Präpermexploration in NW-Deutschland

Th. Krey

Prof. Dr. Th. Krey hat auf Einladung der DGMK im Juni 1975 im BGR ausführlich über die Probleme gesprochen, die bei der Anwendung der geophysikalischen Methoden in der Präpermexploration auftreten. Welch großen Anteil die Refraktions- und Reflexionsseismik an diesen Untersuchungen bisher hatten, ist unseren Mitarbeitern mehr oder weniger bekannt. Daß aber auch die nichtseismischen Methoden wertvolle Hinweise bei der Präpermexploration geben können, wurde von Krey ebenfalls erörtert.

Da das behandelte Thema seit dem Ausbruch der Energiekrise vor etwa zwei Jahren besonders aktuell ist, soll in einer gekürzten aber auch z. T. etwas erweiterten Fassung des Vortrages beschrieben werden, was die Angewandte Geophysik bereits geleistet hat und was möglicherweise in Zukunft von ihr erwartet werden

Invited by DGMK, the German Society for Oil Research and Coal Chemistry, Prof. Dr. Th. Krey presented a paper in the premises of BGR, the Federal Institute for Geosciences and Mineral Resources in W-Germany, in June 1975. The topic was the problems which occur when applying geophysical methods in the exploration of the Pre-Permian. lt is more or less known to our German friends, how much effort has been invested quite recently in applying refraction-and reflection seismies to the goal mentioned. But Prof. Krey also commented on the chances of non-seismic methods in assisting in the Pre-Pernian exploration.

As the topie in question is of special interest since the outbreak of the energy crisis about 2 years ago, we shall describe - in a shortened, but also partly extended version of the paper - what has been achieved by applied geophysics and what can probably be expected in the future.

Die Magnetik ist die älteste geophysikalische Methode und bei Tiefenaufschlüssen wohl die unter den nichtseismischen Methoden wichtigste. Für die Kohlenwasserstoffexploration wird heute ausschließlich aus der Luft gemessen (Aero-Magnetik). Die Auswertung der Meßwerte ergibt Maximaltiefen für die Sedimentbasis.

Die früheren magnetischen Messungen der " Reichsaufnahme" auf der Erdoberfläche sind für die Tiefenberechnungen nicht sehr geeignet, da der Meßpunktabstand sehr groß war und die zivilisatorischen Einflüsse oft sehr störend waren.

Die Berechnungen zur Deutung der inzwischen erfolgten aeromagnetischen Vermessung der ganzen Bundesrepublik ist noch im Fluß. Sie wird vom NLfB und teilweise von Erdölgesellschaften durchgeführt. Bei der Vermessung mußte ein 10-30 km breiter Streifen an der Grenze zur DDR (der auch die übertiefe Bohrung Velpe-Asse Devon 1 enthält) und an der Grenze zur Tschechoslowakei ausgespart werden. Vorläufige Tiefenberechnungen von Hahn (BGR) haben Werte von meist 8 bis 12 km für das magnetische Basement ergeben. Die Isogammen und die Tiefenwerte des Basement sind in den Figuren 1 und 2 abgebildet.

Magnetics is the oldest geophysical method and, for deep exploration purposes, the most important among the nonseismic methods. Today, magnetic surveys for hydrocarbon exploration are only carried out from the air (aeromagnetics). The interpretation of the recorded anomalies yields maximum depth values for the sedimentary basins. The former magnetic surveys of the "Reichsaufnahme" carried out on the earth's surface between world wars and 11 are not very suitable for depth calculations, because the observation-point spacing was very large and the influences of civilisation were often very disturbing.

The computations needed for the interpretation of the aeromagnetic survey of the entire Federal Republic of Germany, which was since carried out is still under progress. The Government Institute NLfB and various oil companies are engaged in this work. During the survey a strip of 10 to 30 km width had to be omitted at the border with East Germany and Czechoslovakia (in this omitted area, the deep weil Velpke-Asse Devon 1 is situated). Preliminary depth calculations by Hahn (BGR) yielded values of mostly 8 to 12 km for the magnetic basement. The isogams and depth values of the basement are shown in figures 1 and 2.

