Refleksionsseismik er en metode, som geologer og geofysikere anvender til undersøgelse af undergrundens opbygning. Metoden er især udviklet til brug for efterforskning af olie/gasforekomster, men den finder i Danmark også udstrakt anvendelse i forbindelse med eftersøgning af grundvandsforekomster. Desuden bruges den ved forundersøgelser, som går forud anlæg af store bygværker som f.eks. broer. Endelig anvendes metoden af geologer til videnskabelige undersøgelser af undergrunden.

Metoden bygger på det forhold, at lydbølger, som sendes ned i jorden, reflekteres tilbage mod jordoverfladen, når de rammer ind i materiale med en lydhastighed, som er forskellig fra den, som findes i det materiale lydbølgerne kommer rejsende i. Det betyder, at en del af den energi, som med lydbølgen sendes ned i jorden, kommer tilbage til jordoverfladen som et ekko. Fænomenet er helt identisk med det man oplever, når man hører et ekko af stemmen, som råber ind mod en lodret fjeldvæg: lyden bevæger sig gennem luften, med en hastighed på ca 340 m/s, og rammer en granitvæg med en lydhastighed på 5-6000 m/s.

Når en lydbølge udsendes fra jordoverfladen, vil den til at begynde med bevæge sig med en fart på 1500-1800 m/s, og hvis den for eksempel rammer overfladen af kridtlag med hastigheder på 2500-3000 m/s vil en del reflekteres tilbage til jordoverfladen.
I den refleksionsseismiske metode anvendes forskellige slags lydgivere. På landjorden kan det være en forhammer, som slås ned mod jorden, eller det kan være en dynamitladning som skydes af i et tildækket hul i jorden. ”Ørene” som lytter efter ekkoer fra laggrænser dybere nede i jorden er en ret simpel slags ”høreapparater”, som kaldes geofoner.

En geofon er opbygget af en permanent magnet omgivet af en spole, som er ophængt i bladfjedre, sådan at spolen kan bevæge sig op og ned langs den permanente magnet (Fig.5).

Geofonerne sættes på jordoverfladen og bringes i solid kontakt med jorden vha en stålpig på størrelse med en blyant. Når et ekko fra en laggrænse kommer op til jordoverfladen, vil jordoverfladen i et kort øjeblik ryste i en op-ned bevægelse. Geofonen følger denne bevægelse, og den er sådan konstrueret at bevægelserne omsættes til en elektrisk strøm. Den tilhørende spænding sendes via et kabel til et modtageudstyr, som viser spændingen fra geofonen. Mere præcist: modtageudstyret starter med at optage spændingssignalet fra geofonen fra det øjeblik da hammeren rammer jordoverfladen eller dynamitten affyres.

Til at begynde med vil der ikke være nogen spænding fra geofonen, men i det øjeblik, at ekkoet rammer geofonen, kommer der en spænding, som giver et kortvarigt udslag på modtageudstyrets ”voltmeter”.

I praksis udtegnes spændingens variation i tiden efter hammerslaget/ dynamitsprængningen på en computerskærm. På skærmen kan man altså se hvornår ekkoet ankom til geofonen.

Når man kender refleksionstiden (Tr sek) kan man beregne dybden til det reflekterende lag (reflektoren). Det kræver dog, at man kender den hastighed, som lydbølgen har bevæget sig med i jorden. Hvis vi siger at hastigheden er V m/s er dybden i meter givet ved ½ Tr V. Faktoren ½ skal ganges på fordi Tr er den tid det tager at løbe ned til reflektoren og op igen til jordoverfladen.

Et seismisk profil opnås ved at man flytter lydgiveren og geofonen hen langs en linie på jordoverfladen, og for en række punkter (skudpunkter) foretager registrering af den reflekterede lydbølge (som i Fig. 6). Registreringerne afbildes for alle målepunkter side om side. På den måde opnår man et sammenhængende billede af reflektorens beliggenhed, som illustreret i Fig. 7.

I virkeligheden registrerer man for hvert skudpunkt samtidigt på mange geofoner. Det gør man for at opnå de tydeligste refleksioner eller med andre ord det bedst mulige signal/ støjforhold.

På Fig. 8 øverst er vist et eksempel med optagelse fra samme skudpunkt (SP) på fem geofoner (1-5).

De reflekterede lydbølger ligger på en hyperbel med toppunkt ved skudpunktet. T0 angiver tiden for hyperblens toppunkt dvs den kortest mulige refleksionstid mellem overfladen og reflektoren. Ved geofonerne ankommer refleksionen mere og mere forsinket jo større afstanden til skudpunktet bliver.

Nederst ses registreringerne fra de fem geofoner. Det ses, at refleksionerne fra den plane og horisontale reflektor (øverst) danner en krum kurve. Det hænger sammen med, at vejlængden og dermed refleksionstiden for de reflekterede lydbølger stiger med afstanden mellem skudpunktet og geofonerne. Det kan vises, at den krumme kurve er en hyperbel med formlen:

T² = x² /V² + (2d)²/V²

Hvor T = refleksionstiden; x = afstanden mellem skudpunkt og geofoner; d = dybden til reflektoren og V = lydbølgehastigheden i laget over reflektoren.

For at kunne overføre alle de observerede refleksioner til et seismisk profil svarende til det i Fig. 7 viste er det nødvendigt at korrigere for forsinkelserne. Ved et typisk seismisk profil optages på 100-200 geofoner for hvert skudpunkt og skudpunkterne ligger med 5-10 m afstand. Korrektionsarbejdet er derfor kollosalt stort og det foretages på computer.

På Galathea 3 ekspeditionen blev der optaget seismiske profiler ved hjælp af 96 modtagere (kaldet hydrofoner) fordelt over en længde på ca. 600 m i en plastikslange (en såkaldt streamer), som blev slæbt bag skibet (Fig. 9). Lidt foran første hydrofon slæbtes lydgiveren: en kanon, som frembringer lydbølger ved hjælp af trykluft.