R. Marschall

Vor rund 10 Jahren wurde in Nordwest-Deutschland die Unterschießung von Salzstöcken geboren, und zwar als ,,Abfallprodukt" bei Refraktionsmessungen, die der Erfassung des Top-Gebietes von Salzstöcken dienten. Diese spezielle Technik hat sich inzwischen einen festen Platz in der angewandten Seismik erobert. Nach Ausdehnung des Verfahrens auf Flachwassergebiete (Wattenmeer) wurden kürzlich auch Unterschießungen auf hoher See durchgeführt

Zunächst sei an das Prinzip der Unterschießung erinnert: Setzt man Schuß-und Geophonpunkte so an, daß die Reflexionsstrahlwege die tektonisch stark beanspruchten Deckgebirgsbereiche vermeiden, so ist es möglich, zu Aussagen über die Zechsteinbasis Z zu gelangen, die mit der üblichen Aufstellungsgeometrie nicht erreicht werden können.

Nach der Unterschießungsmethode verlaufen die Strahlenwege zwischen Sendern und Empfängern unter diesen heterogenen Bereichen und es ergeben sich gute Reflexionen, die auch relativ einfach lagerichtig dargestellt werden können. Prinzipiell gibt es drei "Basisstrahlenwege" (Strahl 1, 2 und 3 in Abb. 1), d. h. eine Unterschießung zerfällt in der Regel in drei Teile, nämlich in zwei Flankenunterschießungen (Strahl 1 und 2) und in eine Totalunterschießung (Strahl 3). Eine schematische Darstellung des Schießschemas ist der Abb. 2 zu entnehmen.

Meist werden auch noch Schuß-und Geophonseite vertauscht, so daß sich insgesamt sechs Schußserien ergeben.

Ü̈berträgt man nun diese Verhältnisse auf marine Unterschießungen so wird sofort klar, daß zwei Schiffe benötigt werden, nämlich ein Schießschiff und ein Registrierschiff. In der Regel lassen sich die Flankenunterschießungen so verknüpfen, daß sie mit einem Hin-und Rücklauf der Schiffe abgeschlossen werden können, d. h. eine komplette Unterschießung eines Salzstockes auf See erfordert je einen Hin-und Rücklauf für Flankenunterschießungen (1 und 2 kombiniert) und für Totalunterschießungen.

Die Zeit für einen Lauf mit anschließender Wende (die naturgemäß für das Registrierschiff wegen des langen Streamers länger ist) beträgt rund zwei Stunden. An einem "DECCA"-Tag kann also ein komplettes Unterschießungsprofil gemessen werden.

Für die Navigation wird man in der Regel die für das jeweilige Meßgebiet optimale DECCA-Kette (z. 8. Hifix Rijnmund) auswählen; zur Sicherheit wird die Satellitenortung mitaufgenommen. Die normale Navigation wird zusätzlich durch die folgenden weiteren Kontrollen ergänzt:

Marine Seismic Undershooting

About 10 years aga the undershooting of salt domes was developed in Northern Germany as a "by-product" of refraction surveys which served to resolve the top area of salt-domes. This specific technique has, in the meantime, gained a significant place in applied seismics. After extending the technique to shallow water surveys (shoals), undershooting was recently also carried out offshore.

At first we recall the principle of operation of undershooting (fig. 1):

Arranging shot and geophone locations in such a way that the reflection ray paths avoid the tectonically disturbed upper layers, it is possible to obtain information about the Zechstein base "Z" which cannot be obtained with the usual su rvey arrangement.

The ray paths between emitter and receiver proceed in the undershooting method beneath these heterogeneous areas and good reflections result which also can relatively simply be represented correctly. There are essentially three basic ray paths (ray 1, 2, and 3 in fig. 1), i. e. an undershooting consists generally of three parts; they are two salt-dome flank undershootings (ray 1 and 2) and a total undershooting (ray 3).

The shot pattern is then similar to the scheme as presented in figure 2:

Usually the shot and geophone sides are also switched so that a total of six shot series results. If one now transfers these configurations to marine undershootings it is immediately clear that two vessels will be required -the shot vessel and the recording vessel. The flank undershootings are, as a rule, tied in such a way that they can be completed in one return trip of the vessel, that is, a complete undershooting of a salt dome at sea requires a return trip each for the flank undershootings (1 and 2 combined) and for the total undershooting.

The time taken for a single trip of the recording vessel with subsequent turnaround (wh ich is, of course, longer for the recording vessel because of the long streamer) amounts to nearly two hours. In one "DECCA"-day one can, therefore, survey a whole undershooting line.