Auch die Gravimetrie könnte für NW-Deulschland als Tiefenaufschlußmethode in Frage kommen. Große Aufwölbungen müßten sich im allgemeinen im Schwerebild widerspiegeln, obwohl sehr tiefe Sedimente z. T. größere Dichten haben können als die Kristallingesteine. Voraussetzung für eine brauchbare Bewertung der Ergebnisse wäre allerdings das Wegrechnen (Stripping, nach Sigmund Hammer) der Postpermschichten mit ihren sehr großen Dichteunterschieden (Salzstöcke!). Hierfür sind genaue Dichtewerte erforderlich, die sich durch Messungen in situ in Tiefbohrungen durch Gamma-Gamma-Logs oder mit dem Bohrlochgravimeter erreichen ließen. Für alle älteren Bohrungen gibt es derartige Messungen leider nicht

Gravimetrische Strippingberechnungen hat übrigens Schleusener bereits vor vielen Jahren im Ruhrkarbon mit Erfolg ausgeführt wie die Figur 3 zeigt. Offenbar kommen die Sättel und Mulden der varistischen Faltung durchaus zum Ausdruck. Mit den Schweremeßwerten der Reichsaufnahme in ganz NW-Deutschland derartige Berechnungen versuchen zu wollen, um das tiefe Paläozoikum zu erfassen, wäre allerdings müßig. Die Genauigkeit der seinerzeit zur Verfügung stehenden Gravimeter war dazu kaum ausreichend.

Der technische Aufwand wäre bei den in Frage kommenden Tiefen zu groß und die Genauigkeit der Meßwerte zu stark durch die dichte Industriealisierung negativ beeinflußt.

Der technische Aufwand ist geringer als bei den Widerstandsmessungen, aber auch hier stört die Industrialisierung ; Versuche, ihre Einflüsse zu eliminieren oder zu vermeiden sind im Gange.

Gravity could also be a potential exploration method. Large structural uplifts should, in general, appear in the gravity map, although very deep sediments can sometimes have higher densities than crystalline rocks. However, supposition for an efficient evaluation of the results would be the stripping of the Post-Permian layers with their large density contrasts (saltdomes!) according to Sigmund Hammer. For this purpose, exact density values are necessary, which can be obtained by gamma gamma logs in deep wells or by the borehole gravimeter. However, for all older boreholes such surveys do not ex ist, unfortunately. Gravity stripping corrections had been successfully applied by Schleusener several decades ago in the RuhrCarboniferous area, as shown in figure 3. Obviously, the anticlines and synclines of the varistic folding appear pretty weil. However, it would be vain to try such computations in all of NW-Germany in order to find deep palaeozoic structuring with the data of the " Reichsaufnahme" carried out before the end of world war 11. The accuracy of the gravimeters available at that time was hardly sufficent.

The technical effort would be too great for the depths in question, and the accuracy of the survey values would be too much impaired by dense industrialisation.

The technical effort is smaller than for resistance surveys, but here too, industrialisation impairs the method. Tests are being carried out to eliminate or to avoid these influences.

Seismik

Die Seismik ist für die Kohlenwasserstoffexploration seit langem die wichtigste geophysikalische Methode.

Die Reflexionsseismik hat bekanntlich seit etwa 1960 durch die Magnetband-und Digitaltechnik stürmische Fortschritte gemacht, insbesondere wurde durch die Einführung der Mehrfachüberdeckung die Erfassung der tiefen Trias und des Zechsteins wesentlich verbessert. Aber bereits knapp unter der Zechsteinbasis - im Rotliegenden - blieb das, was die Reflexionsseismik im allgemeinen mit vertretbarem Aufwand liefern konnte, hinter den Erwartungen zurück. Nur im Verbreitungsgebiet mächtiger Rotliegendsalze (z. B. in Schieswig-Hoistein) war es möglich, die RotliegendSalinarbasis reflexionsseismisch kontinuierlich zu verfolgen.

In den 60er Jahren bestand ein lebhaftes Interesse daran, Informationen über die Mächtigkeit des flözführenden Karbon zu erhalten, und zwar im Zusammenhang mit der Theorie von Patijn, wonach das Gas im Buntsandstein, im Zechstein und im Rotliegenden aus der Inkohlung der Flöze im Oberkarbon stammt.

Seismics

For a long time seismics has been the most important geophysical method in hydrocarbon exploration. Since about 1960, reflection seismics underwent big steps of development by the introduction of magnetic-tape-and digital techniques. Especially by introducing multiple coverage, reflections from the Lower Triassic and Zechstein could be improved considerably. But already right below the Base of Zechstein - in the Rotliegend - the results remained unsatisfactory with the technical and financial efforts made at that time. Only where thick Rotliegend salt occurs (for example in Schieswig-Hoistein) was it possible to pick the base of this salt layer continuously in the record sections.

