Seismikk
Seismikk er et fagområde som benytter lydbølger for å avbilde og undersøke jordskorpen. Kraftige lydsignaler blir sendt ned i jordskorpen, for eksempel med luftkanoner til vanns eller dynamitt på land. Deretter registerets det lydbølger som reflekteres fra undergrunnen. Ved hjelp av disse akustiske signalene og fysiske lover, tolkes variasjonen i tetthet og lydhastighet i undergrunnen, som skyldes forskjeller i sedimenttyper og bergarter. Denne informasjonen benyttes til å kartlegge jordskorpens struktur og sammensetning.
Seismiske bølger
[rediger | rediger kilde]For mer utfyllende informasjon, se hovedartikkel: Seismiske bølger
I seismikk brukes vitenskapen om seismiske bølger til å forstå jordens indre. Seismiske bølger er mekaniske bølger som kommer av jordskjelv eller av kunstig frembrakte eksplosjoner. De mest distinkte bølgene er P-bølger og S-bølger. Disse forplanter seg gjennom jordens skorpe og mantel på hver sin måte[1].
P-bølger
[rediger | rediger kilde]Primærbølger eller P-bølger er den første bølgen som kan måles etter et jordskjelv. Den beveger seg med en fart på 5,5-7,4km/s gjennom jordskorpen og er den raskeste av de seismiske bølgene. P-bølger kalles også populært “trykkbølger” eller “pressure waves” da de beveger seg på en pulserende måte, slik at partiklene i materialet den beveger seg gjennom blir presset frem og tilbake i fartsretningen[1].
S-bølger
[rediger | rediger kilde]Sekundærbølger eller S-bølger er bølgen som ankommer etter P-bølgen. Denne har en fart på 3,0-4,0 km/s som omtrent er halvparten av farten til P-bølgen[1]. S-bølgen beveger seg fra side til side, som en havbølge, og vi sier derfor at partiklene i materialet beveger seg normalt på fartsretningen. Det er S-bølgene som blir ansett som den virkelig skadelige bølgen, fordi denne forstyrrer og beveger mer av bakken. Dette fører til at bygniner med begrenset infrastruktur kan kollapse, og skadene etter et jordskjelv kan bli fatale.
Hastighetsdifferansen mellom de ulike bølgene brukes til å finne ut avstanden til et jordskjelv eller en eksplosjon. Har man tre stasjoner med tre ulike registrerte ankomsstider for bølgene, kan man finne episenteret til jordskjelvet eller kilden til eksplosjonen.
Historie
[rediger | rediger kilde]Seismikk som fagfelt har utviklet seg betydelig de siste 50 årene, særlig med fokus på prosessering, modellering og inversjon av seismiske data. På 1970-tallet, etter oljefunnet på norsk sokkel, endret mange seismologer med bakgrunn i jordskjelvforskning fokus mot anvendt geofysikk og petroleumsleting[2]. Tidlige seismiske metoder var ofte lite kvantitative, men etter hvert ble avanserte teknikker basert på seismisk bølgeteori og digital signalbehandling utviklet for å forbedre nøyaktigheten i undergrunnskartleggingen.
Fra 1990-tallet ble tverrfaglige forskningssentre viktige, særlig innen reservoarkarakterisering og 4D-seismikk, der seismiske data fra ulike tidspunkter kombineres for å overvåke endringer i reservoarer. Initiativer som Center for Integrated Petroleum Research (CIPR) representerte en ny modell for samarbeid mellom akademia og industri, og bidro til fremveksten av teknikker for bedre ressursutnyttelse[2].
I senere år har fokus flyttet seg fra olje- og gassindustri til anvendelser som CO₂-lagring og geotermisk energi, hvor utviklingen av mikroseismiske avbildningsmetoder og fullbølgeform-inversjon (FWI) spiller en viktig rolle[2]. Blant annet representerer det tverrfaglige VISTA-senteret ved UiB en moderne videreføring av seismikkens utvikling mot bærekraftige energiløsninger. Ved dette senteret blir det blant annet nå gjort modellering av koblede prosesser i undergrunnen[2].
