Einführung - Die Welt der Rohstoffe - page 20

Abb. 1.25 Ein seismisches Profil aus dem Golf von Mexiko. CDP (Common Depth Point) bezieht sich auf das Verfahren der Datenverarbeitung.
TWT ( two way time ) ist die von der seismischen Welle benötigte Zeit, um die reflektierende Schicht zu erreichen und anschließend zur Ober-
fläche zurückzukehren. Dies entspricht der Tiefe, der Zusammenhang ist jedoch nicht linear. Quelle: USGS.

messbares Feld erzeugen, welches von der Empfängerschleife re-
gistriert wird. Wie tief die Wellen in den Untergrund eindringen,
ist von der Frequenz und von der Leitfähigkeit des Gesteins ab-
hängig, typischerweise geht es um mehrere Hundert Meter. Ver-
wendet werden vor allem Niederfrequenzwellen und langwellige
Radiowellen. Es gibt zwei unterschiedliche Vorgehensweisen:
Entweder wird kontinuierlich ein Feld erzeugt (mit einer oder
mehreren Frequenzen), dessen Welle aus dem vom Empfänger
gemessenen Signal herausgerechnet wird (Frequency-domain,
FEM), oder das Feld wird in Pulsen (von 20-40 ms) erzeugt und
in der darauf folgenden Pause wird die Reaktion des induzierten
Feldes gemessen (Time-domain, TEM). Im zweiten Fall kann der
Sender auch als Empfänger genutzt werden.
Hat der Untergrund eine geringe Leitfähigkeit, kann die Re-
flexion von Radiowellen an oberflächennahen Inhomogenitäten
genutzt werden. Ein solcher Georadar (oder Bodenradar, ground
penetrating radar ) wird in der Archäologie häufig benutzt, zum
Teil aber auch im Bergbau unter Tage. Aus der Luft können mit
Radiowellen auch morphologische Daten gewonnen werden, die
in Waldgebieten hilfreich sein können.
Magnetotellurik wird manchmal bei der Suche nach Öl und
Gas zusätzlich zur Seismik (siehe unten) eingesetzt, hin und wie-
der auch für Geothermie und Bergbau. Ähnlich wie bei den oben
genannten elektromagnetischen Methoden geht es um das
Wechselspiel induzierter elektrischer und magnetischer Felder,
wobei mit dieser Methode die Leitfähigkeit in einer Tiefe von
Hunderten bis Tausenden Metern untersucht werden kann, je
nach der gemessenen Frequenz. Mithilfe von im Boden platzier-
ten Elektroden und Magnetometern wird für ein paar Stunden
sowohl die elektrische als auch die senkrecht darauf stehende
magnetische Komponente des elektromagnetischen Feldes ge-
messen. Zur Anregung dienen in der klassischen Magnetotellu-
rik (MT) die natürlichen Ströme in der Ionosphäre und Magne-
tosphäre, die durch die Interaktion des Sonnenwinds mit dem
Erdmagnetfeld entstehen. Audiomagnetotellurik (AMT) ver-
wendet höhere Frequenzen und reicht daher in geringere Tiefe.
Dabei werden zur Anregung entweder natürliche oder, vor allem

auf See, künstliche Wellen (Controlled Source Audiomagnetotel-
lurik, CSAMT, auch Controlled Source Electromagnetic, CSEM)
verwendet.
Radiometrie wird ebenfalls häufig genutzt. Gemeint ist die
Messung von Gammastrahlung mit einem Spektrometer. Diese
Strahlung entsteht nicht nur beim Zerfall bestimmter Tochter-
nuklide von Uran und Thorium, sondern auch beim Zerfall des
radioaktiven Kaliumisotops 40 K. Da jeder dieser Zerfallsprozesse
ein Gammaquantum von einer bestimmten Energie freisetzt,
kann aus dem gemessenen Spektrum ermittelt werden, wie hoch
die Gehalte von Uran, Thorium und Kalium im Boden sind. Auf
diese Weise kann man nicht nur Uranlagerstätten, sondern auch
Kalisalze, kaliumreiche Gesteine und entsprechende Alterations-
zonen entdecken und kartieren.
Seismik ist die Untersuchung des Untergrunds mit künstlich
erzeugten seismischen Wellen. Dabei macht man sich zunutze,
dass die Wellen an bestimmten Grenzflächen reflektiert und ge-
brochen werden. Das passiert am Kontakt von Gesteinen unter-
schiedlicher Dichte, auch bei unterschiedlichen Porenfluiden wie
Öl und Wasser. Die Reflexionsseismik ( . Abb. 1.25 ) ist die wich-
tigste Methode bei der Suche nach Öl und Gas. Mit ihrer Hilfe
kann man Profile oder 3-D-Modelle des Untergrunds erstellen,
die bis in Tiefen von mehreren Kilometern reichen. Damit
können Strukturen wie Falten, Verwerfungen und Salzstöcke ge-
funden werden, an denen sich möglicherweise Öl angesammelt
hat ( 7 Abschn. 6.3 ), zugleich lässt sich die Lage von wichtigen
Sedimentschichten verfolgen. Bei welchen Reflektoren es sich
um Öl- oder Gasvorkommen handelt, ist nicht immer leicht zu
sehen. Geologen suchen in den Profilen nach direkten Indikato-
ren für Kohlenwasserstoffe, zum Beispiel »Bright Spots« (eine
hohe Amplitude), »Dim Spots« (eine verringerte Amplitude, ty-
pisch bei Sand mit geringerem Porenvolumen), »Phase Chan-
ges«, »Shadow Zones« und so weiter. Bei Erfolg kann man mit-
hilfe von 3-D-Modellen entscheiden, wo genau gebohrt werden
soll. Man kann das Verfahren auch nutzen, um in produzieren-
den Feldern kontinuierlich die verbliebene Menge an Kohlen-
wasserstoffen und deren Position zu messen (4-D-Seismik).