Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию - Пузырев Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Возможность применения упрощенных систем наблюдений в значительной степени связана с тем, что часто основная информация содержится в волнах, регистрируемых в первых вступлениях. Кроме того, за длительный период проведения глубинных исследований накоплен большой опыт и разработаны приемы дискретной корреляции волн.
В процессе развития метода ГСЗ не оставались постоянными подходы к расшифровке структуры сейсмограмм и способы интерпретации кинематических и динамических характеристик волн. Как уже указывалось выше, в первый период — приблизительно до второй половины 50-х годов — интерпретация базировалась на предположении, что все волны относятся к типу преломленных, преимущественно головных. Начиная с 50-х годов, как в нашей стране, так и за рубежом, быстро развивались теоретические исследования по динамике сейсмических волн [Вопросы..., 1957; Ewing, 1957; Пстрашень и др., 1959; White, 1965 |, в первую очередь для слоистых сред. Тщательный анализ реальных сейсмограмм с учетом теоретических данных позволил однозначно доказать, что в последующих вступлениях большинство волн следует относить к классу отраженных, причем на больших расстояниях от источника, как правило, вблизи критической и в закритической областях. Последнее находится в соответствии с рис. 3.3 для продольных отраженных волн P1P1. В большинстве случаев доминирующая волна в последующих вступлениях относится к границе Мохо. В частности, это можно видеть на рис. 8.8, хотя качество записей этой сейсмограммы не очень высокое. В связи с этим и учитывая большую важность волны Р(мр, приведем дополнительную сейсмограмму с наиболее отчетливой и амплитудно-выраженной записью рассматриваемой волны от Мохо в закритической области (рис. 13.7). Отметим, что волна P^9 обычно регистрируется с различной степенью амплитудной выразительности на расстояниях от 2Н до 6Я, где H — глубина до границы Мохо. В некоторых случаях удастся зарегистрировать закритические отраженные волны от границ внутри коры, но выдержанность их по профилям и по площади во много раз меньше, чем для волны PJg1,.
На более близких расстояниях от источника, вследствие малого отношения сигнал/помеха, отраженные волны, в том числе
от Мохо, на единичных сейс- 43 ,, ., ,,
Рис. 13.7. Сейсмограмма с записью отраженной волны от Мохо в закритической области [Крылов и др., 1981 ].
Часть IV. Объекты сейсмических исследований
100
200 км j_
^РГЩ^^^Щ^тг-Т^Г+ 4-4-4-4-4-
_—— 6,0-6,1 км/с| — — —
VvV VV V VVV1-VVvVVV-V" VW VvV V Wv VvVV
6,6-6,8 км/с
20-
40 км-
8,0-8,1 км/с
-я—я-х-тг-х У У X Х~~
TT / l\7VU I>~Y 1-і
Рис. 13.8. Пример разреза земной коры, построенного в предположении регистрации только преломленных головных волн [Косминская, 19681:
/ — поверхность кристаллического фундамента; 2 — поверхность „базальтового" слоя; J — граница Мохо; 4 — разрывные нарушения; S — зона потери корреляции; 6 — отражающие границы в осадочной толще.
мограммах, т. е. без применения многоканальных способов фильтрации, удастся выделить спорадически. Отметим, что при регистрации волн на горизонтальных компонентах часто удастся зарегистрировать также закритические преломленные волны от Мохо с достаточно высокой степенью амплитудной выразительности.
В начале 70-х годов обратили внимание на то, что волна в первых вступлениях далеко не всегда имеет отчетливые угловые точки годографа, что характерно для головных волн. Это дало основание предположить наличие градиентности среды как по вертикали, так и по латерали и соответственно наличие в области первых вступлений не только головных и субголовных, а также рефрагированных волн. Конечно, фактически распределение скоростей в толще земной коры вряд ли возможно отобразить простыми моделями, поэтому представления о градиентности и слоистости следует рассматривать в качестве удобных аппроксимаций.
Приведем теперь несколько примеров сейсмических (глубинных) разрезов для указанных трех предположений о природе регистрируемых волн. В качестве первого на рис. 13.8 иллюстрируется фрагмент разреза земной коры по району Восточной Украины, на котором интерпретация проводилась с позиций регистрации только преломленных головных волн. На разрезе изображены три границы, верхняя из которых соответствует поверхности кристаллического фундамента (vr = 6,0—6,1 км/с), в средней части коры почти непрерывно прослеживается граница с vr = 6,6—6,8 км/с, граничная скорость под Мохо v1. = 8,0—8,1 км/с. На рисунке 13.9 представлен фрагмент разреза земной коры по профилю, простирающемуся от Большого Кавказа до Прикаспийской впадины, на котором при интерпретации использовались как преломленные (головные), так и отраженные, в том числе закритические, волны. Наблюдения проводились по достаточно густой системе встречных и нагоняющих годографов при максимальном (300 км) удалении взрыв—сейсмограф, с интервалами между центрами групп ссйсмоприсмников, составляющими первые сотни метров, т. е. с ориентацией на непрерывное прослеживание волн.
Приведем еще один пример разрезов земной коры, основанных на комплексном использовании отраженных и преломленных волн, когда наблюдения ведутся по способу дифференциальных зондирований. Разрез по меридиональному профилю, проходящему через г. Мирный (Якутия), представлен на рис. 13.10, а [Пузырев и др., 1978; Крылов и др., 1993]. Одной из характерных особенностей данного района следует считать наличие повышенных скоростей под границей Мохо. В пределах коры отмечаются как отражающие границы, так и преломляющие. На поверхности Мохо образуются оба класса волн. В районе кимберлитовой трубки Мирная фиксируются два глубинных разлома. На правом из них отмечаются разрывы на поверхности Мохо и на одной из верхних границ. Обоснованность левого сброса менее убедительна. На рис. 13.10, б [Крылов и др., 1981 ] представлен разрез одного из районов Байкальской рифтовой зоны, полученный при той же системе наблюдений, что и на рис. 13.10, а. В противоположность последнему, граничная скорость непосредственно под 230
