Die als seismische Refraktion bekannte Methode der geologischen Profilerstellung misst die Zeit, die seismische Wellen oder Strahlen benötigen, um sich durch den Boden zu bewegen, auf das Grundgestein zu treffen und wieder an die Oberfläche zurückzuprallen. Diese Methode wird in der Geophysik verwendet und ist am genauesten, wenn Tiefen von weniger als 100 Fuß kartiert werden. Neben der Messung der Tiefe des Grundgesteins kann die seismische Refraktion Informationen über die Gesteinsqualität und -stärke liefern.
Seismische Wellen sind eine Art von Kraftenergie, die sich durch die Erde bewegt. Diese Wellen können auf natürliche Weise wie bei Erdbeben oder durch künstliche Methoden wie Explosionen erzeugt werden. Kleine seismische Wellen können erzeugt werden, indem man einen Schuss auf den Boden abfeuert oder etwas Schweres auf den Boden fallen lässt. Wenn der Boden bebt oder vibriert, liegt das an einer seismischen Welle.
Bei der seismischen Brechung wird Energie von der Oberfläche in die Erde geschossen, normalerweise durch eine Schrotflinte, ein auf den Boden fallendes Gewicht, einen kleinen Sprengstoff oder das Schlagen einer Platte mit einem Hammer. Die Wellen dringen in den Boden ein und werden dann seitlich entlang des Grundgesteins gebrochen, bevor sie wieder an die Oberfläche zurückprallen. Eine Reihe von Geophonen, die in einer geraden Linie entlang des zu untersuchenden Gebiets angeordnet sind, zeichnen die Wellen auf, wenn sie wieder die Oberfläche erreichen.
Geophone sind kleine Metallzylinder, die ungefähr batterieförmig sind, obwohl sie in verschiedenen Größen erhältlich sind. Im Inneren des Zylinders befindet sich eine Spule, die an einer Feder hängt. Auf beiden Seiten der Spule befinden sich Magnete. Wenn die seismischen Wellen die Bodenschwingung verursachen, bewegt sich die Spule durch das Magnetfeld und die Energie der Welle kann gemessen werden. Computer werden häufig verwendet, um die von Geophonen empfangenen Daten zu analysieren, und es werden Diagramme erstellt, die die Reisezeiten gegenüber der Entfernung darstellen, um Geschwindigkeiten zu berechnen.
Geschwindigkeiten geben Aufschluss über die Art des Materials unter der Erdoberfläche, da sich eine Welle mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch verschiedene Erdarten bewegt. Zum Beispiel bewegt sich eine seismische Welle mit einer anderen Geschwindigkeit durch Lehm als durch Sand. So können Geophysiker Informationen über die Materialien zwischen Oberfläche und Untergrund sammeln.
Seismische Refraktion sollte nicht mit seismischer Reflexion verwechselt werden. Obwohl die seismische Reflexion viele der gleichen Testmethoden verwendet, sammelt sie Bilder des Grundgesteins durch die Wellen, die einfach vom Grundgestein abprallen oder reflektiert werden, anstatt sich in verschiedenen Winkeln zu zerstreuen. Im Gegensatz zur seismischen Refraktion kann die seismische Reflektion keine Informationen über die Dicke des Materials oder die Geschwindigkeit der Strahlen liefern. Es wird am besten in Meeresumgebungen verwendet, in denen die seismische Brechung unzuverlässig ist.