In the sexties arose a vivid interest in gaining information on the thickness of the Carboniferous layers, in connection with the theory of Patijn, wh ich says that the gas encountered in the Bunter, Zechstein and Rotliegend originates from the coal seams of this geological formation.

Refraktionsseismik

Es war bekannt, daß das flözführende Karbon eine geringere Geschwindigkeit hat als die dichten Kalke und das Kristallin, die in größerer Tiefe zu erwarten waren. Es kam daher zu einer Reihe von refraktionsseismischen Meßkampagnen, die ungefähr in den Jahren 1960 bis 1970 durchgeführt wurden.

Zunächst versuchte man, durch die Auswertung von zweiten Einsätzen mit Schußpunkt-Geophon-Entfernungen von 20 bis 25 km auszukommen. Man ging jedoch bald zu Schußpunkt-Geophon-Entfernungen von 40 bis 50 km über, in Einzelfällen wurde noch bei 90 km Entfernung registriert, wie die Figuren 4 und 5 zeigen.

Refraction Seismics

It was known that the seismic velocity of the Carboniferous with its coal seams is smaller than that of dense calcarious and crystalline layers, which were to be expected at greater depths. Therefore aseries of refraction seismic surveys were carried out between 1960 and 1970.

At first the shot-geophone distances did not exceed 20 to 25 km using second arrivals for interpretation. Soon, however, shot-geophone distances of 40 to 50 km were applied, in some cases even at a distance of 90 km good records could be obtained as shown in figures 4 and 5.

Wegen der starken Zivilisationsunruhe bei Tage wurde vorwiegend nachts gearbeitet. Mit diesen Messungen wurden unter dem Zechstein ein bis zwei Refraktionshorizonte mit Geschwindigkeiten von 5,8 bis 6,5 km/s erfaßt. Die Tiefendarstellung konnte nur unter voller Berücksichtigung des tektonischen Aufbaues und der Geschwindigkeiten der postpermischen Schichten erfolgen. Insofern ähneln die Verhältnisse den Gegebenheiten bei der Gravimetrie, wo Gravity-Stripping erforderlich wird. Aber im Unterschied zur Problematik der hierfür nötigen Dichtekenntnisse, sind die für die Auswertung der Refraktionsmessungen gebrauchten Geschwindigkeitskenntnisse im Postperm wesentlich besser, da in allen isoliert liegenden Bohrungen Geschwindigkeitsmessungen durchgeführt wurden, und da auch aus der Fülle der damals vorhandenen Reflexionsmessungen nützliche Geschwindigkeitsinformationen abgeleitet werden konnten. Der tektonische Bau des post-permischen Stockwerkes war ebenfalls aus Bohrungen und Reflexionsseismik genügend bekannt, abgesehen vielleicht von den steilen Salzstockflankenbereichen. Durch Ausnutzung all dieser Kenntnisse konnten nun mit Hilfe der Weilenfrontmethode die Refraktionshorizonte tiefenmäßig dargestellt werden, siehe Figur 6.

Strahlenwege durch Salzstöcke und steile Salzstockflankenbereiche wurden im allgemeinen nicht für die Tiefenkonstruktion mitherangezogen. Das war möglich, weil jeder Refraktionshorizont durch Schießen und Gegenschießen doppelt erfaßt war, und da für jeden Refraktionspunkt im Untergrund mindestens einer der beiden zugehörigen Strahlenwege frei von schwer zu erfassenden Salzstockeinflüssen ist, wie Figur 7 zeigt. Es handelt sich hierbei um eine Art Analogon zur reflexionsseismischen Unterschießung eines Salzstockes.

Ein etwas schwieriges Problem bei der Auswertung der Refraktionsmessungen bildeten die Geschwindigkeiten zwischen der Zechsteinbasis und den Refraktionshorizonten. In Ermangelung detaillierter Kenntnisse wurde daher eine über weite Bereiche konstante Geschwindigkeit für die Tiefe zwischen Zechsteinbasis und Refraktionshorizont angesetzt. Hierdurch entstanden natürlich Fehlermöglichkeiten bei der Tiefenbestimmung, die jedoch nicht allzusehr ins Gewicht fallen dürften.

