DE1932738C3 - Seismisches Forschungsverfahren - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein seismisches Untersuchungsverfahren für die Unterwasserprospektion mittels eines mehrfach lange und während ihrer jeweiligen Dauer wiederholungsfreie Sendesignale abgebenden Senders, « der sich zusammen mit einer von ihm in konstanter Entfernung angeordneten Empfangseinrichtung gleichförmig weiterbewegt, wobei ferner die Empfangseinrichtung die aus der Reflexion der Sendesignale an zumindest einem Reflexionshorizont hervorgegange- mi nen Signale während einer Zeitspanne aufzeichnet, die Sendedauer der langen Signale mindestens gleich der Laufzeit der von dem am weitesten entfernten Reflexionshorizont, den es noch zu ,erfassen gilt, zurückkehrenden Wellen ist und die Empfangssignale b5 mit den jeweiligen langen und wiederholungsfreien Sendesignalen zum Zwecke der Ermittlung der Reflexionslaufzeiten korreliert werden.

dessen Amplitudenspektrum die Form

aufweist

das den Wert 1 für x=0 annimmt und mit steigendem χ abfällt Zu diesem Zweck wird das Schwingungssignal erzeugt indem ein Signal mit einer Amplituden- oder Phasencharakteristik bereitgestellt wird, das nach einem Binärkode zvwei bestimmte Werte annimmt bis das Amplitudenspektrum des Schwingungssignals die Form

_χ erhält wobei χ die Frequenz bezeichnet. Das

ausgesendete Gesamtsignal (Fig.9) besteht aus 16 Energieimpulsen, von denen lediglich 4 zeitlich isoliert sind. Aus diesem Grunde ist der Nachweis aller Reflexionsschichten nicht möglich, weil die Interkorrelation des Teils des zusammengesetzten empfangenen Signals, der bei der Emission den Teil (B) des Emissionssignals darstellt den Nachweis einer Spitze, die einer sehr tief liegenden Schicht entspricht, nicht ermöglicht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der einleitend angegebenen Art so weiterzubilden, daß trotz einer ständigen Fortbewegung von Sender und Empfangseinrichtung eine gegenüber dem Stand der Technik genauere Lagebestimmung der zu erkundenden Reflektoren erreichbar ist Das Verfahren soll außerdem die Voraussetzung zur Erhöhung des Nutzeffektes der zu verwendenden Einrichtung liefern.

Die Lösung gelingt aufgrund der Merkmale des Kennzeichens von Patentanspruch 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Patentansprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 das Prinzip der seismischen Unterwasserforschung,

Fig.2 eine Anwendung des seismischen Untersuchungsverfahrens für die Unterwasserprospektion,

F i g. 3 eine weitere Anwendung des Verfahrens,

Fig.4 die Wege der an zwei verschiedenen Reflektoren reflektierten Wellen,

Fig.5 eine vergrößerte und zu der in Fig.2 gebotenen analogen Darstellung,

F i g. 6 eine Detaildarstellung,

F i g. 7 den Aufbau eines zur Anwendung des Verfahrens benutzten Geräts.

F i g. 1 zeigt das Prinzip der innerhalb der seismischen

Unterwassererforschung angewendeten Methode wie folgt: Ein Schiff Pbewegt sich in Pfeilrichtung Ffort und Zieht hinter sich einen Sender für mechanische Wellen E im Wasser nach, an den eine Folge von Empfängern R', R", R'" gekoppelt ist, deren jeweilige Entfernungen ■> vom Sender E konstant bleiben. Die vom Sender E erzeugten seismischen Wellen dringen in die Erdrinde, und einige ihrer Komponenten kehren nach Reflexion an den Grenzen R\, Ri, Λ3 von geologischen Schichter unterschiedlicher Zusammensetzung im späteren Verlauf kurz Reflektoren genannt, wieder zu den Empfängern R', R", R'" zurück. Die Einfallspunkte A/,, Ai₂, M₃ der zum Empfänger R' zurückgeworfenen Wellen werden als Reflexionspunkte bezeichnet Die Empfänger R', R", R'" sind mit einem Aufnahmegerät bzw. r> Schreiber verbunden. Jede mit dem Beginn der Wellenaussendung beginnende Aufzeichnungsfolge wird erst nach einer Abhördauer unterbrochen, die gleich der Dauer T des Signals ist, zuzüglich einer Totzeit**, die durch die Laufzeit der Wellen vom Sender E zum tiefliegenden Reflektor R, den es noch zu erfassen gilt, und von diesem zum entsprechenden Empfänger /-bestimmt ist