Typer Seismikk
[rediger | rediger kilde]Marineseismikk
[rediger | rediger kilde]
Marineseismikk kartlegger strukturer under havbunnen på en trygg og effektiv metode. Seismiske fartøy sender ut lydbølger og registrerer reflekterte bølger med følsomme mottakere for å generere et detaljert bilde av undergrunnen. Dette er en teknikk som har blitt brukt for å finne olje- og gassforekomster i mer enn 50 år. Undersøkelsene utføres ved å etablere en eksklusjonssone på minst 500 meter rundt lydkilden som overvåkes både visuelt og med hydrofoner. Operasjoner kan kun starte etter grundig sjekk for marint liv. Studier viser at marine seismiske undersøkelser ikke skader sjøpattedyr og det er ikke påvist negative langtidseffekter på verken fiskebestander eller fiskerinæringen[3].
Havbunnseismikk
[rediger | rediger kilde]En undertype av marineseismikk fungerer slik at ikke sleper sensorer i kabler etter et skip, men derimot plasserer sensorer på havbunnen. En seismisk undersøkelse brukes for eksempel for å finne ut om det er bergarter på havbunnen som kan inneholde olje og gass. Fordelen med denne metoden er at man får et bedre og mer komplekst signal fra vanskelige strukturer. Ulempen derimot er høye kostander og hvor tidskrevende det er å plassere disse sensorene på havbunnen.
Landseismikk
[rediger | rediger kilde]
Landseismiske undersøkelser kartlegger jordskorpens struktur og lagdeling og brukes til å lage nøyaktige to- eller tredimensjonale modeller av undergrunnen. Slik er det mulig å forstå geologiske prosesser, overvåke klimagasslagring, tunnelplanlegging og kartlegging av svakhetssoner. Innsamling av data er relativt likt som ved marineseismiske undersøkelser, men er generelt mer utfordrende med tanke på kompleks topografi, vegetasjon, geologiske forhold og infrastruktur. Undersøkelser gjennomføres via geofoner som registrerer lydsignaler og vibrasjoner fra kilder som eksplosjoner eller vibratorer. Dataene vil deretter prosesseres til to- og tredimensjonale bilder av undergrunnen. Landseismikk kan redusere antall borehull, kutte ned kostnader og dermed gi bedre grunnlag for byggeprosjekter. Teknologien gir et raskt og presist bilde av grunnmassen samtidig som risiko reduseres[4].
Hvordan fungerer en seismograf?
[rediger | rediger kilde]For mer utfyllende informasjon, se hovedartikkel: Seismograf
En seismograf er et instrument som brukes til å måle og registrere bevegelser i bakken, særlig forårsaket av jordskjelv, vulkansk aktivitet eller andre seismiske hendelser. Seismografer er avgjørende verktøy innen seismologi, fordi de gir data som kan brukes til å analysere jordens indre struktur og dynamikk[5]
Prinsippet bak en seismograf er basert på å registrere relativ bevegelse mellom en masse og bakken. Typisk består en seismograf av en tung masse (et lodd) som henger fritt eller er fjæropphengt. Når bakken beveger seg under et jordskjelv, vil apparatets ramme følge bevegelsen, mens massen på grunn av tregheten vil forbli i ro eller bevege seg mindre. Denne relative bevegelsen mellom massen og apparatet registreres, enten mekanisk (f.eks. via en penn som tegner på en roterende trommel) eller elektronisk (f.eks. via sensorer og digitale systemer)[6]
Moderne seismografer registrerer ofte bevegelser i tre retninger: to horisontale (nord–sør og øst–vest) og én vertikal. De kan dermed gi en tredimensjonal fremstilling av bevegelsen som finner sted under et seismisk event[7].
Seismografer kan være svært sensitive og oppdage bevegelser som er for svake til å merkes av mennesker. De brukes ikke bare til å måle naturlige jordskjelv, men også til å overvåke menneskeskapte hendelser som eksplosjoner eller byggearbeid[8]
Bruk av seismikkbildene
[rediger | rediger kilde]Eldre og mindre seismikkskip sleper få (2-5) streamere for produksjon av todimensjonale seismikkbilder, mens trenden i industrien er større skip med flere (inntil 16) streamere som produserer tredimensjonale bilder. Tredimensjonale tjenester er dyrere men mer etterspurte ettersom de øker styrken i den geologiske analysen. Det er ulike markeder og nisjer for to- og tredimensjonale tjenester, hvor todimensjonale seismikkskip er konkurransedyktige i mindre kjøpesterke markeder og i grunnere farvann.
