Refelxion und Transmission. KGH Seismische Explorationsverfahren Teil 4 - Slide 1

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1 Sesmsche Wellen Refelxon und Transmsson KGH Sesmsche Exploratonserfahren Tel 4 - Slde Raytracng Raytracng Ermttlung des Laufweges enes Wellenstrahls be gegebener Geschwndgketsstruktur de rognose des Laufweges ener sesmschen Welle on der Quelle zu enem Empfänger an der EOF st ene der wchtgsten ufgaben n der (Exploratons-) Sesmologe natürlch st auch oft der umgekehrte Weg gefragt da der Strahlengang mmer umkehrbar st, st der Lösungsweg n beden Fällen der gleche KGH Sesmsche Exploratonserfahren Tel 4 - Slde

2 Raytracng wenn ene Wellenfront n ene Schcht mt ener höheren sesmschen Wellengeschwndgket endrngt, bretet se sch zwangsläufg schneller aus das erfordert n jedem Fall auch ene Änderung des Laufweges Bespel: Menschenkette KGH Sesmsche Exploratonserfahren Tel 4 - Slde 3 Raytracng KGH Sesmsche Exploratonserfahren Tel 4 - Slde 4

3 Raytracng KGH Sesmsche Exploratonserfahren Tel 4 - Slde 5 Refrakton Snellus'sches Gesetz wr nehmen an, wr snd wet genug on der Quelle entfernt, so dass zwe aufenanderfolgende Wellenfronten gerade, parallele Lnen snd das heßt, dass auch de Wellenstrahlen gerade Lnen snd, da se senkrecht auf den Wellenfronten stehen Gesten Grenzfläche Gesten KGH Sesmsche Exploratonserfahren Tel 4 - Slde 6 3

4 Refrakton Snellus'sches Gesetz λ De Zet zwschen den aufenanderfolgenden Wellenfronten B und 'B' blebt unerändert de Wellenlänge muss sch ändern > λ B B λ BB λ sn? BB' sn sn B' ' B' KGH Sesmsche Exploratonserfahren Tel 4 - Slde 7 Refrakton Snellus'sches Gesetz > λ B λ B λ BB λ sn? BB' ' sn sn B' B' BB' ' B ' sn sn BB und stehen m glechen Verhältns we de Geschwndgketen sn sn KGH Sesmsche Exploratonserfahren Tel 4 - Slde 8 4

5 Refrakton Snellus'sches Gesetz sn sn Es st enfacher nur mt Strahlen zu arbeten Daher werden de Wnkel,, zwschen den Stahlen und der Normalen der Grenzfläche gemessen Enfallswnkel Refraktonswnkel Strahl Refraktonswnkel Wellenfront Enfallswnkel KGH Sesmsche Exploratonserfahren Tel 4 - Slde 9 Refrakton Snellus'sches Gesetz sn sn Zahlenbespel sn 37 sn km/s 5.0 km/s? KGH Sesmsche Exploratonserfahren Tel 4 - Slde 0 5

6 Refrakton Snellus'sches Gesetz sn sn Zahlenbespel sn 37 sn km/s wr werden sehen, dass das Gesetz auch für Reflexonen glt 5.0 km/s 5 sn sn KGH Sesmsche Exploratonserfahren Tel 4 - Slde Snellus'sches Gesetz sn sn Snellus'sche Gesetz Strahl glt für Transmsson und Refelxon: R der Reflexonswnkel st glech dem Enfallswnkel Reflexons wnkel Reflexon R T Refrakton Enfallswnkel Refraktonswnkel KGH Sesmsche Exploratonserfahren Tel 4 - Slde 6

7 Snellus'sches Gesetz (Konerson) sn sn R snt sn R S S snt S S Enfallswnkel an der Grenzfläche kann ene -Welle auch n ene S S-Welle konerteren das Snellus'sche Gesetz glt weterhn man muss nur de rchtgen Geschwndgketen ensetzen ρ S ρ R S R T S T Reflexon Refrakton KGH Sesmsche Exploratonserfahren Tel 4 - Slde 3 Snellus'sches Gesetz (Konerson) sn sn R snt sn R S S snt S S an der Grenzfläche kann ene -Welle auch n ene S-Welle konerteren das Snellus'sche Gesetz glt weterhn man muss nur de rchtgen Geschwndgketen ensetzen KGH Sesmsche Exploratonserfahren Tel 4 - Slde 4 7