Folgt die Amplitude des während der Zeit Γ ausgesendeten langen Signals einem bestimmten zeitab- >■> hängigen Änderungsgesetz F(t), so bestimmt man die Interkorrelationsfunktion (Kreuzkorrelationsfunktion) von F(t) mit dem aufgezeichneten Signal. Die Maxima dieser Interkorrelationsfunktion besitzen als Abszissen die Laufzeiten m, T₂, τι der durch die Reflektoren Ri, A₂ hi und Ri reflektierten Wellen.

Die Bestimmung der Funktion F(t) una der Sendedauer Γ wird insbesondere mit dem Ziel durchgeführt, den relativen Wert der Sekundärextrema oder Sekundärkeulen der Interkorrelationsfunktion zu verringern, π wobei man diese letzteren als »Korrelationsreste« bezeichnet Die Bestimmung erfolgt durch Untersuchung der Autokorrelationsfunktion des Sendesignals der Dauer 7:

Bei dem innerhalb der seismischen Unterwasserforschung unter Verwendung von langen Signalen sich ständig weiterbewegenden Forschungsschiff bewegen sich ebenfalls der Sender und die Empfänger zwischen Anfang und Ende der Sendezeit T des langen Signals weiter fort Der einem entsprechenden Reflektor ·τ, zugeordnete Reflexionspunkt M ist während dieser Zeit ebenfalls weiter gewandert Anfang und Ende des empfangenen Signa?« entsprechen daher genaugenommen unterschiedlichen Reflexionspunkten. Dem gegenüber bewegt sich das Forschungsschiff mit einer relativ w langsamen Geschwindigkeit gegenüber der Profiländerung der abgetasteten Reflektoren fort, so daß man für eine ausreichend kurze Sendezeit T die entlang des bestrichenen Segments vom Reflexionspunkt M zwischen Signalanfang und Signalende aufgenommenen ν> Informationen — vom geologischen Standpunkt her — einem »Punkt« des Reflektors zuordnen kann. Hingegen wäre mit Rücksicht auf die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Schiffes und ab einer gewissen Sendedauer des Signals, das vom Reflexionspunkt t>o innerhalb der Zeit Γ bestrichene Segment zu groß, um als »Punkt« des Reflektors betrachtet werden zu können. Die Genauigkeit der seismischen Prospektion würde somit beeinträchtigt werden. Dies gilt besonders dann, wenn der Neigungswinkel der Reflektoren bs gegenüber der Horizontalen nicht vernachlässigbar ist. je höher also die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Schiffes ist — eine an sich wünschenswerte Eigenschaft eines guten Forschungsschiffes —. um so kürzer muß die Sendezeit des Signals bemessen werden.

Die Erfassung eines sich in bestimmter Tiefe befindenden Reflektors erfordert jedoch die Aussendung einer bestimmten seismischen Energie in den Untergrund, wobei diese Energie in mehr oder weniger aufgeteilter Form zeitlich gestaffelt abgegeben werden kann. Um so kürzer die Dauer des Signals ausfällt, desto höher muß die Leistung der zur Erzeugung der seismischen Wellen verwendeten Einrichtung sein. Im Hinblick auf die Rentabilität solcher Einrichtungen sollte demnach Kapazität an erster Stelle stehen.

Die nunmehr folgenden Erklärungen sollen den Vorteil aufzeigen, der sich bei der Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung ergibt, wobei insbesondere auf den Energiezuwachs je Kilometer erforschten Profils hingewiesen werden soIL Darüber hinaus wird aufgezeigt, in welcher Form aus den aufgezeichneten Spuren Rückschlüsse hinsichtlich der Zwischenwerte zweier Punkte eines nacheinander von zwei in der Folge ausgesendeten langen Signalen erreichten Reflektors gezogen werden können. Schließlich werden durch die Erfindung gangbar gemachte Wege aufgezeigt, auf denen man gegenüber den bisher beschrittenen gewisse Schwierigkeiten umgehen kann, und zwar insbesondere bezüglich der Bestimmung der Dauer der Sendesignale.