Because of strong ambient noise during daytime, work was carried out mostly at night. By these surveys one to two refraction horizons were obtained below the Zechstein with velocities of 5800 to 6500 m/s. A reliable depth presentation could only be accomplished by taking full account of the depth variations and velocities of the PostPermian layers. Thus, conditions are similar to the interpretation of corresponding gravity surveys, where gravity stripping becomes necessary. But in contrast to the insufficient knowledge on densities necessary for gravity stripping, the velocities in the Post-Permian needed for the depth presentation of the refraction surveys are known much better, because velocity surveys have been carried out in all isolated exploration wells and many others too. Furthermore the wealth of available reflection surveys provides additional velocity information. The tectonic structure of the Post-Permian layers was also sufficiently weil known from boreholes and reflection seismics, except for the steep saltdome-flank areas. Applying all this information, the refraction horizons could be converted from time to depth by means of the wavefront method, see figure 6.

In general, raypaths through saltdomes and steep saltdome-flank areas were not used for depth construction. This was possible, because a double coverage exists for each refraction horizon by shooting and reverse shooting, and because -for each refraction point in the subsurface -at least one of the two corresponding raypaths is free of insufficiently known layering in the surroundings of a saltdome, as shown in figure 7. This is an analogy of the reflection seismic undershooting of a saltdome.

The velocities between the base of Zechstein and the refraction horizons were a somewhat more difficult problem in the interpretation of the refraction surveys. Therefore, because of the lack of detailed knowledge, a constant velocity was assumed for the interval between base of Zechstein and refraction horizons. This may give rise to depth errors, but they should be of no major importance.

Die in den Refraktionshorizonten erfaßte Geschwindigkeit von etwa 6000 m/s kann auf kristalline Gesteine hinweisen. Es kann sich aber auch um stärker verfestigte Sedimente mit geringem Porenvolumen handeln, zum Beispiel um dichte Kalke. Der tiefste derartige Refraktionshorizont kann also nur einen Hinweis auf die Minimaltiefe der Sedimentbasis geben im Gegensatz zur Magnetik, wo eher Maximalwerte für die Sedimentmächtigkeit gewonnen werden.

Ist mehr als ein Refraktionshorizont unter dem Zechstein vorhanden, muß untersucht werden, ob die tieferen "Horizonte" nicht in Wahrheit Mehrfacheinsätzen entsprechen, die von höheren Horizonten erzeugt werden. Figur 8 zeigt die Kombination eines Refraktionsstrahlenweges mit dem einer Reflexion. Derartige zusammengesetzte Strahlwege sind von Meissner (früher PRAKLA, jetzt Universität Kiel) beschrieben und nachgewiesen worden. Falls die Refraktorgeschwindigkeit eines zweiten oder späteren Refraktionshorizontes merklich höher als 6200 m/s ist, z. B. 6500 m/s, könnte dieser Horizont bereits in der kristallinen Kruste liegen. In der Refraktionsseismik braucht die geologische Bedeutung ihrer Horizonte nicht gleichbleibend zu sein, wie Figur 9 zeigt. Bei dieser geologischen Situation kann der vom kristallinen Untergrund der Hochscholle stammende Laufzeitast mit ziemlich glattem Verlauf in den Ast übergehen, der einer dichten Kalkserie der Tiefscholle zuzuschreiben ist.

Mehrdeutigkeiten liegen aber auch in der Reflexionsseismik vor. Die größere Anzahl von Reflexionshorizonten und die bessere Auflösung gibt der Reflexionsmethode allerdings bessere Chancen, Mehrdeutigkeiten zu erkennen. Dafür hat die Refraktionsseismik einen anderen Vorteil : Ein Sprung in einem Refraktionshorizont kann meist eindeutig beurteilt werden, während er in der Reflexionsseismik unter Umständen falsch gesehen wird. Die Refraktionsseismik hat gegenüber der Reflexionsseismik im Präpermbereich aber den weiteren Nachteil, daß die erreichbare Auflösung merklich geringer ist, weil eine Millisekunde Zeitdifferenz in der Refraktionsseismik ein um 30 bis 100% größerer Tiefenunterschied entspricht als in der Reflexionsseismik, in der überdies größere Frequenzen vorherrschen, womit eine genauere Zeitablesung möglich ist. Außerdem verfälschen unerkannte Geschwindigkeitsschwankungen im Bereich zwischen Zechsteinbasis und Refraktor die Refraktionszeiten wesentlich mehr als die Reflexionszeiten.

Da alle bisher besprochenen Methoden Nachteile aufweisen und ihre Resultate nicht voll befriedigten, wandte man sich nach Ausbruch der Energiekrise wieder der Reflexionsseismik zu.

The velocity of about 6000 m/s of the refraction horizons can point to crystalline rocks. But certain compacted sediments with a small pore volume, for example dense calcareous rocks are also possible. The deepest refraction horizon therefore, can only inform us on the minimum depth of the base of sediments, whereas in magnetics maximum values for the sedimentary thicknesses are yielded.

