Eine deutsche Übersetzung? Gibt’s weiter unten

In the next three articles we will take a closer look at seismic methods. Today we want to take look at seismic measurements at the seafloors. Today we talk to Bettina Schramm, geophysicist and PhD student at the GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research, about OBS (Ocean Bottom Seismometers), which she has been dealing with for several years. She mainly works with three-dimensional velocity modeling and is especially interested in fluid migration in marine sediments, carbon dioxide storage, and gas hydrates.

Bettina, let’s start out easy: what exactly is an OBS? What is the basic idea of how does it work?
OBS stands for Ocean Bottom Seismometer. They measure pressure and sound waves that propagate through the subsurface directly on the ocean floor. An OBS consists of a pressure tube containing batteries and a recorder for data storage, a floatation foam, a hydrophone for recording sound waves, and a seismometer for measuring pressure waves. In addition, the device is equipped with a releaser, which is attached to an anchor and, when receiving a certain acoustic signal, detaches itself from the anchor so that the OBS can ascend and be recovered at the sea surface. 

What kind of measurement are OBS best suited for?
OBS are used in both passive and active seismology. In passive seismology, the instruments often remain on the seafloor for several months to years and record earthquakes. From this information conclusions can be drawn about the structure of the earth.
In an active seismic experiment, such as the one that we are conducting here off the coast of Malta, we can calculate the seismic velocities at which the waves travel through the subsurface and thus draw conclusions about the structure of the subsurface. These velocity models provide us with information about the nature and structure of our measurement area. In addition, the velocity information is used for a better representation of multi-channel seismic data (2D and 3D).
During the OMAX cruise, the OBS data are in fact mainly used for the processing of the multi-channel seismic and provide a 2D velocity model of the subsurface.

What problems can arise when working with OBS? Are you nervous when putting the OBS overboard?
Since the OBS measures directly on the seafloor, you have no direct influence on the instruments during data recording. For example, you can’t control if they are recording data correctly. That’s why I am quite excited each time I collect the devices again – we like to call this OBS fishing – and can read out the data. I wouldn’t call myself nervous at work; I feel more like when I was a child on Christmas Eve, only now I get data rather than wrapped gifts.

What is it about OBS that personally excites you?
I like the diversity that comes with working with OBS. During preparation you have to tinker with the system and add on a lot of bits and pieces, which is good fun. Then there is the excitement when the devices re-appear and I can have a first look at the data.
But also, the data evaluation is exciting. One has to work on the velocity models for quite a long time and has to interpret the results geologically. What do these anomalies mean? What are they caused by? Do my models fit to the multi-channel seismic data and what do the results mean for science? Finding answers to these questions is a satisfactory work process and I am already looking forward to the results of this cruise. 

We would like to thank Bettina for this nice overview and wish the team promising data!

More of Bettina’s research can be found at https://www.geomar.de/bschramm

Current Position: 37° 48,375′ N 004° 54,215′ E
Authors and photography: Johanna Klein, Thore Sager, Helene Hilbert and Anina-Kaja Hinz

In den nächsten drei Beiträgen wollen wir uns mal ein bisschen genauer mit Seismik befassen.
Heute reden wir mit Bettina Schramm, Geophysikerin und Doktorandin am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung, über OBS (Ozean Boden Seismometer), mit denen sie schon seit Jahren arbeitet. Sie setzt sich dabei vor allem mit der dreidimensionalen Geschwindigkeitsmodellierung auseinander und interessiert sich vor allem für Fluidmigration in marinen Sedimenten, Kohlendioxidspeicherung und für Gashydrate.

Bettina, was genau ist ein OBS? Wie darf man sich die Funktionsweise grundsätzlich vorstellen?
OBS steht für Ozean-Boden-Seismometer. Diese messen direkt auf dem Meeresboden Druck- und Schallwellen, welche sich durch den Untergrund ausbreiten. Ein OBS besteht aus einem Druckrohr, in welchem sich Batterien und ein Rekorder für die Datenaufzeichnung befinden, einem Auftriebskörper, einem Hydrophon zur Aufzeichnung von Schallwellen und einem Seismometer zur Messung von Druckwellen. Außerdem ist das Gerät mit einem Releaser bestückt, welcher an einem Anker befestigt ist und sich, auf ein bestimmtes akustisches Signal hin, von diesem löst, damit das OBS aufsteigen und an der Meeresoberfläche geborgen werden kann. 

Für welche Art von Messung eigenen sich OBS am meisten?
OBS werden sowohl bei der Seismik als auch in der Seismologie verwenden. Bei der Seismologie bleiben die Geräte oft mehrere Monate bis Jahre am Meeresboden und zeichnen beispielsweise Erdbeben auf, woraus man Rückschlüsse auf den Aufbau der Erde ziehen kann.
Bei einer seismischen Messung, wie wir sie hier vor der Küste Maltas durchführen, können wir die seismischen Geschwindigkeiten, mit denen sich die Wellen durch den Untergrund bewegen, ausrechnen und damit Rückschlüsse auf die Struktur des Untergrunds ziehen. Diese Geschwindigkeitsmodelle liefern uns Auskunft über die Beschaffenheit und Aufbau unseres Messgebietes. Außerdem werden die Geschwindigkeitsinformationen zur genaueren Bearbeitung der Mehrkanalseismik (2D und 3D Seismik)-Daten verwendet.
Bei der OMAX-Ausfahrt sollen die OBS-Daten tatsächlich vor allem der Verarbeitung der Mehrkanalseismik dienen und ein 2D Geschwindigkeitsmodell des Untergrundes liefern.

Welche Probleme können sich bei der Arbeit mit OBS ergeben? Bist du nervös beim aussetzen der OBS?
Da die OBS direkt auf dem Meeresboden messen, hat man während der Datenaufzeichnung keinen direkten Einfluss auf die Geräte. Man kann beispielsweise nicht kontrollieren, ob diese korrekt Daten aufzeichnen. Deshalb erwarte ich jedes Mal mit einer gewissen Spannung das Wiedereinsammeln der Geräte – wir nennen das gerne OBS-fischen – und das Auslesen der Daten. Nervös würde ich mich bei der Arbeit nicht bezeichnen, ich bin eher gespannt wie früher als Kind vor Weihnachten, nur dass ich jetzt halt Daten “geschenkt“ kriege.

Was ist es, das dich persönlich an OBS begeistert?
Ich mag die Vielfalt, die sich bei der Arbeit mit OBS ergibt. Während des Einsatzes muss man auch viel an den Geräten herumschrauben und anbauen, was mir persönlich viel Spaß bringt und dann ist da die Spannung, wenn die Geräte wieder auftauchen und ich einen ersten Blick auf die Daten werfen kann.
Aber auch die Auswertung ist interessant. Man bastelt ziemlich lange an den Geschwindigkeits-Modellen und muss die Ergebnisse geologisch einordnen. Was bedeuten diese Anomalien? Wodurch werden sie verursacht? Passen meine Modelle zu der Mehrkanalseismik und was bedeuten die Ergebnisse für die Wissenschaft? Antworten auf diese Fragen zu finden, ist ein spannender Arbeitsprozess und ich freue mich jetzt schon auf die Ergebnisse dieser Fahrt.  

Wir bedanken uns herzlich bei Bettina für diesen guten Überblick und wünschen dem Team vielversprechende Daten!

Mehr von Bettinas Forschung kann über https://www.geomar.de/bschramm gefunden werden.

Gegenwärtige Position: 37° 48,375′ N 004° 54,215′ E
Text und Fotografie: Johanna Klein, Thore Sager, Helene Hilbert and Anina-Kaja Hinz