For navigational purposes one will generally choose the most suitable DECCA chain (for example, Hifix-Rijnmund) appropriate to the intended survey area. Satellite navigation data are recorded also as a backup. The normal navigation is in addition supplemented by the following controls:

• Die Wasserschall-Laufzeit vom Schießschiff zum Meßschiff wird über Funk zurückgemeldet; sie erlaubt eine kontinuierliche Distanzkontrolle zwischen beiden Schiffen.
• Das Schießschiff hat den Ministreamer (4 Spuren) ausgefahren und registriert ebenfalls die Unterschießungspops. Damit ist insofern eine Positionskontrolle gegeben, als ein Vergleich mit den anderen Messungen vorgenommen werden kann.
• Das Meßschiff schießt selbst bis vor den ersten Unterschießungs-Schußpunkt (= FSP) und nach dem letzten (= LSP) ein rund 2 km langes konventionelles Profil, womit eine zusätzliche Kontrolle bei den FSP-und LSPPositionen gegeben ist.

• The sea-water sound travel times from the shot vessel to the recording vessel are retransmitted by radiotelephone; they permit a continuous distance check betwaen the two vessels.
• The shot vessel employs a mini-streamer (4 traces) to record the undershooting pops also. With this, a position check is afforded insofar as a comparison can be made with the other recordings of the regular line.
• The recording vessel shoots itself until before the first undershooting shotpoint (= FSP) and after the last shotpoint (= LSP) a conventional line, about 2 km long, which results in an additional check for the LSP positions.

Das zeitliche Ablaufdiagramm für einen Lauf zeigt Abb. 3:

Das entsprechende Korrelationsschema ist in Abb. 4 dargestellt:

Durch ein gutes Navigationsbasissystem, SATNAV als "Backup" und den erwähnten Kontrollen hat man also die Positionsbestimmung sehr gut im Griff. Eine zusätzliche Kontrolle ergibt sich noch bei der anschließenden Auswertung der Unterschießung durch die Tatsache, daß die Streamerlänge selbst konstant bleibt; durch die Verknüpfung von Schuß und Gegenschuß läßt sich die Distanz überprüfen.

Vergleicht man den Zeitbedarf für eine Land-und eine See-Unterschießung und bedenkt dabei, daß eine Landunterschießung rund 5 bis 6 Tage dauert, so läßt sich leicht ausrechnen, daß die marine Unterschießung in bezug auf die Feldaufnahme nur rund die Hälfte der Landunterschießung kostet.

Für die digitale Bearbeitung fällt freilich auf See ein Vielfaches an Schußpunkten gegenüber einer Landmessung an. Dagegen bestehen bei einer Seemessung keinerlei statische Korrekturprobleme. Sind die Voraussetzungen für eine gute Satellitennavigation gegeben, lassen sich wegen der erwähnten Kontrollen natürlich auch nachts Unterschießungen durchführen.

Erhebliche Kosten werden eingespart, wenn mehrere parallele Salzstöcke in einem Meßvorgang unterschossen werden, weil dann die Schiffe nur an den äußeren Salzstöcken wenden müssen.

Bei Unterschießungen treten streckenweise zwischen Energiequelle und Empfängern sehr große Abstände auf. Auch bei diesen großen Abständen haben sich die auf unseren Meßschiffen eingesetzten Luftpulser als ausreichende Energiequelle erwiesen j sogar bei der Registrierung von " Expanding Spreads" (zur Bestimmung der seismischen Geschwindigkeiten) mit ihren besonders großen Meßentfernungen wurden gute Meßdaten erhalten.

Bis jetzt sind Ergebnisse für die Veröffentlichung noch nicht freigegeben. Unsere Absicht, abschließend eine der bisher gemessenen und qualitativ durchwegs guten Sektionen hier abzubilden, konnten wir daher nicht verwirklichen. Wir hoffen jedoch, dies in einer der nächsten Ausgaben unserer Firmenzeitschrift nachholen zu können.

The flow chart for the survey is shown in figure 3:

The respective correlation diagram is presented in figure 4:

By means of a good base navigation system, SATNAV as backup, and the above-mentioned checks one has, therefore, positioning very weil in ones grip. An additional check is further achieved at the subsequent interpretation of the undershooting by the fact that the streamer length itself remains constant; the distance can, therefore, be checked by a combination of shot and counter shot.

If one now compares the time required for aland and a marine undershooting and if one considers that aland undershooting takes about 5 to 6 days, it is easily calculated that a marine undershooting costs, with respect of the field recording, only half as much as aland undershooting.

For the digital processing, however, there are, in the case of the marine undershooting, a multiplicity of shotpoints more as compared to aland survey. On the other hand, there are no static correction problems in the marine survey.

Where the prerequisite condition for a satisfactory satellite navigation exists, undershooting during nighttime can, of course, also be carried out because of the abovedescribed checks.

Considerable expenses can be saved when several parallel salt-domes are undershot in one survey program as the vessels then only need to turn once at the outermost salt domes.

In undershootings very large spacings occur at times between the energy source and the receivers. In such instances of large spacings the airpulsers utilized on our survey vessels have been found to be an adequate energy source j good survey results were obtained even when recording expanding spreads (for the determination of seismic velocities) with their particularly large spacings.

So far, no results have been released for publication. Therefore, our intention to show one of the sections surveyed to date (they are without exception all of good quality) could not be realized. We hope, however, to do this in a future issue of our company's magazine.