Kritischer Punkt (Seismik)

Der kritische Punkt ist in der Refraktionsseismik der Ort des ersten Auftretens der Kopfwelle im Laufzeitdiagramm. Die Kopfwelle (auch refraktierte oder Mintrop-Welle genannt) entsteht, wenn eine seismische Welle unter dem kritischen Winkel auf eine Grenzfläche zweier Schichten unterschiedlicher Ausbreitungsgeschwindigkeiten einfällt. Sie breitet sich entlang der Grenzfläche mit der Geschwindigkeit v₁ aus und strahlt stetig Wellenenergie ab, die wiederum unter dem kritischen Winkel an die Erdoberfläche zurückläuft (in der Abbildung grün dargestellt).

Schematisches Beispiel eines einfachen 2-Schicht-Falles: Direkte (blau) und Kopfwelle (grün) in einem Laufzeitdiagramm mit Bezeichnung besonderer Punkte sowie der Strahlwege (unten).

Da die refraktierte Welle erst nach Erreichen des kritischen Winkels erzeugt wird, tritt sie erst nach einer von den Geschwindigkeiten und der Schichtmächtigkeit abhängigen Entfernung auf. Mathematisch lässt sich die kritische Entfernung ausdrücken als:

${\displaystyle x_{c}=2z_{0}\tan(i_{c})}$

Dabei sind x_c die kritische Entfernung und z₀ die Schichtmächtigkeit. i_c ist der kritische Winkel, der wiederum aus den Geschwindigkeiten beider Schichten berechnet werden kann:

${\displaystyle \sin(i_{c})={\frac {v_{0}}{v_{1}}}}$