Die Dauer T eines langen Signals, das während T nicht zyklisch verläuft, ist zumindest gleich der Laufzeit B der Wellen zwischen Sender und Reflektor einerseits sowie Reflektor und Empfänger andererseits (wobei der tiefliegende noch zu erfassende Reflektor betrachtet werden soll). Diese letzte Bedingung ist insofern unbedingt zu erfüllen, damit zum Zeitpunkt der Aufzeichnung ein Vermischen der entsprechenden Signale am Anfang eines langen Signals (vom tiefliegenden Reflektor reflektiert) mit den entsprechenden Signalen am Ende des gleichen oder folgenden Signals (von weniger tiefen Reflektoren reflektiert) vermieden werden kann. Ein derartiges Vermischen würde die Ergebnisse des Interkorrelationsvorgangs zunichte machen.

In F i g. 2 wurden die nacheinander von einem Sender fund einem Empfänger Λ'eingenommenen Positionen punktförmig dargestellt, wobei sich letztere auf der Zeichnung nach links fort bewegen und Signale aussenden, die hiernach von einem Reflektor R zurückgeworfen werden, von dem ein Neigungswinkel O angenommen wurde. Die jeweiligen Positionen des Senders, des Empfängers sowie des Punktes M am Reflektor R werden mit Kennziffern bezeichnet. An der Darstellung würde sich im Prinzip nichts ändern, wenn statt des einen dargestellten Empfängers mehrere Empfänger R', R", R"' verwendet würden wie dies allgemein der Fall ist.

Angenommen sei ein erstes Signal der Dauer T, das vom Sender E ausgesendet wird, wobei der Beginn dieses Signals im Punkt E₁, und das Ende dieses Signals im Punkt Eu ausgesendet wird. Dieses Signal wird zwischen den Punkten R\l und R\/ empfangen. Der Reflexionspunkt M\ hat zwischen den Punkten Λίι, und M\_s ein Segment S\ bestrichen. Die durch Interkorrelation aus den bei R'aufgezeichneten Signalen gewonnene seismische Spur ermöglicht die Bestimmung des Mittelpunktes /1 des Segments S\. Sofort nach Beendigung der Sendung des ersten Signals bei Eubeginnt eine neue Sendung der Dauer T für die Positionen des Senders zwischen En und Eu₉. Dabei fallen £2/und E\r zusammen. Diese Sendung führt zur Aufzeichnung eines

Signals, dessen seismische Spur repräsentativ für den Mittelpunkt I₂ des Segments S₂ ist. Reicht die Sendeenergie jedes der langen Signale der Dauer Taus, so erfolci nunmehr die Bestimmung der Tiefe der Punkte /ι und /2 direkt durch Interkorrelation der Isngen, aufeinanderfolgend ausgesendeten Signale mit den entsprechenden empfangenen Signalen.

Verlaufen Sendung und Aufzeichnung in fortlaufender Form, so wird das erste ausgesendete Signal mit dem ersten Teil des aufgenommenen Signals der Dauer T+ö interkorreliert, und das ausgesendete Signal des Rangs η wird mit dem Teil des empfangenen Signals interkorreliert, das zum Zeitpunkt nT beginnt und dessen Dauer ebenfalls Γ+Θ beträgt, wobei dieser Teil des empfangenen Signals als zum ausgesendeten Signal des Rangs η gehörender Teil angesehen wird.

Gemäß einer in Fig.3 gezeigten Variante können mehrere lange gleiche Signale der jeweiligen Dauer Τ>θ ausgesendet werden, die jeweils eine Energie aufweisen, die unter der erforderlichen Mindestenergie liegt, um eine auswertbare Reflexion zu erhalten.

