Kohärenzbasierte Untergrundabbildung und Inversion an großskaligen seismischen Empfängernetzwerken

• Antragsteller: Dr. Benjamin Schwarz
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 316700991

Die detaillierte Kenntnis der Struktur und Zusammensetzung des Erdinnern ist von großer Bedeutung in vielen Bereichen des täglichen Lebens. Sie erlaubt beispielsweise die Abschätzung von Risiken bei der Errichtung von Gebäuden und ermöglicht eine dem Ultraschall verwandte nicht-invasive Suche nach fossilen Brennstoffen oder Standorten, die für die Installation von Anlagen zur Gewinnung erneuerbarer Energieformen wie der Geothermie geeignet sein können. Des Weiteren lässt die detailgenaue Abbildung und Charakterisierung des Untergrundes auf großen Skalen quantitative Rückschlüsse auf wichtige geodynamische Prozesse, wie etwa die Konvektion im Erdmantel, zu, die für die Rekonstruktion der Erdgeschichte und die Vorhersage von Naturkatastrophen wie Erdbeben von großer Bedeutung sind. Die seismische Methode hat sich bis heute als das mächtigste Werkzeug zur Erkundung des Erdinnern auf allen genannten Skalen herausgestellt. Während im Bereich der Erdbebenseismologie die tomographische Inversion von seismischen Geschwindigkeiten im Vordergrund steht, werden bei der Rohstoffexploration nur die obersten Abschnitte der Kruste, meist durch die Fokussierung von rückgestreuten, d.h. reflektierten oder diffraktierten Anteilen des kontrolliert angeregten Wellenfeldes, strukturell aufgelöst. Durch den aktuell wachsenden Einfluss der Inversion kompletter Wellenformen in der Exploration und durch das rapide Wachstum von aktuell installierten großskaligen Empfängernetzwerken (Arrays) ist eine konzeptionelle Annäherung der verwendeten Methoden in der angewandten Seismik und der Erdbebenseismologie zu beobachten. Basierend auf dieser Feststellung bietet sich aufgrund der guten Stationsabdeckung großskaliger Arrays erstmalig die Möglichkeit, hochauflösende, das rückgestreute Wellenfeld fokussierende, Techniken der angewandten Seismik auf den großen Skalen anzuwenden, woraus sich analog zur Rohstoffexploration ein komplementäres, aussagekräftigeres Abbild der nur vage bekannten Struktur von Mantel und Kern ergeben kann. Während in den vergangenen Jahren erste erfolgreiche Anwendungen der konventionellen Tiefenmigration auf grossen Skalen zu verzeichnen waren, zielt dieses Projekt darauf ab, die stetig steigende Redundanz der Array-Daten durch automatisierbare Kohärenzmessungen maximal für die Untergrundabbildung auszunutzen. Zu diesem Zweck wird eine in der Exploration von Kohlenwasserstoffen erfolgreich eingesetzte, datengetriebene Stapelungs- und Inversionsmethode für die Anwendung auf großen Skalen angepasst und mithilfe des seit kurzem kompletten, dicht akquirierten USarray-Datensatzes für den nordamerikanischen Kontinent erprobt, woraus sich interessante Entwicklungen in beiden Feldern ergeben können.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeberinnen / Gastgeber: Professor Dr. Tarje Nissen-Meyer; Professorin Dr. Karin Sigloch