СЕЙСМОРАЗВЕДКА геофизический метод изучения геологических объектов с помощью

СЕЙСМОРАЗВЕДКА геофизический метод изучения геологических объектов с помощью упругих колебаний сейсмических волн Методика сейсморазведки основана на изучении кинематических и динамических характеристик волн Различают два основные метода: метод отраженных волн (МОВ) и метод преломленных волн (МПВ)

Сейсморазведка делится на По задачам: глубинная, структурная, нефтегазовая, рудная, инженерная. По месту проведения: наземная (полевая), акваториальная (морская), скважинная и подземная. По частотам колебаний используемых упругих волн высокочастотная (частоты свыше 100 гц), среднечастотная (частоты в несколько десятков герц) низкочастотная (частоты менее 10 гц)

Физические основы сейсморазведки Теория распространения упругих (сейсмических) волн базируется на теории упругости. Геологические среды в первом приближении можно считать упругими Под действием внешних нагрузок тела деформируются, эту деформацию можно описать девятью компонентами

При одноосном сжатии(растяжении) можно записать Ω = E Δl/l Для изотропных тел Δl/l, Δa/a, Δb/b и (Δa/a)/(Δb/b)=δ не зависят от ориентации Модуль Юнга E и коэффициент Пуассона δ полностью определяют упругие свойства изотропных тел

Модуль Юнга Е и коэффициент Пуассона δ однозначно связаны с константами Ламэ λ - модуль сжатия μ - модуля сдвига

При всестороннем сжатии объем тел уменьшается kc называют модулем всестороннего сжатия Для изотропных тел k. C = λ +2/3 μ В жидкостях и газах μ =0 и kc = λ Различают идеально-упругие и вязкоупругие (неидеально-упругие) тела

Упругие волны в изотропных средах Возникают всегда при действии на тело изменяющейся во времени силы. Деформации и напряжения всем частям упругого тела за счет упругих связей между частицами тела. Передача возмущенного состояния происходит в процессе непрерывного преобразования потенциальной энергии, накапливаемой при деформации, в кинетическую энергию движущихся частиц среды.

v( A) = Δn/Δt Поверхность разделяющая возмущенную и невозмущенную области. называют фронтом возмущения или фронтом волны распространение возмущения можно описать как разрастание поверхности фронта

Траекторию движения возмущения из точки A 1 в точку An, или от источника Р к заданной точке - называют лучом. Луч всегда перпендикулярен поверхности фронта волны. Построение лучей при известном распределении скорости в среде и заданном положении источника осуществляют на основе принципа Ферма - время пробега вдоль луча является наименьшим, по сравнению с временем пробега вдоль любого другого пути

Построить фронты волн (или лучи) можно опираясь на принцип Гюйгенса точки среды, которых достигла сейсмическая волна, становятся элементарными источниками вторичных волн, излучаемых в окружающее пространство

распространения возмущения по криволинейным траекториям называют рефракцией волн

Лучи и фронты дают представление о кинематике волнового процесса, позволяют решить кинематическую задачу. Динамическая теория упругих волн устанавливает, что в однородной изотропной среде возможны волны двух типов: Р-волны и S-волны, которые распространяются с разными скоростями

Скорость продольных волн всегда выше скорости поперечных Что позволяет определить коэффициент Пуассона Поперечные волны бывают двух видов: волны вертикальной поляризации (SV-волны) волны с горизонтальной поляризацией (SH-волны).

Волновой процесс изображают в пространстве или во времени с помощью графиков профиля волны или записи волны

Размах колебаний частицы определяется амплитудой импульса смещения Amax продолжительность колебаний длительностью импульса δtp Величину δrp= v( x 1, y 1, z 1 )· τи называют пространственной длительностью импульса смещения

Импульсы смещения в новых точках, охваченных возмущением, отличаются друг от друга только амплитудой U(x, y, z, t)=A(x, y, z)·f[t-τ(x, y, z)] (f(t-τ)=0 при t-τ<0) Функция А(x, y, z) учитывает изменение амплитуды импульса смещения при удалении точки наблюдения от источника — эффект геометрического расхождения

Для плоской волны A 0=const Для сферической – энергия убывает пропорционально 1/(4πR 2), а амплитуда ~1/R Выявить общие свойства разнообразных импульсов или звуков помогает спектральный подход.

Упругие волны в изотропных неоднородных средах v. P 1, v. S 1 ρ1 v. P 2, v. S 2, ρ2 прямая волна падающая волна

закон Снеллиуса Принципы Ферма, Гюйгенса и законы Снеллиуса являются законами геометрической сейсмики

Головные волны Когда (v. P 2 ·sin θ 1) /v. P 1= 1, θ 2=900 Лучи этой волны параллельны другу и направлены под критическим углом i

Динамика отраженных и головных волн Амплитуда отраженной волны определяется: • расстоянием от источника до границы и до точки наблюдения • коэффициентом отражения k(θ) Когда θ=0 Z=σ·v называют акустической жесткостью

Зависимость коэффициента отражения продольных волн от угла падения. I -волна падает из среды с параметрами Vp=2400 м/с, VS =1440 м/с, ρ =2, 2 г/см 3 на границу со средой: 1 -Vp =2700 м/с, VS =1620 м/с, ρ =2, 4 г/см 3, 2 -Vp =3000 м/с, VS =1800 м/с, ρ =2, 62 г/см 3, 3 -Vp =3600 м/с, Vs =2160 м/с, ρ =2, 72 г/см 3; 4 — Vp = 4300 м/с, VS=2580 м/с, ρ=2, 78 г/см 3; II -волна падает на среду с параметрами Vp =2400 м/с, VS =1440 м/с, ρ = 2, 2 г/см 3 из сред – 1 -4

Зависимость коэффициента отражения обменных волн от угла падения. I -волна падает из среды с параметрами Vp=2400 м/с, VS =1440 м/с, ρ =2, 2 г/см 3 на границу со средой: 1 -Vp =2700 м/с, VS =1620 м/с, ρ =2, 4 г/см 3, 2 -Vp =3000 м/с, VS =1800 м/с, ρ =2, 62 г/см 3, 3 -Vp =3600 м/с, Vs =2160 м/с, ρ =2, 72 г/см 3; 4 — Vp = 4300 м/с, VS=2580 м/с, ρ=2, 78 г/см 3; II -волна падает на среду с параметрами Vp =2400 м/с, VS =1440 м/с, ρ = 2, 2 г/см 3 из сред – 1 -4

Импульс головной волны отличается от импульса падающей

Дифракция упругих волн

Поверхностные волны • волны Рэлея • волны Стоунли имеют не высокую скорость (не более 0, 9 vs) и быстро затухают с глубиной

Отражение от неровных границ зона Френеля λ 0 = v/fвид

Поглощение упругих волн в горных породах Амплитуда гармонической волны А экспоненциально убывает с расстоянием А=А 0·е-αх Амплитудный коэффициент поглощения зависит от частоты сигнала Для оценки поглощающих свойств среды часто используют понятие декремент поглощения β = α/λ,