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seismische Anisotropie

 
     
  Abhängigkeit der seismischen Geschwindigkeiten von der Ausbreitungsrichtung seismischer Wellen. Man unterscheidet zwischen intrinsischer Anisotropie, die durch anisotrope Eigenschaften der Gesteine verursacht wird, und strukturell bedingter Anisotropie,


z.B. durch Schichtung oder Flüssigkeitseinschlüsse im Gestein. Aus Laborexperimenten weiss man, dass die elastischen Eigenschaften der meisten in der Erdkruste und im Erdmantel vorkommenden Minerale z.T. stark anisotrop sind. So weist z.B. Olivin, das am häufigsten vorkommende Mineral im oberen Erdmantel, Unterschiede in Abhängigkeit von der Richtung von etwa 25% in den P-Wellengeschwindigkeiten auf. Sie betragen entlang der kristallographischen a-Achse 9,89 km/s, aber nur 7,71 km/s in Richtung der b-Achse. Beobachtungen seismischer Anisotropie in der Erde umfassen im Gegensatz zum mikroskopischen Bereich wesentlich grössere Skalenlängen, die in der Grössenordnung der Wellenlänge seismischer Wellen liegt (etwa 0,1 bis 500 km). Die grossräumige Anisotropie ist relativ klein (einige Prozent) und ist deshalb schwierig nachzuweisen. Der Grund ist, dass anisotrope Minerale überwiegend regellos orientiert sind. Die wohl sicherste Methode zum Nachweis seismischer Anisotropie in der Erde beruht auf der Beobachtung von Doppelbrechung, die S-Wellen bei Durchgang durch ein anisotropes Medium erfahren (Abb.). Dabei spaltet sich die einfallende S-Welle in zwei Wellen, die mit unterschiedlicher Geschwindigkeit durch das anisotrope Medium laufen. Die Laufzeitverzögerung zwischen langsamer und schneller S-Welle sowie die Polarisationsrichtung der beiden S-Wellen können aus Beobachtungen abgeleitet werden und erlauben Rückschlüsse auf die anisotropen Eigenschaften und unter Umständen auch die Lage der anisotropen Zone. Andere Methoden zur Untersuchung seismischer Anisotropie in der Erde nutzen Richtungsabhängigkeiten der Laufzeiten von P-Wellen und der Dispersionskurven von Oberflächenwellen. Anisotrope Regionen treten in der Erde im oberen Mantel, möglicherweise in der D‘‘-Zone oberhalb der Kern-Mantel-Grenze und im inneren Erdkern auf.

seismische Anisotropieseismische Anisotropie: Doppelbrechung von S-Wellen bei Ausbreitung durch ein anisotropes Medium. Eine einfallende Welle spaltet sich in zwei S-Wellen S1 und S2 auf.
 
 

 

 

 
 
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