Seismische Verfahren
Gletscherseismik. © M. Behm

Seismische Verfahren beruhen auf den Gesetzen der Ausbreitung elastischer Wellen im Untergrund. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit und -charakteristik der seismischen Wellen wird hauptsächlich durch mechanische Kennwerte des Untergrundes (Kompressionsmodul, Schermodul, Dichte) bestimmt. Ziel aller seismischen Methoden ist es, aus der Beobachtung und Analyse der seismischen Wellenausbreitung auf die Verteilung der seismischen Geschwindigkeit(en) und damit der Struktur im Untergrund zu schließen. Seismische Wellen können durch Erdbeben ausgelöst werden, die zugehörige Wissenschaft ist die Seismologie. Unter dem Begriff Seismik werden hingegen Verfahren verstanden, welche sich künstlich erzeugter Wellen bedienen. 

Seismik

Seismik ist eine wirtschaftlich enorm bedeutende Methode und wird vor allem für die Suche nach Rohstoffen (z.B. Kohlenwasserstoffe) und im Geotechnikbereich eingesetzt. Die seismische Datenerfassung beginnt mit der künstlichen Anregung der elastischen Wellen. Je nach der erforderlichen Reichweite der seismischen Wellen können dies Hammerschlag, mechanisch oder pneumatisch beschleunigte Fallgewichte, Vibratoren oder Sprengungen sein. Die Aufnahme der seismischen Wellen erfolgt durch Geophone, welche entlang von Linien (2-D Seismik) oder flächenhaft angeordnet (3-D Seismik) sind. Die Ausgangssignale der Geophone werden je nach Aufnahmesystem analog oder digital zu einer Registriereinheit gesandt. Je nach Stärke der Anregung variiert die Erkundungstiefe zwischen einigen Zehnermetern und mehreren Kilometern.

Mit der Seismik wird die seismische Geschwindigkeitsverteilung des Untergrundes bestimmt, wobei die Auswertung von Kompressionswellen ein Bild der P-Wellen-Geschwindigkeitsverteilung und die Auswertung von Scherwellen ein Bild der S-Wellen-Geschwindigkeitsverteilung liefert. In der Praxis werden zumeist P-Wellen gemessen. S-Wellen sind jedoch eine wichtige Zusatzinformation, wenn es z.B. um die Festigkeitsbeurteilung oder die Suche nach Grundwasser geht. Zusätzlich liefern auch Oberflächenwellen Informationen über den Untergrund.

Die Ausbreitung elastischer Wellen im Untergrund ist ein überaus komplexer Vorgang. Aus diesem Grund haben sich verschiedene seismische Verfahren herausgebildet, die sich auf die Erfassung und Bearbeitung bestimmter Wellenarten konzentrieren. Die wichtigsten Verfahren sind die Reflexionsseismik, die Refraktionsseimik, die seismische Tomographie, und die Wellenfeldinversion.

Seismologie

Die Seismologie ist kein Verfahren, sondern die Lehre von den Erschütterungen. Im Allgemeinen werden darunter Erdbeben verstanden, die natürlicher Ursachen sind. Dazu zählen tektonische, vulkanische und Einsturzbeben. Im Speziellen finden immer mehr die speziellen Erschütterungsursachen besonderes Interesse, da man aufgrund der Seismogramme oft auch andere Ursachen für eine Erschütterung erkennen kann. Dazu zählen plötzliche Hangbewegungen und Felsstürze, Sprengungen und Explosionen und Gebirgsschläge im Bergbau.

Die Seismologie dient aber nicht nur der Feststellung der Erschütterungsursache, sondern in erster Linie der Erfassung natürlicher Erdbeben, um die Erdbebengefährdung einer Region einschätzen zu können. Da erst seit 1900 Messgeräte zur Erfassung der Bodenschwingungen zum Einsatz kommen, beruht ein nicht unwesentlicher Teil der Kenntnis von Erdbeben und deren Folgen auf historischen Erdbebenuntersuchungen. Eine der Aufgaben eines Erdbebendienstes ist daher die Erstellung von Erdbebengefährdungskarten und Standortgutachten für strategische Infrastrukturen, wie Energieversorgungseinrichtungen oder Verkehrsverbindungen.

Erdbebenmessnetze, die heute zum Einsatz kommen, umfassen mehrere Erdbebenbeobachtungsstationen, die oft länderübergreifend genutzt werden. Der Österreichische Erdbebendienst an der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik in Wien nutzt daher auch Stationen aus dem angrenzenden Ausland um seine Erdbebenauswertungen im grenznahen Bereich zu verbessern. Die Erfassung weltweiter Erdbeben ist ebenfalls eine der Aufgaben der Seismologie, die nicht nur der Untersuchung des physikalischen Aufbaus des Erdinneren dient, sondern im Katastrophenfall auch der Beratung von Hilfsorganisationen. Das Österreichische Bundesheer entsendet in einem solchen Fall Such- und Bergetrupps um Menschenleben zu retten.

Die Seismologie bedient sich neben statistischen Methoden - zur Lokalisierung von Erdbeben und dem Studium der Häufigkeit - auch geomechanischer Prinzipien, um die Vorgänge am Erdbebenherd auf ihren Mechanismus hin zu untersuchen, und entwickelt laufend neue Konzepte zur Erklärung verschiedenster Phänomene – wie Bodenverflüssigung, die mit Erdbeben anheim gehen.

An der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik ist auch das nationale Datenzentrum für die Überwachung des Atomteststopvertrages beheimatet.