If more than one refraction horizon exists below the Zechstein one has to examine, whether the " lower horizons" originate from multifold arrivals, which are produced by upper horizons. Figure 8 shows the combination of a refraction-and a reflection raypath. Such combined raypaths have been described and indicated in seismic records by Meissner (formerly with PRAKLA, now with University of Kiel). In case the refractor velocity of a second or later refraction horizon is considerably higher than 6200 m/s, for example 6500 m/s, this horizon could already be situated within the crystalline crust.

The geological meaning of refraction horizons need not be constant, as shown in figure 9. In this geological case the branch of the time-distance curve originating from the crystalline basement of the upthrown block can pass rather smoothly into that branch, which originates from the dense calcareous series of the downthrown block.

However, ambiguities also exist in reflection seismies. But because of the larger number of reflection horizons and the better resolution, the reflection method has better chan ces for a correct interpretation. On the other hand refraction seismics has another advantage. The throw of a refraction horizon at a fault can mostly be estimated rather clearly, whereas in reflection seismies ambiguities may arise.

Compared to reflection seismies, refraction seismics in the Pre-Permian has a further disadvantage: the resolution yielded is considerably smaller.

In refraction seismies a time difference of one millisecond corresponds to a 30% to 100% larger depth difference than in reflection seismies, where moreover, higher frequencies are predominant, by which a better time resolution is possible. Besides, unrecognized velocity fluctuations in the range between base of Zechstein and refractor horizon have a much higher influence on refraction times than on reflection times.

As all methods discussed so far show disadvantages, and as their results were not up to expectation, one turned again to reflection seismies after the outbreak of the energy crises.

Um die in der Reflexionsseismik bisher erreichten Ergebnisse zu verbessern, mußten der meßtechnische Aufwand erhöht, neue Datenverarbeitungsmethoden entwickelt und die Auswertungsmethoden überdacht werden.

Weil die Dichte-und Geschwindigkeitsunterschiede in größeren Tiefen im allgemeinen geringer werden, sind auch die Reflexionskoeffizienten im tiefen Paläozoikum generell kleiner als in den höheren Stockwerken. Daher müssen wir im Zeitbereich des Präperm mit zahlreichen kräftigen multiplen Reflexionen rechnen, so daß die gewünschten Primärreflexionen hier nur durch besondere Maßnahmen sichtbar gemacht werden können. Die wichtigste hierfür geeignete Methode ist bekanntlich die Mehrfachüberdeckung. Ihre Wirkung beruht darauf, daß die Reflexionszeit bei multiplen Reflexionen im allgemeinen mit wachsendem Schußpunkt-Geophon-Abstand schneller zunimmt als bei den Primären die von den zeitgleichen Multiplen überlagert werden. Diese Unterschiede in den Reflexionslaufzeitkurven sind aber bei den infrage kommenden Reflexionszeiten von 3 bis 5 s nur dann groß genug, wenn auch die Entfernung zwischen Schußpunkt und Geophon und der Oberdeckungsgrad groß genug sind, das heißt, die verschiedenen Strahlenwege, mit denen ein und derselbe Reflexionspunkt im Untergrund erfaßt wird, müssen genügend unterschiedlich und genügend zahlreich sein. In verschiedenen Gegenden NW-Deutschlands, in denen seit Beginn vorigen Jahres reflexionsseismische Messungen mit präpermischen und speziell devonischen Aufschlußzielen ausgeführt worden sind, hat man daher 24-und 48fache Oberdeckung angewandt, gegenüber bisher 6-bis 12facher Oberdeckung, wobei die Schußpunkt-GeophonEntfernungen einen Bereich von 0 bis 5 oder sogar bis 6 km überstrichen. Bei 48facher überdeckung wurden dafür zwei Apparaturen mit je 48 Spuren eingesetzt.

Wegen der "lebhaften" Salztektonik und der unterschiedlichen alluvialen und diluvialen Ablagerungen auf engem Raum ist in NW-Deutschland der große Schußpunkt-Geophon-Entfernungsbereich noch aus einem anderen Grunde von großem Vorteil, denn gewisse Abschnitte eines tiefen Reflexionshorizontes werden besser durch kleine, andere Abschnitte hingegen durch größere Entfernungen erfaßt. Bei der Datenverarbeitung werden daher auch meist nahe und weite Entfernungsbereiche zunächst getrennt gestapelt.