8 mpltuden (Reflexons- u. Transmssonskoeefzenten) bs herher haben wr nur de Laufwegänderungen be uftreffen der Welle(n) auf ene Schchtgrenze betrachtet da Wellen sowohl reflektert als auch transmttert werden, muss sch de Energe und damt de mpltude der Welle auf de beden Tele auftelen de uftelung hängt om Enfallswnkel und den Schchtparametern ab se lässt sch mt den Zöprtz Glechungen berechnen für den allgemenen Fall snd dese recht komplex KGH Sesmsche Exploratonserfahren Tel 4 - Slde 5 mpltuden (Reflexons- u. Transmssonskoeefzenten) m Fall des senkrechten Enfalls (nomal ncdence) reduzeren sch de Zöprtz Glechungen auf enfache Terme Refelxonskoeffzent mpltudenerhältns der enfallenden und der reflekterten Welle an ener Grenzfläche R R ρ ρ ρ + ρ Transmssonskoeffzent mpltudenerhältns der enfallenden und der transmtterten Welle an ener Grenzfläche T T R ρ ρ + ρ KGH Sesmsche Exploratonserfahren Tel 4 - Slde 6 8

9 mpltuden (Reflexons- u. Transmssonskoeffzenten) de Koeffzenten enthalten das rodukt aus Dchte und Wellengeschwndgket: sesmsche Impedanz st das rodukt aus Dchte und Wellengeschwndgket ener Schcht: R R ρ ρ ρ + ρ I I I + I Transmssonskoeffzent mpltudenerhältns der enfallenden und der transmtterten Welle an ener Grenzfläche T T I ρ R ρ ρ + ρ I I + I KGH Sesmsche Exploratonserfahren Tel 4 - Slde 8 mpltuden (Reflexons- u. Transmssonskoeffzenten) Zahlenbespel km/s r.05 Mg/m 3 6 km/s r.8 Mg/m 3 Sandsten über Kalksten R (.8 6) (.05 ) (.8 6) + (.05 ) wenn de Geschw. 3.3 km/s und 3.0 km/s und Dchten.4 Mg/m 3 und.64 Mg/m 3 snd folgt: R (.64 3) ( ) (.64 3) + ( ) 0.0 ene lthologsche Grenze muss ncht unbedngt ene Reflexon ergeben KGH Sesmsche Exploratonserfahren Tel 4 - Slde 9 9

10 mpltuden (Reflexons- u. Transmssonskoeffzenten) brght spot de Grenze zwschen Gas und dem darunter legenden Erdöl n ener Hydrokarbonlagerstätte kann sehr starke Reflexonen produzeren brght spot starke Reflexon n ener sesmschen Sakton an der Grenze zwschen Gasund Flüssgketsfüllung des orenraumes KGH Sesmsche Exploratonserfahren Tel 4 - Slde 0 mpltuden (Reflexons- u. Transmssonskoeffzenten) brght spot en brght spot der 700 Mo Barrel Öl entsprcht KGH Sesmsche Exploratonserfahren Tel 4 - Slde 0

11 mpltuden (Reflexons- u. Transmssonskoeffzenten) Bespel für den ncht senkrechten Enfall: KGH Sesmsche Exploratonserfahren www-crewes.geo.ucalgary.ca Tel 4 - Slde Zusammenfassung Wchtge Begrffe: Reflexon refelcton Transmsson transmsson Refrakton, Brechung refracton ray tracng Snellus'sches Gesetz Snell's law Reflekonskoeffzent reflecton coeffcent Transmssonskoeffzent refracton coeffcent Zöprtz Glechungen Konerson conerson sesmsche Impedanz (sesmc) mpedance brght spot Refraktonssesmk rnzp KGH Sesmsche Exploratonserfahren Tel 4 - Slde 3