Werden beispielsweise 4 Signale benötigt, um die Energie-Mindestgrenze zu erreichen, so könnte man aus den aufgezeichneten Signalen 4 seismische Spuren ermitteln, die den jeweiligen Mittelpunkten //, I₂, h', W der vom Punkt M während der vier aufeinanderfolgenden Sendungen bestrichenen Segmente entsprechen würden. Diese Bestimmung wirdjlurch Interkorrelation der vier Teile der Dauer Tj + <-) der aufgenommenen Signale, die um die Zeit Ti zueinander versetzt sind, erreicht. Durch eine darauffolgende Addition jeder dieser Spuren bestimmt man die Tiefe des Punktes /des Reflektors R und damit den Mittelpunkt des Segments I\, W. Die Gesamtzeit 4 Ti der vier Sendesignale, die zur Bestimmung des Punktes /führt, darf verständlicherweise auch nicht zu lange sein, damit sie wirklich für das vom Reflexionspunkt M während dieser Zeit bestrichene Segment S repräsentativ ist.

Der Vorteil des anhand der F i g. 3 erläuterten Verfahrens liegt darin, daß man den Rhythmus Ti des ausgesendeten Signals lediglich nach der längsten LaufzeitH der Wellen auszurichten braucht, d.h. aufgrund der Tiefe des tiefstliegenden Reflektors, den man zu erreichen gedenkt, wobei energietechnische Betrachtungen, die ja immerhin von Zone zu Zone andere sein können, erst in zweiter Linie zu betrachten sind. Man bestimmt nunmehr erst während der Verarbeitung mit Hilfe der Aufzeichnung, ob beispielsweise ein während einer Zeit 2 Ti ausgesendetes Signal ausreichend ist, eine Spur zu liefern, die entsprechend der Laufzeit β auf die Anwesenheit eines Reflektors schließen läßt, und zwar indem man die Interkorrelation der während der Zeit 2Ti-H-) aufgenommenen Signale mit den während der Zeit 2T₂ ausgesendeten Signalen vornimmt, wobei sich ergibt, ob z. B. ein längeres Signal der Dauer 4 Ti erforderlich ist

Fig.4 zeigt den Weg der aus einem gesendeten Signal entstehenden seismischen Wellen innerhalb eines Falls, bei dem zwei Reflektoren R\ und A₂ vorkommen. Die R₂ zugeordnete Reflexionslaufzeit sei gleich Θ.

Der jeweils konstant um die Strecke δ vom Sender E entfernte Empfänger R' bewegt sich zusammen mit diesem in Pfeilrichtung F, wobei die Werte ihrer Verschiebungen zeitlich gemessen werden. Zu einem bestimmten Einsatzzeitpunkt sendet der Sender in der Position E ein langes Signal E\ der Dauer T, dessen Veriauf durch die Buchstabenfolge A, B, Q D, E, F, G, H, I, J dargestellt ist, dem an seinem Ende ein neues gleiches Signal EIl folgt.

Zum Einsatzzeilpunkt befindet sich der Empfänger R in der Position RQ. Die Komponenten A, B, C, D, E, F, G I, Ider langen Signale El und EII werden am Reflektor ". R[ reflektiert und erreichen den Empfänger in einer Anzahl von Positionen A_u ßi, Q, D₁, E₁, F\, G_u H_u /1, /1 mit den Anteilen I beim Empfang des Signals El und mit den Anteilen 11 beim Empfang des Signals ElI. In gleicher Weise erreichen die Signale El und EII, deren

κι Komponenten vom Reflektor R₂ reflektiert werden, den Empfänger in einer Anzahl von Positionen A₂, B₂, C₂, D₂, E₂, F₂, C₂, M₂,I₂, J₂.

Beginnt nun die Sendung bei £,, so erreicht die Komponente A des durch den Reflektor R\ reflektierten

r> Signals EI den Ro nächstliegenden Punkt A\ und die Komponente A des durch den Reflektor R₂ reflektierten Signals erreicht den um den Wert θ von R₀' entfernten Empfänger A₂. Dadurch, daß zwischen der Sendung der Signale EI und EII kein Ruheintervall liegt, stellt man

21) fest, daß es einen Zeitpunkt gibt, der innerhalb dem der sich in einer von den Punkten Q und H₂ (Deckung] definierten Position befindende Empfänger einerseits die Komponente C des zweiten durch Ri reflektierter Signals £"11 und andererseits die Komponente H des

r> ersten durch R₂ reflektierten Signals £1 erhält. Es kommt demnach während der Aufzeichnung der vom Empfänger aufgenommenen Signale zu einer Überschneidung zwischen Ende des ersten vom tiefstliegenden Reflektor Λ2 reflektierten Signals und Anfang des

κι vom ersten Reflektor V?i reflektierten zweiten Signals.