Beim Stapeln muß bekanntlich dynamisch korrigiert werden. Durch die Erweiterung des Schußpunkt-GeophonEntfernungsbereiches auf 5 bis 6 km entsteht aber für die Durchführung der dynamischen Korrekturen eine gewisse Schwierigkeit: Die bisher angenommene lineare Beziehung zwischen den Quadraten von Reflexionszeit und Schußpunkt-Geophon-Abstand reicht nun oft nicht mehr aus. Inzwischen wurde aber von unserem Mitarbeiter Houba ein neues Computerprogramm entwickelt, welches das Problem in recht einfacher Weise löst.

Die vor dem Stapeln ebenfalls nötigen statischen Korrekturen sind zeitunabhängige Zeitverschiebungen. Sie sollen Ungleichmäßigkeiten in der Höhe der Erdoberfläche und in der Ausbildung der sog. Verwitterungsschicht bis mindestens zur Tiefe des Grundwassers ausgleichen. Es hat sich nun gezeigt, daß man in weiten Bereichen NWDeutschlands, in denen die halokinetischen Strukturen besonders engräumig sind, den ganzen Bereich von der Erdoberfläche bis zur Zechsteinbasis evtl. sogar bis zur Rotliegend-Salinarbasis mit in die Berechnung der statischen Korrekturen einbeziehen muß; in der Praxis genügt es allerdings, bis in die obere tiefere Trias zu gehen, da hier die Geschwindigkeiten ziemlich einheitlich werden. Diese erweiterten Korrekturberechnungen, die wir mit " Seismic Stripping" bezeichnen, haben sich in vielen Fällen gut bewährt. Ein Beispiel hierfür ist in dem Beitrag: Th. Krey, "Seismic Stripping", in diesem Heft enthalten.

Bei der zumindest in Südniedersachsen möglicherweise sehr komplizierten Tektonik im Präperm war es wichtig, die erfaßten Reflexionspunkte auch dreidimensional korrekt zu lokalisieren. Die Neigung quer zum Profil mußte also zusätzlich sichtbar gemacht werden. Das gelang aufgrund eines von Bortfeld vorgeschlagenen Meß-und Datenverarbeitungsverfahrens. Danach werden die Schußpunkte um regelmäßig oder unregelmäßig sich ändernde Beträge von wenigen 100 m aus der Profiltrasse herausgesetzt. Mittels einer Erweiterung unseres ASP-Programmes können dann die gewünschten Querneigungen laufend berechnet werden. So hat sich zum Beispiel ergeben, daß die tiefen Reflexionshorizonte bei drei und mehr Sekunden (in der Figur in " Seismic Stripping") auch quer zum Profil keine allzustarken Neigungen aufweisen, daß es sich also bei diesen insbesondere nicht um Reflexionen oder Refraktionen von seitlich des Profils liegenden steilen Unstetigkeitsflächen wie Störflächen, Salzstöcken usw handeln kann.

Durch inzwischen erfolgte weitere Verbesserungen der Feldtechnik und vor allem der Datenverarbeitung konnten neuerdings wesentlich bessere Ergebnisse im Präperm erreicht werden als sie das in dem Beitrag "Seismic Stripping" abgedruckte Beispiel zeigt. Die Figur 10 zeigt Präpermreflexionen, die noch vor kurzem als unrealisierbar galten.

In order to improve the results so far yielded by reflection seismies the technical effort in the field had to be intensified, new data processing methods had to be developed and interpretation methods had to be re-considered.

The density-and velocity contrasts generally decrease at greater depths. Therefore the reflection coefficients in the deep Palaeozoic are generally smaller than in the upper layers. Therefore we have to expect numerous strong multiple reflections in the time-range of the Pre-Permian, so that here the desired primary reflections can be made visible only by special methods. As known, the most important suitable method is multiple coverage (CRP). Its effect is based on the fact, that the reflection times of multiple reflections, generally increase faster with increasing shot-geophone distances than those of primary reflections, which are superimposed by those multiples. These differences in the reflection travel-time curves are only big enough at the reflection times involved of 3 s to 5s when the distances between shotpoint and geophone and the degree of coverage are large enough, i. e. the various raypaths involved in the observation of one reflection point in the subsurface have to be sufficiently different and numerous. In some areas in NW-Germany, where reflection seismic surveys with Pre-Permian and especialIy Devonian exploration aims have been carried out since the beginning of last year, 24-and 48-fold coverage was applied (so far 6-to 12-fold coverage), whereby the shotgeophone distances covered a range of 0 to 5 or even 6 km. Two recording units with 48 traces each were employed for 48-fold coverage.

