Seismik

Seismische Reflexions- und Refraktionsmessungen gehören zu den eindrucksvollsten Werkzeugen des Geophysikers. Das gilt auch für die Erkundung von Impaktstrukturen. Allerdings sind seismische Messungen meist sehr kostenintensiv, so daß sie eher selten auf diesem rein wissenschaftlichen Gebiet eingesetzt werden. Andererseits sind mehrere Impaktstrukturen (z.B. Steen River in Kanada und Silverpit in der südlichen Nordsee) mit seismischen Messungen im Rahmen der Erdölexploration entdeckt und untersucht worden. Das nachfolgende Bild zeigt eine seismische Isochronen-Strukturkarte (verändert aus Jansa, L. F. et al. (1989): Montagnais: A submarine impact structure on the Scotian Shelf, eastern Canada. - Geol. Soc. Am. Bull., 101, 450-463.) für die untermeerische Montagnais-Impaktstruktur, die bei der reflexionsseismischen Erdölexploration endeckt wurde.

Bereits in den sechziger Jahren wurden umfangreiche seismische Untersuchungen in der Ries-Impaktstruktur (Nördlinger Ries) in Deutschland durchgeführt. Zu der Zeit war der Ries-Krater mit einem Durchmesser von 26 km Gegenstand einer hitzigen Debatte: Auf der einen Seite standen die Verfechter der alten Ansicht, daß das Ries durch eine vulkanische Explosion entstanden sei, auf der anderen Seite die Befürworter der damals neuen Hypothese einer Impaktgenese. Diese Debatte veranlaßte neue Untersuchungen der Gravimetrie, Geomagnetik, Seismik und Geoelektrik. Sie trugen dazu bei, daß das Ries als Impaktstruktur anerkannt wurde und detaillierte Kenntnisse über die innere Struktur des Kraters zur Verfügung standen.

Die seismischen Untersuchungen bestanden aus Refraktions- und Reflexionsmessungen. Der Verlauf eines der seismischen Refraktionsprofile ist in die gravimetrische Restfeldkarte (siehe Gravimetrie) eingezeichnet (Bild unten).

Das nachfolgende Bild zeigt die beobachteten Laufzeiten längs dieses Profils, dazu ein seismisches Kratermodell und berechnete Laufzeiten (verändert aus Ernstson, K. & Pohl, J. (1977): Neue Modelle zur Verteilung der Dichte und Geschwindigkeit im Ries-Krater [New density and velocity distribution models for the Ries crater ]. - Geologica Bavarica, 75, 355-371.). Zum Vergleich ist ebenfalls die Laufzeitkurve gezeichnet, die zur vertikalen Geschwindigkeitsverteilung außerhalb der Impaktstruktur korrespondiert. Man erkennt, daß Laufzeitresiduen bis zu 0,4 Sekunden auftreten, die durch die Geschwindigkeitserniedrigung im

Bereich des Kraters erzeugt werden. Das folgende Bild zeigt die zugehörigen Geschwindigkeits-Tiefen-Verteilungen für das Kraterzentrum und den ungestörten Bereich außerhalb der Struktur (links) und die Differenz der beiden Kurven (mitte). Zum Vergleich ist

eine Dichte-Tiefen-Verteilung gezeichnet (rechts), wie sie aus einer Modellierung (nachfolgendes Bild) der oben abgebildeten gravimetrischen Restfeldanomalie abgeleitet wurde. Die Kurven zeigen über die Geschwindigkeits- und Dichteerniedrigung, daß die Impaktauflockerung des Gesteins im Zentrum des Ries-Kraters noch bis in Tiefen von 5 - 6 km nachzuweisen ist.

Reflexionsseismik im Gebiet des Ries-Kraters

Das von Westen radial auf das Zentrum zulaufende seismische Reflexionsprofil (nachfolgendes Bild; verändert aus Angenheister, G. & Pohl, J. (1969): Die seismischen Messungen im Ries von 1948 - 1969 [Seismic investigations in the Ries Crater (1948 - 1969)]. - Geologica Bavarica, 61, 304-326.) zeigt eindrucksvoll Einzelheiten der geologischen Anomalie, die ein Impakt in einem "normalen" geologischen Untergund hervorrufen kann. Im Fall des Ries-Kraters bestand das Target aus grob 600 m gut gebankter Sedimente (vor allem Trias und Jura) über dem kristallinen Grundgebirge aus Granitoiden und Metamorphiten. Die Kraterbegrenzung erkennt man sehr gut an einem plötzlichen Abbruch der seismischen Horizonte, wo ein Übergang in die Megablock-Zone mit dem weitgehenden Verlust seismischer Energiekorrelationen erfolgt. Die obere und untere Begrenzung der Suevit-Schicht im Krater zeigt eine Strukturierung, die - in guter Übereinstimmung mit Ergebnissen der Geomagnetik und Geoelektrik (siehe Geoelektrik) - die Existenz eines innersten Ringwalls nahelegt. Innerhalb des kristallinen Ringwalls bildet die Basis der post-impakt-Seesedimente den auffälligsten seismischen Reflektor.

Links

THE SEISMIC SIGNATURE OF METEORITE
IMPACT CRATERS:
www.cseg.ca/recorder/pdf/2000/2000_Jun/01_Jun2000.pdf

Chesapeake impact structure:
http://geopubs.wr.usgs.gov/open-file/of01-407/

Silverpit impact structure
http://www.pesgb.org.uk/pesgb/S4/S4_abddec.asp?section=4

Steen River impact structure:
www.lpi.usra.edu/meetings/impacts97/pdf/6090.pdf
www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2002/pdf/1736.pdf

[nach oben]