Сейсмические методы решения геологических задач
Курсовой проект - Геодезия и Геология
Другие курсовые по предмету Геодезия и Геология
илометров. Цель работы - изучить методы решения геологических задач и сделать обобщения по данной теме.
Глава 1. Исторический обзор
В 1829 году в Париже в Трудах Парижской Академии Наук появилась статья Пуассона, которая была посвящена применению волнового уравнения для описания распространения упругих волн в твердых средах (
Собственно, идея сейсморазведки возникла очень давно. Люди ещё в XVII знали, как используют звуколокацию дельфины и летучие мыши, и предполагали, что этот принцип можно использовать и в твердых средах. Пуассон же только формализовал эту идею, описал её формулами, заложил начало воплощения её в жизнь. Однако Пуассон понимал, что полученное им математическое описание поля упругих колебаний нельзя никак проверить, поскольку в то время акустические измерения проводить было ещё нечем. В связи с этим его идея так и осталась гипотезой, предположением. С уходом Пуассона из жизни в 1840 году, отношение к описанию поля упругих колебаний радикально изменилось. Ученые начали принимать предположение Пуассона на веру без каких-либо практических доказательств, и, продолжая решение волнового уравнения для других (также гипотетически заданных) граничных условий, получали описание других типов упругих колебаний. Так, в 1885 году Рэлей дал описание поверхностных волн (волн Рэлея) (
Вообще, на границе XIX-XX веков произошло очень много открытий в области распространения сейсмических волн. В 1899 г. Кнотт представил статью о распространении сейсмических волн, их отражении и преломлении, а в 1907 г. свою работу по сейсмическим волнам опубликовали Вихерт и Цёппритц. Роберт Маллет измерил скорость распространения сейсмических волн, использовав в качестве источника энергии черный порох, а в качестве приемника - возмущение поверхности ртути, и тем самым открыл эпоху экспериментальной сейсмологии (Шерифф Р., Гелдарт Л. Сейсморазведка: в 2 т. Т.1 История, теория и получение данных. - М., 1987). Однако полученные им значения скоростей были слишком низки по сравнению с реальными. Связано это было, вероятно, с малой изученностью процесса распространения волн и с ошибками. Затем еще ряд ученых применяли данный метод для измерения скоростей волн, варьируя мощность заряда, количество и расположение приемников.
Идея об использовании сейсмографа для выяснения глубинного строения была впервые выдвинута в 1898 г. Милоном. Он писал: Поскольку волны, образующиеся при землетрясениях, проходят последовательно один пласт за другим, то, если мы изучили их отражение и изменение скорости распространения внутри пластов, мы сможем обнаружить структуры, образуемые горными породами на значительных глубинах, которые недоступны прямому наблюдению и о которых без помощи таких волн нельзя даже надеяться узнать что-нибудь… С помощью землетрясений и крупномасштабных экспериментов можно определить упругие модули, свойственные породам в естественном залегании; при правильной интерпретации они позволят правильно понять многие неясные явления. (Шерифф Р., Гелдарт Л. Сейсморазведка: в 2 т. Т.1 История, теория и получение данных. - М., 1987).
В 1905 г. Л. В. Гарре предложил использовать метод сейсмических волн для нахождения соляных куполов, но идея тогда не нашла применения, так как тогда еще не было сконструировано соответствующих приборов (Шерифф Р., Гелдарт Л. Сейсморазведка: в 2 т. Т.1 История, теория и получение данных. - М., 1987). Но не было бы счастья, да несчастье помогло: в 1912 г. в результате столкновения с айсбергом затонул Титаник, и многие ученые приступили к изобретению средств обнаружения айсбергов. Среди возможных патентов называлось и использование акустических волн в воде, приведшее к появлению в США первого патента по применению сейсмических волн в разведочных работах. Оформил патент Р. Фессенден (Шерифф Р., Гелдарт Л. Сейсморазведка: в 2 т. Т.1 История, теория и получение данных. - М., 1987). Он предложил помещать источники и приемники в заполненные водой скважины и определять местоположение рудных залежей как по получаемым от них отражениям, так и по вносимым ими изменениям в результаты измерений времени пробега волн в промежутке между скважинами. Впоследствии Людгер Минтроп и другие пытались безуспешно опротестовать его патент, так как Фессенден использовал не сейсмические волны, а акустические, а кроме того, применение скважин для помещения в них источников и приёмников не согласовалось с последующей практикой.
В 1914 г. в Германии Л. Минтроп сконструировал сейсмограф, с помощью которого ему удалось с достаточной точностью, необходимой для выполнения разведочных работ, регистрировать возбуждённые взрывом волны (Шерифф Р., Гелдарт Л. Сейсморазведка: в 2 т. Т.1 История, теория и получение данных. - М., 1987).
Во время первой мировой войны, как немцы, так и их противники в экспериментах с тремя или более механическими сейсмографами пытались определять местонахождение вражеской арти?/p>