Because of the "vivid" salt tectonics and the rapidly varying thicknesses of quaternary sediments, the long shot-geophone distances are of great advantage in NWGermany for yet another reason; certain intervals of a deep reflection horizon can better be observed by small distances, other intervals by larger ones. Therefore. narrow and large distance ranges are mostly stacked separately. Before the stacking process, one has to correct dynamically, as is weil known. On extending the shot-geophone distances to 5 or 6 km, however, a certain difficulty arises. The linear relation so far assumed between the squares of reflection times and those of shot-geophone distances is now often insufficient. In the meantime however, a new computer program was developed by our Mr. Houba, which solves the problem in a rather easy way.

The static corrections necessary before stacking, are timeindependent time-shifts. They are supposed to compensate irregularities in the elevation of the earth's surface and in the character of the so-called weathering layer, at least down to the depth of the ground water.

It appears, that in large areas of NW-Germany, where the halokinetic structures are especially narrow, one has to include the entire range from earth-surface to base of Zechstein, partly even to the Rotliegend-Salinar-base into the calculation of the static corrections, in practice however, it is mostly sufficient to extend corrections only to the Upper or Lower Triassie, because here the velocities become rather uniform. These extended correction-calculations, called "Seismic Stripping" have yielded good results in many cases. An example is given in this report in the article by Th. Krey: "Seismic Stripping".

As at least in southern Lower Saxony, the tectonics in the Pre-Permian is probably very complicated it was important to correctly localize the observed reflection points threedimensionally. Therefore the crossdip, i. e. transverse to the line, had additionally to be made visible. This was accomplished according to a survey-and data processing method suggested by Bortfeld. This implies shifting the shotpoints a few hundred meters out of the line by regularly or irregularly varying amounts. Then by means of an extension of our ASP-package, the desired crossdips can be calculated continuously. Thus it was proved, for example, that the deep reflection horizons at 3 or more seconds (see figure in "Seismic Stripping") do not have too steep crossdips. Therefore these reflections cannot originate from steep discontinuities running more or less parallel to the seismic line, as for instance faultplanes, flanks of saltdomes etc.

Due to further improvements in field techniques and especially in data processing, much better results could be yielded in the Pre-Permian lately than even is shown in the figure of the "Seismic Stripping" article. Figure 10 shows Pre-Permian reflections, which were considered unattainable not so long ago.

Die Koordination der neue ren Reflexionsmessungen mit den früheren Refraktionsmessungen wird noch im einzelnen untersucht. Aber es läßt sich schon jetzt sagen, daß der Verlauf der Reflexionshorizonte überwiegend dem Verlauf der kartierten Refraktionshorizonte entspricht. Lücken, welche die moderne aufwendige Reflexionsseismik offen lassen sollte, könnten also durch Refraktionsmessungen geschlossen werden. Wenn ein Anschluß an ältere Refraktionslinien möglich ist, kann dabei weitgehend mit Streufächern gearbeitet werden. Die Figuren 11 und 12 zeigen das Ergebnis eines solchen Fächers mit und ohne Migration. Offenbar wurde eine wesentliche Störung erfaßt.

The coordination of recent reflection surveys with former refraction surveys has still to be examined in detail. However, we can al ready conclude, that the preponderant reflection horizons correspond weil with the mapped refraction horizons. Gaps which might be left by the advanced but expensive new reflection seismic techniques could therefore be filled in by refraction seismics. In case a tie to older refraction lines is possible, fan shooting could preferably be applied. Figures 11 and 12 show the result of such a fan, with and without migration. ObviousIy, an important fault shows up in the section.

Zu der Zeit, als die kontinuierliche Kartierung der Zechsteinbasis in NW-Deutschland als erstrebenswertes Ziel erschien, wurde eine Auswertung im Präperm kaum versucht oder verlangt. Eine gründliche Neuauswertung der Reflexionsmessungen der letzten 10 Jahre bot sich daher an, um den Präpermbereich zu überprüfen. Drei PRAKLASEISMOS-Auswertungsgruppen sind z. zt. damit beschäftigt.

At the time when the continuous mapping of the base of Zechstein in NW-Germany became most desirable, an interpretation of the Pre-Permian was hardly tried or wanted. Therefore, a thorough re-interpretation of the last 10 years' reflection surveys is being carried out now by 3 PRAKLA-SEISMOS interpretation groups, in order to reexamine the range of the Pre-Permian in the former records.

