Системи спостережень і вимірювані характеристики сейсмічного поля
Відео: Select Cases 1 / Пошук і відсів спостережень 1
Зміст
Наведений раніше аналіз особливостей поширення сейсмічних хвиль в фізико-геологічної середовищі показує, що головна інформація про структуру геологічного середовища і її неоднородностях по пружним властивостям укладена в відображених і заломлених хвилях, порушуваних вибуховим джерелом. При цьому відбиті хвилі найбільш чітко фіксуються в ближній від вогнища вибуху зоні, а заломлені - на деякому віддаленні від нього. У зв`язку з цим сейсморозвідка виконується в основному методом відбитих хвиль (МОВ) і методом заломлених хвиль (МПВ).
За допомогою МОВ вивчаються структури з кутами нахилу до 40-500, але найкращі успіхи досягаються для пологозалегающих структур з кутами нахилу до 10-150. У зонах розривних порушень (розломи, скиди і т. П.) Відображені хвилі не простежуються, що якісно свідчить про наявність таких порушень. Добрими відображають межами є поверхні, що розділяють середовища з істотно різним хвильовим опором. Глибини дослідження осадових басейнів за допомогою МОВ лежать в межах від 300-400 до 5000-7000 м. Причому в цьому інтервалі глибин можуть простежуватися до 20 відображають кордонів, які можуть бути розташовані досить близько одне від одного. За годографом відбитих хвиль визначають не тільки стан структурних поверхонь, що відбивають, а й швидкості в покриває товщі. МОВ застосовують при вирішенні різноманітних завдань структурної та регіональної геології.
Відбиті хвилі в сейсморазведке спостерігають, як правило, за методикою безперервного профілювання, суть якої в наступному. На досліджуваному профілі расстанавливаются кілька пунктів вибуху на відстанях, рівних 0,4-0,8 h (h - середня глибина залягання досліджуваної кордону, зазвичай 600-1500 м). Сейсмоприймачі встановлюють з кроком рівним Dx= T V* / 2, де Т - період сейсмічного сигналу (імпульсу), що фіксується на сейсмограмі, V* - удавана швидкість сейсмічної хвилі, зазвичай Dx = 20, 25, 30 м. При такій системі спостережень між сусідніми пунктами вибуху отримують два годографа відбитої хвилі, причому від першого пункту вибуху годограф простежує першу половину кордону, а від другого - другу її половину (зустрічні годографи).
В результаті спостережень методом відбитих хвиль отримують сейсмограму, на якій зображені імпульси відбитих хвиль від кожного кордону в кожній точці спостереження. Часто позитивні імпульси заливаються чорним фоном для зручності візуального сприйняття (рис. 3.5).
Відео: Том Мейн про архітектуру як сполучну ланку
Мал. 3.5. схема сейсмограмою
Щоб посилити інтенсивність корисних відбитих хвиль і придушити хвилі-перешкоди, був розроблений спеціальний метод відбитих хвиль, названий методом загальної глибинної точки (МОГТ, або метод ВГТ). Суть цього методу полягає в наступному. На досліджуваному профілі симетрично відносно точки О розташуємо зліва пункти вибуху А *, В *, С *, D*, ..., а праворуч - сейсмопріемнікі А, В, С, D,... На рис. 3.6 показаний хід відбитих хвиль від пунктів вибуху до Сейсмоприймачі від однієї і тієї ж горизонтальної глибинної майданчика (точка М). Годограф характеризує зміну часу приходу відбитої хвилі, збудженої в пунктах вибуху А *, В *, С *, D* ..., в сейсмопріемнікі А, В, С, D,... від глибинної точки М. Введемо в значення часів приходу хвилі tA, tB, tC, tD ... поправку за рахунок зміщення точок А, В, С, D,... щодо точки симетрії профілю О, яка називається кінематичною. Інакше кажучи, змістимо сигнали, що прийшли в точки А, В, С, D,..., на лінію tO.
У разі ідеально однорідного середовища і однакових умов збудження сигнали, що прийшли в точки А, В, С, D,..., були б однакові за формою і інтенсивності. У реальних сейсмологічних ситуаціях геологічне середовище неоднорідна і умови збудження хвиль, зрозуміло, неоднакові. Тому за рахунок цих неоднорідностей сигнали будуть відрізнятися.
Мал. 3.6. Схема спостережень за методом загальної глибинної точки
Вважаючи ці відмінності перешкодами і усереднити сигнали, отримаємо (згідно зі статистикою) сигнал, близький до істинного, як для однорідного середовища. Тобто отримаємо сигнал, відповідний ситуації, як якщо б сейсмічний промінь вийшов з точки О, потім відбився в точці М від кордону і повернувся в точку О. Отже, час tO, отримане для середнього сигналу, будемо вважати часом приходу хвилі в точку О безпосередньо від точки М по нормалі до поверхні відображення. Практично такого роду установку складають з 6, 12, 24 і 48 каналів, забезпечуючи належний багаторазове простежування відображень від однієї і тієї ж загальної глибинної точки. У сейсморазведке МОГТ для кожної загальної глибинної точки виправлені за кінематичну поправку значення часу не осередненою, а підсумовують.
Спостереження МОГТ проводять на профілях з відстанню між сейсмоприемниками 50-100 м, т. Е. Більше, ніж в методі відбитих хвиль. Відстань між пунктами вибуху кратно відстані між пунктами прийому.
