP, vertikales seismisches Profil) in vier bereits bestehenden Bohrlöchern Geophone eingelassen. Über die gesamte Länge einer zuvor festgelegten Messstrecke in der Bohrung sollten die Geophone im Abstand von jeweils zehn Metern die an der Tagesoberfläche angeregten seismischen Wellen auffangen. Die Messungen sollten helfen, das Geschwindigkeitsmodell - also die Informationen darüber, in welchen Schichten sich die seismischen Wellen mit welcher Geschwindigkeit ausbreiten - im Bereich des Deckgebirges zu verbessern, um so die geologische Interpretation zu präzisieren.