Große Teile des benutzten Meßmaterials müssen einer erneuten Datenverarbeitung unterzogen werden, schon deshalb, weil die älteren Verarbeitungen oft nicht mehr den jetzt interessierenden Zeitbereich von 3 bis 6 Sekunden erfaßten. Dabei wird versucht, die früher angewandten und für das Präperm ungeeigneten Feldparameter (Entfernungen, Geophonpattern usw.) mit besonderen Datenverarbeitungsmethoden zu kompensieren. Durch den Prozeß LLMA (Long Leg Multiple Attack) oder spezielle Dekonvolutionsverfahren, können multiple Reflexionen oft auch dann noch abgeschwächt werden, wenn die Mehrfachüberdeckung wegen zu geringer maximaler SchußpunktGeophon-Entfernungen nicht richtig wirksam wird. Die beiden Figuren 13 und 14 zeigen z. B. die Wirkung des LLMA-Prozesses bei der Auslöschung von multiplen Reflexionen. Erfolge der erneuten Datenverarbeitung sind also vorhanden, aber weitere Fortschritte sind wünschenswert.

Die Tätigkeit der Auswertungsgruppen hat zu durchaus interessanten -teils sicheren, teil wahrscheinlichen -Kartierungen geführt, besonders dort, wo schon früher recht lange maximale Schußpunkt-Geophon-Entfernungen verwandt worden waren, z. B. 3 bis 4 km, in Einzelfällen bis zu 4,8 km. Diese Auswertungen lehnen sich z. T. an die neuesten, eigens für Präperm angesetzten, Messungen an ; auch scheinen sie im allgemeinen den älteren Refraktionsmessungen nicht zu widersprechen.

Major parts of these records have to be subjected to new data processing, partly because the former processing did not encompass the time range of 3 to 6 s which is now of interest, partly for other reasons. This new data processing tries to compensate for certain disadvantages of the formerly employed field parameters (distances, geophones patterns etc.) which were not in general optimal for the Pre-Permian. With the LLMAprocess (Long-Leg-Multiple Attack) or with special deconvolution methods, multiple reflections can often be attenuated to a reasonable degree when the multifold coverage is not efficient enough, because of too small maximum shot-geophone distances. Figures 13 and 14 show the effectivity of the LLMA-process in extinguishing multiple reflections. The renewed data processing is successful in parts but further progress is desirable.

The activity of the interpretation groups has resulted in rather interesting -partly certain partly probable -mappings, especially in pi aces where rather long maximum shot-geophone distances had formerly been employed, for example 3 to 4 km, in some cases up to 4.8 km. These interpretations can to some extent be successfully tied to the most recent surveys which are especially designed for the Pre-Permian. In general, they also seem to correspond weil to the results of the refraction surveys mentioned.

Die geophysikalische Präpermexploration in NW-Deutschland ist sicherlich eine der schwierigsten Aufgaben, die der angewandten Geophysik jemals gestellt worden ist. Man kann aber bereits heute sagen, daß es in verschiedenen Gebieten gelungen ist, in die zu explorierenden Tiefenbereiche vorzustoßen, und zwar auch mit der Reflexionsseismik, die uns die genauesten strukturellen Erkenntnisse zu liefern vermag. Daneben darf nicht vergessen werden, daß auch andere geophysikalische Methoden, insbesondere die Refraktionsseismik, wertvolle Beiträge liefern können, besonders da wir nicht wissen, ob der Reflexionsseismik der Durchbruch zum Präperm schon überall gelungen ist.

The geophysical exploration of the Pre-Permian in NWGermany is certainly one of the most difficult tasks which applied geophysics has ever known. Already today we can conclude however, that at least in several areas, reflection seismics successfully penetrated into the desired depth range. This geophysical method can provide the most precise structural information. But one should not forget that other geophysical methods too -mainly refraction seismics -can provide valuable contributions especially as we do not know whether the reflection seismic break-through to the Pre-Permian will be achievable everywhere.

Vor wenigen Jahren noch war die Kartierung der Zechsteinbasis ein Problem, das inzwischen längst gelöst worden ist. Die neuesten sehr guten Ergebnisse in der Reflexionsseismik lassen hoffen, daß auch die einwandfreie Kartierung des Präperm in absehbarer Zeit -wenn auch mit großem technischen Aufwand - fast allgemein erreicht werden kann.

Only some years aga the mapping of the base of Zechstein had been a big problem. It was solved in the meantime. The latest very good results in reflection seismics let us hope that we will be able to achieve a reliable mapping of the Pre-Permian as weil, at least in most parts of NW-Germany.