Hintergrund

Die 3D-Untertageseismik ermöglicht eine hochauflösende strukturelle Erkundung des Untergrundes im Nah- und Fernfeldbereich. Unser Ziel ist die Entwicklung eines modularen seismischen Systems, das flexibel an die speziellen Bedingungen im Untertagebereich angepasst werden kann. Diese Technologie liefert wertvolle Erkenntnisse für die Rohstoffgewinnung, Umweltstudien und geologische Forschungen. Durch aktive seismische Messungen bzw. Monitoring untersuchen wir die Umgebung verschiedener geologischer Formationen und potenzieller Gefahrenbereiche. Dabei arbeiten Ingenieure und Geophysiker interdisziplinär zusammen, um speziell für den Untertagebereich optimierte seismische Quellen, Empfängersysteme und Softwaremodule zu entwickeln. Unser Ziel ist es, die Datenerfassung zu optimieren, Störsignale zu minimieren und ein umfassendes Verständnis unterirdischer Strukturen in Kristallinem, Salz- und Tongestein zu erlangen.

Anwendungsfelder der 3D-Untertageseismik

• Tunnelvorauserkundung
• 3D-Erkundung von Lagerstätten
• Bohrlochumfelderkundungen

Verschiedene bildgebende Verfahren wie die 3-Komponenten-Kirchhoff-Migration oder die Fresnel-Volumen-Migration werden im Hinblick auf ihre Fähigkeit, kleinräumige Strukturen aufzulösen, getestet und modifiziert. Die größte Herausforderung bei der seismischen Bildgebung im Untergrund ist die räumliche Mehrdeutigkeit des aufgezeichneten Wellenfelds aufgrund der begrenzten Apertur der seismischen Quellen- und Empfängergeometrie. Es werden neue Abbildungsverfahren entwickelt, um die räumliche Auflösung von strukturellen Objekten zu verbessern. Daher wird die gemessene Polarisationsrichtung der Dreikomponentendaten verwendet, um Reflexionspunkte zu bestimmen und den Migrationsoperator auf den Bereich zu beschränken, der physikalisch zu einem Reflexionsereignis beiträgt (Fresnel-Volumengrenze). Dadurch können Migrationsartefakte und Übersprechungseffekte von konvertierten Wellen im Vergleich zu Standardmigrationsschemata reduziert werden. Die erzielte Abbildungsqualität wird unter Berücksichtigung der Anzahl der Anregungs- und Empfängerpunkte und des maximalen Aperturwinkels für jeden Bildpunkt bestimmt. 

Wissenschaftliche Schlüsselfragen

• Wie kann ein modulares seismisches System speziell an die Bedingungen im Untertagebereich angepasst werden?
• Wie können untertägige Mess-Geometrien für spezifische Targetgrößen und der Entfernungen unter Berücksichtigung der vorhandenen und zugänglichen Hohlräume optimiert werden?
• Welche Herausforderungen bestehen bei der seismischen Bildgebung im Untergrund und wie können neue Abbildungsverfahren diese lösen?
• Inwiefern verbessern bildgebende Verfahren wie die Fresnel-Volumen-Migration die räumliche Auflösung und reduzieren Migrationsartefakte?