Hopp til innhold

Seismisk refraksjon

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Brytning av kritisk vinkel ved hodebølger i følge Snell's lov.

Seismisk refraksjon omhandler hvordan seismiske bølger endrer retning når de møter grensesnitt mellom geologiske lag med ulike hastigheter.[1] Denne endringen i bølgebanen er styrt av Snells brytningslov, som knytter sammen bølgens innfallsvinkel med dens nye vinkel etter å ha krysset grensesnittet, basert på hastighetsforskjellene mellom de to materialene. Når bølgen treffer grensesnittet ved en innfallsvinkel lik eller større enn den kritiske vinkelen, vil den skifte til å løpe parallelt med laget istedenfor å trenge videre ned.[1] Dette skaper en lateral bølge som reiser langs grensesnittet.[1]

Snells brytningslov[rediger | rediger kilde]

Ved kritisk refraksjon vil en hodebølge som beveger seg fra punktet S ved overflaten nå 90° når det møter det underliggende laget og refrakteres.[2]

Snells lov sier at:

hvor iC er den kritiske vinkelen, v1 er den seismiske hastigheten i det første laget og v2 er den seismiske hastigheten i det andre laget.[3]

Refraksjon i flere lag[rediger | rediger kilde]

Illustrerer hvordan de seismisk refrakterte bølgene beveger seg i flere lag. S = Episenter. C1, C2 og C3 er bølger som kommer inn med den kritiske vinkelen i tilhørende lag 1,2 og 3. C1', C2' og C3' er de tilhørende refrakterte lagene. V_1 < V_2 < V_3 < V_4

For å kunne beskrive refraksjonsseismikk i flere lag forutsettes det at lagene har relativt like parametere i alle horisontale lag.[4] Når man tar for seg flere horisontale lag er man opptatt av lagenes tykkelse, bølgenes hastighet og materialets tetthet.[4] For å kunne beregne refraksjonen i flere lag brukes det brytningspunktene og grensesjiktet (grenselaget) mellom lagene hvor hastigheten og den kritiske vinkelen vil endre seg over grensesjiktene.[4] Ved flere lag analyseres tiden bølgene bruker til de er reflektert tilbake for å beregne egenskapene til de ulike lagene.[4]

Anvendelse og oppmåling[rediger | rediger kilde]

Illustrerer hvordan geofoner registrerer de seismiske signalene som kilden (hammeren) sender ut. V1 og V2 står for velocity (hastighet) i de to ulike lagene.

Refraksjonsseismikk benyttes til å kartlegge og forstå hvordan de ulike berggrunnslagene (se berggrunn) ser ut under jordoverflaten.[5] Det kan både brukes i en liten skala for å finne ut om underlaget, men det kan også brukes i stor skala for å kartlegge ned i litosfæren over flere hundre kilometers dybde.[5] Uansett skala så krever oppmålingen av seismisk refraksjon tre punkter; en seismisk kilde, en linje av mottakere og en måte å tidfeste ankomster.[5] Den seismiske kilden kan være hva som helst som sender ut rystelser ned i bakken.[2] Det finnes instrumenter som er spesiallaget til å sende seismiske bølger, men noe så enkelt som å slå en slegge ned i bakken vil også fungere.[4] Mottakerne som skal ta opp signalet som kilden sender ut, kalles geofoner (eventuelt hydrofoner hvis målingene gjøres i vann).[1] Disse geofonene plasseres på en linje over området som skal undersøkes.[1] Ved å måle både de seismiske signalene, og tiden signalene bruker på å ankomme geofonenene, kan man finne ut mer om berggrunnen basert på de ulike hastighetene i de ulike lagene.[1]

Referanser[rediger | rediger kilde]

  1. ^ a b c d e f Mussett, Alan E.; Khan, M. Aftab (2000). Introduction to Geological Geophysics. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 9780521785747. 
  2. ^ a b «APPENDIX 6 SEISMIC REFRACTION METHOD» (PDF). Cambridge. 
  3. ^ «Refraksjonsseismikk - Metodebeskrivelse» (PDF). NGU. 
  4. ^ a b c d e «Seismic Refraction Surveying». www.ukm.edu.my. Besøkt 23. mai 2024. 
  5. ^ a b c US EPA, ORD (6. januar 2021). «Seismic Refraction». www.epa.gov (engelsk). Besøkt 23. mai 2024. 
Autoritetsdata