Diese Überschneidung birgt jedoch dann keinen Nachteil in sich, wenn die Teile F, G, H, E, J des ersten Signals, die sich mit den Teilen A, B, C, D, Edes zweiten Signals überschneiden, sich nicht untereinander korre-

r, Tieren, d. h. keine Maxima liefern können, die mit den Spitzen, die die Anwesenheit von Reflektoren anzeigen, verwechselt werden könnten; dies wäre der Fall, wenn die Dauer Tdes Signais über der Laufzeit θ liegt.

Wie im Zusammenhang mit den Erklärungen zu Fig.3 festgestellt wurde, ist es im Gegensatz zu den herkömmlichen Verfahren nicht mehr erforderlich, die Dauer des auszusendenden langen Signals vorauszubestimmen, um eine Spur zu erhalten, die auf die Anwesenheit eines Reflektors in bestimmter Tiefe

4-, schließen läßt Diese Vorausbestimmung war bisher insofern erforderlich, als man Betrachtungen anstellen mußte, mit welcher Energie dieses auszusendende Signal arbeiten mußte. Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht fernerhin eine Verbesserung der

-,<> Auswertung der empfangenen Signale hinsichtlich einer genaueren Bestimmung der abgetasteten Reflektorer und durch das dichte Beieinanderliegen der erfaßbarer Reflexionspunkte.

Betrachtet man in F i g. 2 eine Position £k/des Senders E, die zwischen Eu und Eu liegt so wird der Sender £ nach einer Zeit T die Position E₀,/ eingenommen haben In gleicher Weise wird sich auch der Empfänger von RJ nach R₁J weiterbewegt haben und man kann einer Mittelpunkt /„ des Segments S_x festlegen, der vom

bo Punkt M am Reflektor R bestrichen wird

F i g. 5 entspricht praktisch der F i g. 2 und unterscheidet sich dadurch, daß hierbei die Darstellung weiter auseinandergezogen wurde. Hierbei geht man davon aus, daß es sich bei dem Reflektor R um der tiefstliegenden Reflektor handelt den man erreichen will und daß die aus den Positionen Eu und E₂ gesendeten, identischen Signale El und £11 in zehn Teile unterteilt sind, die jeweils mit einem der

Buchstaben A, B, C, D, E₁F, G, H. I, J bezeichnet werden. Um den Punkt A zu erhalten, wurde eine lnterkorrelation zwischen dem vom Empfänger aufgenommenen Signal und dem Signal £1 durchgeführt, und zwar während einer Zeil Γ+Ö, ausgehend von der Position Rn' dieses Signals, was der Position des Senders En entspricht. Um den Punkt h zu erhalten, wurde eine Interkorrelation des ausgesendeten Signals £11 mtf einem Teil des empfangenen Signals der Dauer Τ+Θ durchgeführt, das bei einer Position des Empfängers ι ο beginnt die vom Punkt Ro' um den Wert T entfernt ist

Nimmt man ein Signal Ε_Λ an, das zwischen den Zeitpunkten E_x, und E_x/ ausgesendet wird und aus den aufeinanderfolgenden Teilen (D, E, F, G, H, I, J)und (A, is B, C)der Signale El und £11 besteht, so ist es möglich, dieses Signal E_x der Dauer Γ zu interkorrelieren, und zwar mit einem Teil des empfangenen Signals der Dauer Γ+Θ, innerhalb der die Aufzeichnung zwischen den Punkten der Positionen R_x/ und R_1x/ des Empfängers stattfindet Dieser Vorgang ermöglicht die Bestimmung der Tiefe des mittleren Punktes I_x des Segments S_x, das vom Punkt M bei der Aussendung des Signals E_x bestrichen wird.

