1/156 Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie12/13.3.2019

Hochauflösende Seismik quartärer Sedimente

Hermann BunessLeibniz-Institut für Angewandte

Geophysik, Hannover

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Was können seismische Methoden? Prinzip Seismik

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Basin fines/compaction

Basal till

Valley base

Basal till

Gravel/coarse sand

Surface

Intrabasin fill

Profile LB-1P

vertical exaggeration: 2.5

- Various acquisition conditions

- Processing PSDM with MVA

Drau Stadler B100 B107Railway

flood barrier

B107

1500 m/s 3500 m/s

vP

Seismic velocities derived from MVA

depth

(m

) b.

SR

D

slumps

onlap

Beispiel Seismik

Burschil et al 2019 (SJG)

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Seismische Quellen

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Seismisches Equipment

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Fig. x: Different seismic resolutions, iilustrated at an example from theUpper Rhine Valley: (a) high resolution 2D seismic (b) detail of a 3D seismic volume section. The red box in (b) indicates the positon of theprofile in (a). Source frequencies were (a) 30-300 Hz, (b) 12-96 Hz andCMP distances (a) 20 m, (b) 1 m. Fault imaging starts at only 20 m depth and fault activity in Quaternary times could be inferred fromthe high resolution profile. Details in Musmann and Buness (2012).

Seismik - Auflösung

Tanner & Brandes 2019: Understanding faults

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Seismische Wellen Seismik - Wellentypen

Dichte Schermodul

Kompressionsmodul

P-waves SV-waves SH-waves

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Seismische Wellen Seismik - Wellentypen

Dichte Schermodul

Kompressionsmodul

Oft angenommen für „Festgestein“Possionzahl 0,25 -> Vp/Vs = √3

In der Realität oft höher, s. Beispiel Oberrheingraben. Oberflächennah in unkonsolidierten Sedimenten treten Werte von bis zu 10 auf.

Aus λ = v / f folgt eine

entsprechende Erhöhung der

Auflösung, falls die Frequenzen

gleichbleiben.

P-waves SV-waves SH-waves

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Quelle: http://www.geo.mtu.edu/UPSeis/waves.html

Seismische Wellen Seismik - Wellentypen

Burschil et al. · 10LIAG Seminar · 29.01.2019 · Übertiefte Alpine Täler

Prestack processing sequence: - raw data (geometry load)

Seismik prestack processing

Burschil et al. · 11LIAG Seminar · 29.01.2019 · Übertiefte Alpine Täler

Prestack processing sequence: - raw data (geometry load)

Tannwald – TB-1S

P refraction & reflection

S refraction

S reflection

Source noise

P- waves outside,S-waves inside‚noise cone‘

Seismik prestack processing

Burschil et al. · 12LIAG Seminar · 29.01.2019 · Übertiefte Alpine Täler

Prestack processing sequence: - raw data (geometry load)- spectral whitening

Tannwald – TB-1S

P refraction & reflection

S refraction

S reflection

Source noise

Seismik prestack processing

Burschil et al. · 13LIAG Seminar · 29.01.2019 · Übertiefte Alpine Täler

Prestack processing sequence: - raw data (geometry load)- spectral whitening- scaling

Tannwald – TB-1S

P refraction & reflection

S refraction

S reflection

Source noise

Seismik prestack processing

Burschil et al. · 14LIAG Seminar · 29.01.2019 · Übertiefte Alpine Täler

Prestack processing sequence: - raw data (geometry load)- spectral whitening- scaling- fk-filtering

Tannwald – TB-1S

P refraction & reflection

S refraction

S reflection

Source noise

Seismik prestack processing

Burschil et al. · 15LIAG Seminar · 29.01.2019 · Übertiefte Alpine Täler

Prestack processing sequence: - raw data (geometry load)- spectral whitening- scaling- fk-filtering- muting (after CMP sorting)

Tannwald – TB-1S

P refraction & reflection

S refraction

S reflection

Source noise

Seismik prestack processing

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20

0 m

1200 m

P wave seismics

Burschilet al. 2012

MotivationFöhr – P-Wellen

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20

0 m

1200 m

SH wave seismicsP wave seismics

MotivationFöhr – S-Wellen

Burschilet al. 2012

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- SH-waves reveal same overall structure (bottom of the basin); generally the deeper parts less well imaged.

- Main facies units can be seen also in Sh-section

- Shallowest part (< 50 m) much better resolved with SH waves.

- SH-waves not at the same processing level as P-waves.

SH-wave profile

P-wave profile

vertical exaggeration: 2.5

vertical exaggeration: 2.5

Tannwald P- und S-Wellen

Tannwald Basin S- waves

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- Benefits of S-waves:

- S-waves lift the detection limit for very shallow reflectors (A).

- S-wave reflectors are less coherent but reveal more details (B).

- S-waves image reflectors in areas that are transparent for the P-waves (C).

S-wave profilehorizontal, 1-C

B

C

A

Tannwald – S-Wellen

Burschil et al. · 20LIAG Seminar · 29.01.2019 · Übertiefte Alpine Täler

S-wave processing

AGC 250 ms, spectral whitening, fk-filter, stack, FD-migration, depth conversion

AGC 250 ms, no spectral whitening, fk-filter, stack, fk-filter, FD-migration, depth conversion

AGC 1000 ms, spectral whitening, fk-filter, stack, FD-migration, depth conversion

Offsets < 60m (requirement for 3D application by LIAG), AGC 250 ms, spectral whitening, fk-filter, stack, FD-migration, depth conversion

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Beispiel Porta - Komplex

Winsemann et al. 2011

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Danke für ihre Aufmerksamkeit