Переход на стартовую страницу книги Гликмана А.Г. "Спектральная сейсморазведка - истоки и следствия"
О нас Услуги Оборудование Книги по теме Примеры Связь Карта Форум Видео En
 приобрести книгу 

6.3. О структуре поля упругих колебаний при сейсморазведке

     Как видим, трактовка звукопроводности земной толщи при спектрально-акустическом подходе существенно отличается от общепринятой, традиционной при лучевом подходе. Считается, что в результате ударного воздействия возникает импульс, который распространяется во все стороны по законам геометрической оптики и отражается от залегающих в земной толще границ. Согласно спектрально-акустическим представлениям, импульс, возникающий в результате ударного воздействия, преобразуется спектрально в непосредственной близости от источника, и затем, уже в преобразованном виде распространяется, но не во все стороны, а в соответствии со строением земной толщи. Так, в случае слоистого строения массива (а это в большинстве случаев, именно так и бывает), возникшие в результате спектрального преобразования гармонические затухающие процессы распространяются вдоль плоскостей напластования. И при этом, отметим, отсутствует вертикальная составляющая распространяющегося поля. То есть, получается, что эхо-сигналы, которые мы принимаем при сейсморазведочных работах, возникают не в результате отражения от горизонтально залегающих границ, а в результате отражения от границ породных слоев.


Рис. 6-2

     На рис.6.2 показана схема этого процесса. От точки ударного воздействия И вдоль плоскостей n-слойного (на рисунке - трехслойного) массива распространяются 3 гармонических затухающих процесса. Частота каждой из этих составляющих, соответствует мощности каждого из слоев - h1, h2 и hn. Слой h1 на расстоянии - l1 от точки И имеет границу. Может быть, он выклинился в этом мести или по какой-нибудь другой причине. Тогда f01 составляющая поля достигнет этой границы и отразится обратно. И по моменту приема в точке И этого эхо-сигнала, а также по частоте этого эхо-сигнала мы узнаем о местонахождении этой границы и о мощности слоя, который имеет там эту границу. Понятно, что глубинность сейсмометода, основанного на этом подходе определяется нижним частотным пределом. И при значении низшей частоты, равном 1 Гц, глубинность достигает 2,5 км.
     Абстрагировавшись от предложенной в предыдущих разделах физики поля упругих колебаний, можно сказать, что обе модели - традиционная и спектральная - сходны в том, что ни та, ни другая не имеют экспериментального доказательства. Однако так мы могли говорить раньше. Сейчас появилось экспериментальное доказательство правоты спектрально-акустической модели.
     Этот эксперимент - из области вибросейса.
     Описанную здесь модель распространения поля упругих колебаний при сейсморазведочных работах подтвердили, сами того не желая, ученые Института геофизики СО РАН. Их эксперимент заключается в следующем. Мощный, 100-тонный генератор гармонического поля упругих колебаний (вибросейс) находится под Новосибирском, и излучаемое им поле может изменяться по частоте плавно и как угодно медленно от 1,5 Гц и до 12 Гц. Сейсмоприемники, регистрирующие это поле, могут находиться на расстоянии нескольких сотен километров. Задача этого эксперимента заключалась в том, чтобы доказать, что излученное поле уходит на огромные (десятки км) глубины и отражается от залегающей там поверхности, в соответствии с лучевой моделью. В их отчетах так и приводится, что вибросейс может использоваться как альтернатива взрывной сейсмике, для сейсморазведочных региональных работ, для выявления границ, находящихся на больших глубинах.
     Однако в процессе нашего с ними обсуждения результатов этих экспериментов, вдруг выяснилось, что в ходе описанного вибросейс-эксперимента бывают такие частоты, на которых сигнал от источника не регистрируется в точке приема. Это происходит следующим образом. Оператор в точке приема получает по радиоканалу постоянную информацию о частоте излучаемого поля. И вот, когда частота достигает некоторого значения, сигнал пропадает. А далее, с дальнейшим изменением частоты, появлялся опять. Повторяемость этого эффекта очень устойчива. А поскольку никакими интерференционными процессами это не объяснялось, то и в отчет оно не попало.
     Но здесь ведь, по-моему, все очень просто. Диапазон от 1,5 до 12 Гц, согласно выражению (3-2), соответствует диапазону глубин от 1,66 км до 210 м. Если бы в этом диапазоне глубин было множество равномерно распределенных границ, то, по-видимому, проходили бы все частоты диапазона. Но вот если в некотором диапазоне мощностей границ не было (шел однородный материал), то в соответствующем диапазоне частот сигнал не проходил. То есть, причина отсутствия сигнала на некоторых частотах заключается в том, что просто не было соответствующих этим частотам слоев-резонаторов.
     Осуществляя вибросейс по такой схеме, ученые, по сути, провели сеанс спектральной сейсморазведки. Разница лишь в том, что при обычном спектрально-сейсморазведочном профилировании (ССП) применяется спектральный анализ с помощью машинного преобразования Фурье, а в случае вибросейса - последовательный спектральный анализ путем изменения частоты излучения.
     И, наконец, важнейший для традиционной сейсморазведки момент - вопрос о том, какой конкретный тип упругих колебаний проявляется при регистрации конкретного сейсмосигнала. Споры о том, какой именно тип упругих колебаний сформировал эхо-сигнал - непрерывны и не имеют своего метрологически оправданного обоснования.
     Как показали наши эксперименты, все сейсмосигналы имеют вид гармонических затухающих процессов14. Преобразование их к гармоническому виду происходит, как было показано выше, только в том случае, если они обусловлены мнимой составляющей поля, то есть, поперечными волнами. Отсюда делаем вывод, что все сейсмосигналы обусловлены поперечными волнами.
     Приведенный выше анализ можно свести к следующим шести пунктам:

  1. При ударном воздействии на земную толщу сам зондирующий импульс отсутствует уже непосредственно в зоне удара, поскольку преобразуется в совокупность гармонических затухающих процессов.
  2. Преобразование ударного воздействия в гармонические затухающие процессы происходит в находящихся в зоне удара породных слоях, которые, кроме того, что являются резонаторами, преобразующими исходное поле в поперечные волны, выполняют роль направляющих структур.
  3. Упругие колебания распространяются не вниз, перпендикулярно дневной поверхности, как было принято считать до сих пор, а в направлениях, соответствующих характеру залегания направляющих породных структур-резонаторов. В большинстве случаев, залегание направляющих структур субгоризонтально, и поэтому вертикальная составляющая вектора направления распространения поля упругих колебаний обычно отсутствует.
  4. Сейсмосигналы гармонического характера формируются поперечными волнами. Вопрос, существуют ли другие типы волн, может возникнуть, если обнаружится негармонический сейсмосигнал.
  5. Скорость распространения упругих колебаний V вдоль направляющих структур имеет значение несколько меньшее, чем Vsh. Значение V тем ближе к Vsh, чем протяженнее направляющая структура, так как в зоне ударного воздействия, а также вблизи границ структуры величина скорости распространения V уменьшается. Это обусловлено процессами, связанными с преобразованием спектра в этих зонах.
  6. Дойдя до границы направляющей структуры (наличие которой может быть обусловлено тектоническим нарушением), упругие колебания отражаются от этой границы и возвращаются в зону ударного воздействия виде эхо-сигнала.

14 При использовании обычных сейсмоприемников любой сейсмосигнал будет иметь вид гармонических затухающих процессов. Здесь речь о том, что все сейсмосигналы имеют такой вид и при использовании нашего сейсмоприемника, не имеющего собственной колебательности.


Обсудить статью 



При использовании материалов сайта ссылка на www.newgeophys.spb.ru обязательна Публикации о нас

Начало | О нас | Услуги | Оборудование | Книга 1 Книга 2 Книга 3 |  Примеры | Связь | Карта сайта | Форум | Ссылки | О проекте | En

Поддержка и продвижение сайта "Геофизпрогноз"


Rambler's Top100 Rambler's Top100

Реклама на сайте: