Сейсмические методы решения геологических задач
Курсовой проект - Геодезия и Геология
Другие курсовые по предмету Геодезия и Геология
ихся от взрыва.
Для волнового фронта представьте себе энергетическую сферу, расходящуюся от взрыва во всех направлениях с увеличением времени. Обычно, верхняя часть этой сферы нас не интересует, кроме тех случаев, когда она мешает или вредит энергии, уходящей вниз. Мы можем, следовательно, сконцентрироваться на нижней половине этой сферы - ее простирание во времени в зависимости от скорости вещества, через которую она движется.
Рис. 4. Модель распространения волнового фронта в разные моменты времени
На (рис. 4) показана модель распространения волнового фронта. Конечно, модель сильно упрощена: она предполагает постоянство скоростей в каждом слое. На практике скорость может меняться в трёх направлениях: в вертикальном и двух горизонтальных.
Истинная форма распространяющегося волнового фронта может, следовательно, становится очень сложной, даже при относительно простых структурах. Причем искажение происходит при прохождении каждого горизонта.
Каждая точка на каждом горизонте будет действовать подобно источнику сейсмических колебаний, причем энергетическая сфера будет расходиться от отражающей точки, некоторые из которых достигнут поверхности. Короче говоря, в прямоугольных координатах, уравнение, выражающее пространственную и временную зависимости сейсмической волны выглядит следующим образом
3.2.3 Ложные отражения (волны-спутники)
Ещё одна проблема, с которой сталкивается сейсморазведка - это ложные отражения. Для удобства разберём эту проблему на примере морской сейсморазведки. К тому же ложные отражения - это одна из наиболее известных форм нежелательного луча, связанного со сбором морских сейсмических данных. Пусть источником колебаний является взрыв не на поверхности, а на некоторой глубине. Поверхность моря - это почти идеальный отражающий горизонт. Прохождение энергии от взрыва - это прохождение через вещество со скоростью порядка 1500 м/с и плотностью около 1,025 г/см3. Воздух над поверхностью моря имеет акустическую скорость около 350 м/с, а плотность около 0,0013 г/см3. Подставив эти значения в уравнение для RC, записанное выше, получим коэффициент отражения ниже поверхности моря примерно равный -0.9994, то есть почти идеальный отражающий горизонт (с обратным знаком).
На (рис. 5) показан ход луча с возможными ложными отражениями.
Рис. 5. Ход луча с ложными отражениями
Энергия проходит от взрыва (красная точка) вверх, к поверхности, отражается почти идеально (но с обратным знаком), а затем проходит обычный путь прямого луча от взрыва к отражающему горизонту. Если приёмник располагается на поверхности, то возможны 2 вида (в нашей простой модели) приходящих на него волн: прямые и ложные у взрыва. Если же и приёмник находится на глубине, то ситуация становится ещё сложнее, и могут появиться четыре разных луча:
прямой луч;
ложный только у взрыва;
ложный только у приёмника;
ложный и у взрыва, и у приёмника.
Случаи, когда на приёмник попадают ложные лучи, очень мешают при обработке информации, так как создают помехи и искажают истинную картину геологического разреза.
Предположив, что истинные ходы луча должны быть более искривленными, чем те, что показаны на рисунке, ходы луча от взрыва к поверхности и от поверхности к приёмнику, тем не менее, будут почти вертикальны (иначе прямой луч и ложное отражение не попадут на один приёмник). Если же мы предположим, что они вертикальны, мы можем рассчитать разницу по времени между прямым лучом и ложным. Тот же расчет можно сделать и для приемника. А при обработке уже учитывать эти расчеты для отделения полезной информации (прямого луча) от бесполезной и даже вредной (ложных отражений).
Ещё одна, не менее важная проблема, создаваемая волнами-спутниками это то, что они могут вовсе лишить наблюдателей какой-либо информации. Если волна-спутник будет в противофазе к прямой волне, то их сумма даст нулевую амплитуду. Чтобы решить эту проблему, важно правильно выбирать глубину источника колебаний и собственно частоту создаваемых колебаний.
3.2.4 Дифракции
Вообще, на сейсмограммах обычно появляются два типа лучей. На начальной части наших записей имеют место преломления, вызванные энергий, преломляющейся вдоль границы между быстро меняющимися мелкими скоростями, и дифракции. О преломлениях ещё будет сказано в рамках работы, но они обычно не вызывают проблем при обработке - они удаляются на переднем конце записей на раннем этапе обработки. Также легко, как они удаляются, эти преломления могут также дать нам важную информацию о неглубоких скоростях в наземных данных - об этом также чуть позже.
Однако дифракции могут быть весьма большой проблемой. Сначала разберёмся, что это такое. Все модели, рассмотренные до этого, были очень идеализированы. И дело даже не в том, что были рассмотрены слои, которые залегали горизонтально и которые имели постоянные скорости распространения сейсмических волн. А в том, что рассмотренные поверхности были идеально ровными, гладкими. В реальных условиях всегда присутствуют камешки, песчинки, прочие тела - штуфы. Эти куски, очевидно, - отдельные точки, которые отражают энергию во всех направлениях.
Например, участки Ирландского моря между Великобританией и Ирландией именно таковы - любые разрывы действуют как точечные отражатели (
Все данные, полученные от таких явлений, не несут никакой информации, даже искажают её. Проще говоря, это шу