Die Autokorrelationsfunktion des Signals E_x (D, E, F, G, H, I, J, A, B, C) ist absolut identisch mit der der Signale £1 und £11. Ändert man die Frequenzfolge des Signals, so verändert man seine Phase, nicht aber sein Amplituden- oder Leistungsspektrum und demzufolge ist letztere die Fourier-Transformierte der Autokorrela- jo tionsfunktion. Davon ausgegangen, daß die Sendezeit zu 100% durch die Aufeinanderfolge der Signale £1, £11 usw. ausgefüllt ist ermöglicht dieses Verfahren ohne zusätzliche Sendung die Bestimmung der Position der Zwischenpunkte zwischen /1 und /2 allein durch die Verarbeitung der empfangenen und aufgezeichneten Signale, als ob Signale wie E_x getrennt gesendet worden wären. Diese Bestimmung der Zwischenspuren ist nur durch die ständige Sendung und den Empfang bzw. der ständigen Aufzeichnung der innerhalb der Erforschung ausgesendeten Signale möglich. Diese Bestimmung ist unabhängig von der Art der verwendeten langen Signale, ganz gleich ob es sich hierbei um insbesondere Vibrationssignale veränderlicher Frequenz, um kurz aufeinanderfolgende Impulsstöße (deren Hüllkurve ebenfalls eine veränderliche Frequenz aufweist) oder um bestimmte Impulsfolgen handelt, deren Amplitude praktisch konstant ist und einer Bedingung des zufälligen Auftretens unterliegt

Dieser letztgenannte Typ der langen Signale eignet sich besonders für die seismische Erforschung mit Hilfe einer Dauersendung. Beispielsweise bei den bisher verwendeten Sweep-Signalen bzw. aus Impulsfolgen geformten langen Signalen ist es erforderlich, daß sich das lange Signal in sich selbst wiederholt damit die gleiche Autokorrelationsfunktion beibehalten werden kann und ferner damit die Autokorrelationsfunktion eines Bezugssignals wie E_x, das sich aus Teilen zweier Signale (aufeinanderfolgend) zusammensetzt gegenüber denen dieser anderen Signale identisch bleibt

Bei der Wahl der Bedingung des zufälligen Auftretens von Impulsen mit praktisch gleichen Amplituden ist das Erfordernis des In-sich-selbst-Wiederholens nicht mehr bindend. Zwei Signale dieser Art mit der ganz gleichen Anzahl von Impulsen, d h. der gleichen Dauer Tfür eine gegebene durchschnittliche Sendefolge, besitzen die gleiche Autokorrelationsfunktion, d h, daß das Verhältnis der Amplituden der Sekundärkeulen gegenüber der Amplitude der Hauptkeule bzw. Nullspitze gleich bleibt. Hieraus folgt, daß man bei Verwendung von zufälligen Impulsfolgen praktisch gleicher Amplituden vom zyklischen Charakter der Dauersendung einer Aufeinanderfolge langer und identischer Signale abgehen kann. Die Dauersendung kann aus einer nicht zyklisch ablaufenden Folge von zufällig auftretenden Impulsen über mehrere Stunden hinweg bestehen, wobei die Aussendung selbst beispielsweise über eine Symbolaufzeichnung auf Magnetband (bzw. direkt über einen Zufallssignalgenerator) erfolgen kann. Es kann nunmehr ein bestimmter Teil der Dauer T+ θ des empfangenen Signals mit einem entsprechenden Teil des ausgesendeten Signals der Dauer T' interkorreliert werden, wobei diese Dauer T willkürlich gewählt werden kann, und es genügt sich darauf zu beschränken, daß während der Auswertung der Aufzeichnungen eine gute Defination der Spitzen der Interkorrelationsfunktion stattfindet. Diese Dauer T ist also nicht mehr an die Dauer des Sendezyklus eines langen Signals gebunden, wie dies bei anderen Signaltypen der Fall ist.

Die größere Datenfülle, d.h. die umfangreichere Information, führt zu einer gesteigerten Zuverlässigkeit. Bei den seismischen Spuren, die den tiefliegenden Reflektoren entsprechen, kann es vorkommen, daß es schwierig ist den Wert einer Spitze der Interkorrelationsfunktion zu bestimmen, insbesondere dann, wenn das zusammen mit den reflektierten Wellen von den Empfängern aufgenommene Rauschen sehr stark ist, d. h„ daß man nicht entscheiden kann, ob diese Spitze einem besonders starken Rauschen oder der Reflexion von tatsächlich ausgesendeten Wellen entspricht. In diesem Fall ermöglicht das Wiederauftreten einer solchen Spitze auf der gleichen Abszisse innerhalb der Zwischen-interkorrelationsfunktion eine echte Aussage und gewährleistet somit die Kontinuität des Reflektors.

F i g. 6 zeigt einen weiteren Anwendungsfall, wobei in schematischer Form durch schraffierte Zonen die Amplitude des für jede Position des Reflexionspunktes M(Segmente Si und S2) aufgenommenen Rauschanteils innerhalb zweier aufeinanderfolgender Sendungen £1 und £11 dargestellt ist Die Interkorrelationsfunktionen der diesen Segmenten S] und 52 entsprechenden Signale sind schwierig zu verarbeiten, und zwar durch die kurzzeitig auftretenden starken Rauschanteile, die sich insbesondere dann bemerkbar machen, wenn der Reflexionspunkt gewisse Teile dieser Segmente bestreicht Es kann hierbei vorkommen, daß ein Segment 5» diese beiden Segmente zu einem Zeitpunkt überlagert zu dem der Rauschanteil wesentlich geringer war. Die dem Segment S_x entsprechende Interkorrelationsfunktion zeigt demnach ein wesentlich klarer erkennbares Maximum, dessen Herkunft nicht angezweifelt werden kann.

Innerhalb gewisser geologischer Terrains können die Reflektoren größere örtliche Schwankungen ihrer Reflexionskoeffizienten aufweisen, die die einem gegebenem Segment entsprechende Interkorrelationsfunktion stark nachteilig beeinflussen können. Die durch die Möglichkeit Zwischenspuren zu bestimmen, erhöhte Analysegenauigkeit ermöglicht es, die Wirkung dieser Änderungen des Reflexionskoeffizienten stark zu dämpfen und darüber hinaus ihre Anwesenheit zu bestimmen und ihre jeweilige Stärke zu beurteilen.

Theoretisch gibt es keine Begrenzung der Zahl der seismischen Spuren, die zwischen zwei Spuren zweier aufeinanderfolgenden Sendungen bestimmter langer Signale gewonnen werden können.

Das bisher beschriebene Verfahren kann mit Hilfe eines in Fig. 7 dargestellten Geräteaufbaus angewendet werden. Diese Gerätegruppe ist nach der Art der bisher bekannten und mit langen Signalen arbeitenden Geräten aufgebaut und umfaßt vier Hauptteile. Ein Signalgenerator 10 kann ein sinusförmiges Signal mit linearer Frequenzänderung oder aber ein aus einer Folge von zufällig auftretenden Impulsen gebildetes seismisches Signal erzeugen. Es sind Generatoren bekannt, die mehrere Kategorien von Signalen unterschiedlicher Länge erzeugen können, wobei diese Signale über sehr lange Zeiträume hinweg gesendet werden können, ohne daß hierdurch zeitliche Verschiebungen bei Auftreten der ausgesendeten Signale entstehen.

Die gesteuerten und vom Signalgenerator 10 erzeugten Signale sowie die empfangenen Signale werden gleichzeitig durch einen Pufferspeicher 11 aufgenommen, der z. B. aus einer Magnetbandschleife besteht. Derartige Magnetbänder werden bereits in den bekannten Stapelgeräten verwendet, bei denen Impulsverfahren angewendet werden und die numerische Addition mehrerer aufeinanderfolgender Aufzeichnungen erfolgt. Die Kapazität dieses Pufferspeichers ist der Dauer T des vom Generator 10 ausgesendeten langen Signals zuzüglich der längsten geforderten Laufzeit θ angepaßt.

Die durch den Pufferspeicher aufgenommenen Signale werden in einem KorrelierVAddier-Gerät 12 interkorreliert. Die genaue Funktion dieses Kollerier-/ Addier-Gerätes hängt von der Art des ausgesendeten Signals sowie der verwendeten Methode ab. Diese Korrelier-/Addier-Geräte sind bereits innerhalb der

ίο Anwendung der mit langen Signalen arbeitenden Verfahren bekannt Das Korrelier-/Addier-Gerät 12 gibt seine Informationen an ein Aufzeichnungsgerät 13 weiter, das im Dauerbetrieb während der gesamten vom Schiff aus geleiteten Forschungsphase arbeitet Dieses Aufzeichnungsgerät 13 zeichnet die gesamten von den einzelnen Empfängern her gelieferten seismischen Spuren sowie Zeitmarken auf, mit deren Hilfe später die Daueraufzeichnung in voneinander abhängige Spuren aufgeteilt werden kann.

Die genannten Geräte arbeiten z. B. numerisch, wodurch ein großer Aufzeichnungsbereich entsteht, der wiederum die Möglichkeit schafft, ein Signal aus einer großen Anzahl anderer Informationen heraus zu bestimmen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Seismisches Untersuchungsverfahren für die Unterwasserprospektion mittels eines mehrfach ^r> lange und während ihrer jeweiligen Dauer wiederholungsfreie Sendesignale abgebenden Senders, der sich zusammen mit einer von ihm in konstanter Entfernung angeordneten Empfangseinrichtung gleichförmig weiterbewegt, wobei ferner die Empfangseinrichtung die aus der Reflexion der Sendesignale an zumindest einem Reflexionshorizont hervorgegangenen Signale während einer Zeitspanne aufzeichnet, die Sendedauer der langen Signale mindestens gleich der Laufzeit der von dem am π weitesten entfernten Reflexionshorizont den es noch zu erfassen gilt, zurückkehrenden Wellen ist und die Empfangssignale mit den jeweiligen langen und wiederholungsfreien Sendesignalen zum Zwekke der Ermittlung der Reflexionslaufzeiten korre- liert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die langen und wiederholungsfreien Sendesignale während der Untersuchung pausenlos aufeinanderfolgend gesendet und die Empfangssignale pausenlos aufgezeichnet werden. 2^r>

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgezeichneten Empfangssignale außer mit jedem einzelnen der nacheinander gesendeten langen und wiederholungsfreien Sendesignale zusätzlich mit Zwischensignalen korreliert tu werden, die sich aus dem Endteil eines Sendesignals und dem Anfangsteil des darauffolgenden Sendesignals zusammensetzen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die langen und wiederholungs- r> freien Sendesignale untereinander identisch sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche der langen und wiederholungsfreien Sendesignale jeweils durch ein und dieselbe zeitliche Zufallsfolge von Einzelimpulsen konstanter Amplitude gebildet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die gesamte Untersuchungsdauer die langen und wiederholungsfreien Sendesignale durch ein einziges Sendesignal darge- <r> stellt werden, das durch eine zeitliche Zufallsfolge von Einzelimpulsen konstanter Amplitude bestimmt ist.

Ein bekanntes Verfahren (World Oil; Mai 1967, Seiten 130-132, 142), das als »Vibroseis-Verfahren« bezeichnet wird, besteht darin, von einem gleichförmig sich bewegenden Schiff ein langes Signal veränderlicher Frequenz so lange auszusenden, bis die Frequenz einen vorgegebenen Wert erreicht hat Diese Sendezeit beträgt ca. 7 Sekunden. Nach Ablauf dieser Zeit werden die Vibratoren stillgesetzt, d h, die Aussendung wird beendet Währenddessen wird die Aufzeichnung unter Verwendung eines oder mehrerer Detektoren fortgesetzt, wobei das Schiff sich weiterhin vorwärts bewegt Die zusätzliche Empfangs- oder Aufzeichnungszeit beträgt 4,6 oder 8 Sek. und hängt von der zu erfassenden Tiefe ab. Es handelt sich also um ein Verfahren, das darin besteht, während einer Zeit Γ zu senden, nach Ablauf der Zeit T die Sendung zu unterbrechen und während einer Zeit 7"+ θ zu empfangen bzw. aufzuzeichnen, wobei Bbei diesem bekannten Verfahren zwischen 4 und 8 Sek. liegt

Des weiteren ist es aus der US 32 64 606 bekannt, in den Untergrund ein Schwingungssignal zu senden,