Det er to ting man kan se på seismikken som oljegeologene er interessert i. Der det er muligheter for at oljen samles opp (feller), og hvilke ruter oljen flytter seg etter at den er dannet (migrasjonsveier). Man kan skyte seismikk i et område uten at man planlegger å bore der.
Ved marin seismikk kan kilden (luftkanonen) ha stor negativ innvirkning på marine sjøfugl, og dyr i sitt naturlige habitat, da både forskning og erfaring fra fiskere viser at fisk blir skremt bort fra området. Det medfører også at man ofte opplever man får arealkonflikter med fiskebåter som utøver fiske rett i nærområder hvor denne seismikken blir utført. Samtidig er seimikkfartøyer ofte en hindring for fiskebåtene (og vica versa) fordi fiskebåtene ikke kan krysse over de lange kablene og det kreves en sikkerhetssone rundt.
Seismikkselskaper
[rediger | rediger kilde]Geophysical Service Incorporated (GSI) var blant de mest suksessfulle seismikkselskaper i mer enn 50 år. GSI-medarbeideren Henry Salvatori etablerte i 1933 et annet seismikkselskap, Western Geophysical. Europeiske pionerselskaper er GECO, Seismos og Prakla, som er datterselskap til WesternGeco. De største seismikkselskapene i dag er CGGVeritas, ION Geophysical, Petroleum Geo-Services og TGS-NOPEC Geophysical Company. TGS er også det største seismikkselskapet notert på Oslo Børs. Et mindre norsk-britisk selskap er SeaBird Exploration, med hovedkvarter i Dubai og børsnotert i Oslo.
Andre selskaper som driver med seismikk:
- Argeo (https://argeo.no/)
- Norsar (https://www.norsar.no/)
- Norges Geotekniske institutt (https://www.ngi.no/)
- Den Norske Olje (https://www.dno.no/)
Referanser
[rediger | rediger kilde]- ^ a b c «seismisk bølge». Store norske leksikon (på norsk). 26. november 2024. Besøkt 5. mai 2025.
- ^ a b c d Jakobsen, Morten; Mæland, Einar (2. september 2024). «50 år med utvikling av metoder for seismisk prosessering, modellering og inversjon». Norwegian Journal of Geology. doi:10.17850/njgsp2-7. Besøkt 29. april 2025.
- ^ Shell. (u.å.). Marine seismic surveys. Hentet fra: https://www.shell.com/what-we-do/oil-and-natural-gas/exploration/marine-seismic-surveys.html Energy Producers Australia. (u.å.). Marine seismic surveys – what you need to know. Hentet fra: https://energyproducers.au/fact_sheets/marine-seismic-surveys-what-you-need-to-know/
- ^ Geograf Digital. (2022). Hvordan landseismikk revolusjonerer grunnundersøkelser. Hentet fra: https://geografdigital.no/aktuelt/hvordan-landseismikk-revolusjonerer-grunnundersokelser/ Universitetet i Bergen. (2017). Landseismikk. Hentet fra: https://www.uib.no/geo/113740/landseismikk
- ^ Lay, Thorne; Wallace, Terry C. (1995). Modern global seismology. International geophysics series. San Diego: Academic Press. ISBN 978-0-12-732870-6.
- ^ Stein, Seth; Wysession, Michael (2009). An introduction to seismology, earthquakes, and earth structure (9. [pr.] utg.). Malden, Mass. Berlin: Blackwell. ISBN 978-0-86542-078-6.
- ^ Shearer, P. M. (2009). Aspects of observational seismology. https://igppweb.ucsd.edu/~shearer/CIT/Main.pdf
- ^ Bott, J. D., & Wong, I. G. (1993). Historical earthquakes in and around Portland, Oregon. Oregon Geology, 55(5), 116-122.