Gravimeterraum auf der PROSPEKTA

Der neue Gravimetertyp Gss 3 unterscheidet sich von seinem bewährten Vorgänger, dem Gss 2, in verschiedenen Punkten, die seine Genauigkeit erhöhten. Auf technische Einzelheiten wollen wir hier jedoch nicht eingehen.

Während der Meßfahrt wird das Gravimeter mit Hilfe eines Kreiseltisches ständig horizontiert. Vor Beginn einer Messung wird diese Horizontierung im Hafen kontrolliert und nötigenfalls korrigiert. Hier wird auch immer ein Schwereanschluß an eine Landstation durchgeführt.

Die Seegravimetrie läuft im Regelfalle simultan mit seismischen Messungen. Neben einer kontinuierlichen Analogregistrierung, die in erster Linie als Kontrolle für den Gravimeteroperator während der Meßfahrt gedacht ist, wird die digitale Registrierung der Meßwerte im Rhythmus der seismischen " Schußfolge" durchgeführt. Es hat sich als ausreichend herausgestellt, wenn an jedem zweiten seismischen Meßpunkt alle zur Auswertung notwendigen Werte über einen Datenlogger auf Lochstreifen registriert werden. Das bedeutet meistens ein zeitliches Registrierintervall von ca. 20 Sekunden bei Meßpunktabständen von 50 Metern, wie sie bei 24facher Überdeckung in der Seismik üblich sind.

For almost exactly 2 years we have used an Askania Sea Gravimeter of the most modern type Gss 3 on our PROSPEKTA. During this period over 20000 line kilometres have been surveyed gravimetrically.

It is known that marine gravimetry in prospecting for oil or gas is only meaningful when an accuracy of ± 1 mgal is achieved. This limit makes things very difficult. The horizontal and vertical accelerations alone on a moving ship in seaway can reach amounts of 50 000 or even 100 000 mgal.These accelerations are least near the crossing point of axes of roll and pitch. Our gravity room is therefore also at the crossing point of these axes.

The new gravimeter type Gss 3 differs from its predecessor, the Gss 2, in several ways which increase its accuracy. However, we do not want to deal with technical points here.

During the survey trip, the gravimeter is continuously levelled with the help of a gyrotable. At the beginning of a survey this levelling is checked in the port, and corrected if necessary. Here, too, a gravity tie with a land station is always done.

Marine gravimetry is generally carried out simultaneously with seismic surveys. As weil as continuous analog recording, which is primarily considered as a control for the gravimeter operator during the survey trip, digital recording of survey values is carried out in the rhythm of the seismic" shot sequence". It has proved sufficient to record at every second seismic surveying position all the values necessary for interpretation on punch tape over a datalogger. This generally means a recording time interval of about 20 seconds where surveying intervals are 50 m, the normal interval in seismics with 24-fold coverage.

The activity of the gravimeter operator on board, who is usually also responsible, among others, for navigation, is basically limited to the regular control of faultless functioning of all instruments.

An important value in marine gravimeter surveying is the mean error, calculated from "discrepancies" (differences in the gravity values) at line intersections. In all surveys which we have carried out in the North Sea and North Atlantic since the PROSPEKTA was commissioned, this mean error has been very smalI, as it lies, after compensation, between only ± 0.5 and ± 0.8 mgal.

Die Aufgaben des Gravimeteroperators an Bord, der üblicherweise auch für die Navigation mitverantwortlich ist, beschränkt sich im wesentlichen auf die regelmäßige Kontrolle der einwandfreien Funktion aller Geräte.

Ein wichtiger Wert bei Seegravimetermessungen ist der mittlere Fehler, errechnet aus den "Widersprüchen" (Differenzen der Meßwerte) an den Profilschnittpunkten. Bei allen Messungen, die wir seit der Indienststellung der PROSPEKTA in der Nordsee und im Nordatlantik durchgeführt haben, ist dieser mittlere Fehler sehr gering, denn er liegt nach dem Ausgleich nur zwischen 0,5 und 0,8 mgal.