На підставі спостережень МОГТ будується так званий тимчасовий сейсмічний розріз, який представляє собою наступну своєрідну сейсмограму. На осі абсцис расстанавливаются пункти прийому сейсмічних сигналів, а на осі ординат, спрямованої вниз, в кожній точці прийому наносять графік зміни в часі сумарних амплітуд сигналів. При цьому позитивні частини імпульсів, як правило, заливають чорним тоном (рис. 3.7). Завдяки такому способу зображення сигналів на тимчасовому сейсмічному розрізі чітко видно картина відбитих хвиль і поліпшується простежування (кореляція) хвиль уздовж розрізу. Практично для випадку однорідних шарів тимчасової сейсмічний розріз можна інтерпретувати як геологічний розріз в тимчасовій області.
МПВ не має серйозних обмежень щодо глубинности досліджень, тому знаходить широке застосування при вирішенні задач і структурної і регіональної (глибинної) геології. Метод дає надійні відомості про геометричній формі поверхні розділу середовищ і граничної швидкості в заломлюючих горизонтах. Однак швидкість поширення хвиль в покриває середовищі визначається з великою помилкою. МПВ нерідко використовують при вивченні неглубокозалегающіх кордонів (до декількох метрів). Для розвідувальних цілей цей метод зазвичай застосовують до глибин 2000-3000 м. МПВ дозволяє вивчати різко виражені за формою структури, вертикальні контакти, скиди і т. П. Можливість простежування цим методом неглибоких (до декількох метрів) структур використовується в інженерної геології.
У МПВ при побудові по сейсмограму годографов використовують кілька фаз преломленной хвилі в межах всього інтервалу її існування. Цей процес дослідження форми запису сигналу називають кореляційним дослідженням, а сам метод - кореляційним методом заломлених хвиль (КМПВ).
На відміну від МОВ, де на будь-якому відрізку спостереження фіксуються годографи від всіх кордонів, в МПВ сейсмічні хвилі від кожної кордону виявляються тільки з певної відстані від пункту вибуху, властивого саме цій кордоні.
Рис.3.7. Вид тимчасового сейсмічного розрізу
Тому система спостережень будується в такому ж вигляді, як і при безперервному профілювання в МОВ, т. Е. На профілі розташовується кілька пунктів вибуху, а сейсмопріемнікі встановлюються на відстанях, що визначаються за формулою Dx= T VГ/ 2, де VГ - гранична швидкість в переломлюються горизонті. Зазвичай відстань між приймачами коливається в межах 25-50 м. При розвідці невеликих глибин (до 150-200 м) відстані між сейсмоприемниками зменшуються до 10-15 м.
Отримані на ділянці двох сусідніх пунктів вибуху годографи заломлених хвиль називають зустрічними годографом. Зазвичай відстані між пунктами вибуху вибирають таким чином, щоб на сусідніх ділянках годографи з одним і тим же знаком нахилу перекривалися. Таку систему спостережень називають системою зустрічних доганяють годографов.
Дані спостережень за допомогою МПВ записуються на сейсмограмі, аналогічно тій, яка отримана за допомогою МОВ.
Залежно від стадійності геологорозвідувальних робіт розрізняють регіональні, пошукові та детальні сейсморозвідувальні роботи, які неоднакові по густоті і способу розташування мережі профілів на місцевості, а також по системам спостережень на профілях. Регіональні сейсморозвідувальні роботи ведуть з метою встановлення загального геологічної будови регіону, осадового басейну з`ясовують зв`язок між окремими структурними ярусами, виявляють великі диз`юнктивні порушення, рельєф кристалічного фундаменту і його матеріальний склад. Пошукову сейсморозвідку виконують для виявлення і локалізації структур і їх окремих елементів (антиклиналей, синкліналей, зон розривних порушень і т. П.), Зон стратиграфического незгоди, виявлення ділянок з особливостями літологічного складу порід і т. П. Детальна сейсморозвідка застосовується для докладного вивчення особливостей геологічної будови вже виявленої на пошукової стадії структури і підготовки її до розвідки бурінням або для пошуків невеликих за розміром структур.
При вивченні глибинної будови земної кори і верхньої мантії до глибин 80-100 км і більше застосовують метод глибинних сейсмічних зондувань (ДСЗ). Системи спостережень ДСЗ за своєю структурою аналогічні сейсморазведке за допомогою МОВ і КМПВ з штучними вибуховими джерелами. Однак довжини профілів становлять кілька кілометрів, пункти вибуху відстоять на десятки кілометрів, а відстань між пунктами спостережень обчислюються сотнями метрів і навіть кілометрів. Джерела вибухів потужні, до декількох тонн в тротиловому еквіваленті. Сейсмічна апаратура налаштовується на реєстрацію низькочастотних сигналів від декількох герц до 30Гц. Використовуються трикомпонентні сейсмопріемнікі, вивчаються головні, рефрагірованних і відбиті хвилі. Наприклад, на білоруській частині геотрансекта ДСЗ EUROBRIDGE пункти вибуху, потужністю до 1000 кг в тротиловому еквіваленті, були розташовані через 30 км, крок спостережень - 3-4 км-глибина проникнення - майже 100 км. Основні особливості хвильової картини, реєструється ДСЗ, - груповий характер. Зазвичай реєструються 5-6 хвиль. Домінуючою, високоінтенсивної є хвиля, відбита від кордону Мохо. Часто спостерігається хаотичне хвильове поле (хвилі перетинають один одного). Така картина характерна для великих розломних зон.
Відео: On the Foundations of the Generalized Theory of Equivalence
У ДСЗ при інтерпретації використовуються методи, аналогічні при обробці даних МОВ і КМПВ.