Nach dem Ausgleich werden die Meßwerte auf ein regelmäßiges Raster "verteilt" und dann in einem letzten Schritt die einzelnen Iso-Linien berechnet und automatisch gezeichnet. Das Ergebnis ist, je nach Wunsch des Auftraggebers, eine Darstellung der Meßergebnisse als Profil oder als Isolinienkarte.

Im genannten Zeitraum wurden auf unseren Meßschiffen "Jason" und "Pollux" ebenfalls seegravimetrische Messungen ausgeführt; hier allerdings mit der älteren Anlage, dem Gss 2. Auch bei diesen Messungen wurde als Kriterium für die Brauchbarkeit der Ergebnisse der mittlere Fehler aus den Abweichungen an den Profilschnittpunkten ermittelt. Hierbei haben wir etwas ganz Erstaunliches festgestellt: die Genauigkeit war ebenso gut oder manchmal sogar noch besser als bei den Messungen mit dem neuesten Typ Gss 3. Was ergibt sich hieraus als Folgerung?

Die Genauigkeit von Schweremessungen auf See ist nur bedingt von der Empfindlichkeit der verwendeten Gravimeter abhängig. Andere Einflüsse wie Wind-und Seeverhältnisse, das Seeverhalten des Meßschiffes und der Einfluß des Kreiseltisches auf das Gravimeter spielen ebenfalls eine nicht zu unterschätzende Rolle.

Die angegebenen Genauigkeiten sind im Grunde nicht die der Schweremessung, sondern letztlich die Genauigkeiten der an die Meßwerte angebrachten Korrekturen. Deshalb hängt die Genauigkeit ganz wesentlich von einer exakten Ortung ab, wobei die fehlerlose Registrierung der Ortungsdaten ebenso wichtig ist wie eine wohlüberlegte und weitgehend automatische Bearbeitung der Meßwerte.

Heute gibt es nur noch ganz wenige Auftraggeber, die bei seismischen Messungen auf simultane Gravimetermessungen verzichten. Die Mehrkosten für die Seegravimetrie und deren Auswertung liegen, je nach Umfang der gewünschten graphischen Ergebnisse, zwischen 5 und 10 % der Kosten für die Seeseismik. Jeder Auswerter, der seismische Ergebnisse in einem bislang unbekannten Gebiet interpretieren muß, weiß, wie wertvoll eine zusätzliche gravimetrische Information für die tektonische, ja sogar für die stratigraphische Einordnung der Meßergebnisse sein kann. Die hierfür aufgewendeten Kosten sind bezüglich des Nutzens, den sie bringen, in jedem Falle als gering zu bezeichnen. In den letzten Jahren konnten wir in unserer Auswerteabteilung diese Tatsache immer wieder bestätigt finden.

After compensation the survey values are "spread" over a regular grid and then in a final step the single isolines are calculated and drawn in automatically. The result is either a line presentation or an isogal map, whichever the client wishes. In the time span mentioned marine gravity surveys have also been made on our research vessels "Jason" and " Pollux", this time using the older instrument, the Gss 2. In these surveys too the mean error from the differences at line intersections was calculated as criterium for the useability of results. In doing this something amazing was discovered. The accuracy was just as good as, in fact sometimes better than in the surveys with the newest type Gss 3. What conclusions can be drawn from this? The accuracy of gravity surveys at sea is only to a limited extent restricted by the sensitivity of the gravimeter used. Other influences, such as wind or sea conditions, the behaviour of the ship in seaway, and the influence of the gyrotable on the gravimeter, also play a part which cannot be underestimated.

The accuracies given are, basically, not those of the gravity survey, but only those of the corrections applied to the survey values. Thus the accuracy depends on very exact positioning, whereby faultless recording of locations is just as important as a weil considered automatie processing of the survey values.

Today there are only a few clients who refuse simultaneous gravity surveys when seismic surveying is done. The extra costs for the marine gravity and its interpretation are between 5% and 10% of the costs for the marine seismies, depending on the extent of the graphie results desired.

Each seismologist who has to interpret seismie data from an area so far unknown, knows how valuable additional gravity information ean be for teetonie, even for stratigraphie eorrelation of survey data. The costs for marine gravimetry, in relation to its usefulness, can always be considered small. During the last few years we have been able to prove this repeatedly in our Interpretation Department.