Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Геология -> Пузырев Н.Н. -> "Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию " -> 15

Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию - Пузырев Н.Н.

Пузырев Н.Н. Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию — Нвс.:НИЦ ОИГГМ, 1997. — 301 c.
Скачать (прямая ссылка): metodiiobseysisled1997.djvu
Предыдущая << 1 .. 9 10 11 12 13 14 < 15 > 16 17 18 19 20 21 .. 187 >> Следующая

26
Глава 2. Физико-сейсмические параметры горных пород
27
нозировать с определенной степенью достоверности наличие полезных ископаемых в изучаемой среде, выделять зоны аномальных напряжений и др.
Отметим также, что первые сведения об измерении скоростей распространения упругих волн в горных породах относятся к середине 19 в.
2.1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ О СКОРОСТЯХ РАСПРОСТРАНЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН
Прежде всего остановимся кратко на методах измерения скоростей. Их можно подразделить на две большие группы, относимые соответственно к измерениям в естественном залегании и в лабораторных условиях. Величины скоростей в естественном залегании в результате измерений на прямых и проходящих волнах определяются как на относительно низких (сейсмических) частотах порядка 20—200 Гц, так и на частотах акустического диапазона, изменяющихся обычно от 2—3 кГц до первых сотен килогерц. Наиболее достоверные данные получаются в скважинах, а также в других горных выработках, когда о характере породы и ее петрографических параметрах можно судить либо непосредственно исследуя образцы, либо по комплексу других геофизических данных. Последнее обычно относится к скважинам, в которых имеется возможность наряду с исследованием керна получить достоверные сведения о разрезе путем комплексной интерпретации различных видов каротажа. Методы сейсмических и акустических исследований в скважинах и других горных выработках, включая и изучение скоростей распространения волн, будут рассмотрены в методических главах.
Ценные сведения о скоростях доставляют сейсмические исследования методом преломленных и отраженных волн в районах, где общие черты геологического строения достаточно хорошо известны. К таковым, например, относится изучение скоростей в породах кристаллического фундамента, когда последний находится на небольшой глубине либо выходит на поверхность. По данным отраженных волн, как увидим ниже (см. гл. 9), с достаточно высокой точностью находятся значения и характер изменений не только средних, но и пластовых скоростей.
Лабораторные исследования по скоростям распространения волн проводятся, естественно, только на ультразвуковых частотах, обычно от 100 кГц до нескольких мегагерц. В процессе лабораторных экспериментов детально изучаются гранулометрия, пористость, влагонасыщенность, минералогический состав и другие литолого-петрографические параметры, при этом представляется возможность изменять состояние вещества породы, например его влаго- и газонасыщенность. Большое значение имеют исследования в различных термодинамических условиях, о чем будет сказано в следующем параграфе. На методике лабораторного эксперимента мы здесь не останавливаемся (см. гл. 11). Подавляющая часть лабораторных исследований проведена для консолидированных пород с относительно большими значениями скоростей vp и vy Эксперименты по измерению скоростей vs в вязких материалах, например, в водонасыщенных глинах со значениями vp порядка 1500—1700 м/с, когда коэффициент Пуассона возрастает до а > 0,48, практически не проводились из-за сильного поглощения высокочастотных сдвиговых колебаний.
Скорости распространения волн в минералах и горных породах различного состава могут изменяться в очень широких пределах. Так, например, если значение vp в рыхлых осадках, залегающих вблизи поверхности земли, составляет всего лишь 0,2—0,3 км/с, то в алмазе оно равно 18 км/с. В еще больших пределах варьируют скорости поперечных волн, которые для алмаза составляют ~ 9 км/с, а для донных осадков на шельфах морей снижаются до нескольких метров в секунду.
Наименьшие значения vp и vs характерны для терригенных осадочных отложений. Это можно видеть на рис. 2.1, где схематически изображены статистические распределения скоростей vp и vs для различных типов горных пород. Обращает на себя внимание существенное различие диапазонов изменения vs и vp для некоторых пород. Особенно это свойственно известнякам, песчаникам, алевролитам, глинистым образованиям. Вместе с тем, большие диапазоны изменения vs и vp не всегда сопровождаются соответствующим расширением интервалов значений vs/vp = у. Измерения в скважинах показывают, что для терригенного разреза характерно относительно плавное увеличение скоростей vp и vs с глубиной, что связано с уплотнением осадков за счет горного давления. При этом одновременно, как правило, имеет место увеличение значения у в том же направлении. Это означает, что в среднем для терригенных отложений вертикальные градиенты для vs больше, чем для vp. Исходя
Часть I. Общие вопросы теории и методики
Мерзлые тсрригенные породы, лсд
Алевролит"
Аргиллит"
Песчаник (рыхлый)"
ШГ
Мергель
/Гт>»
Каменный уголь
Глина j влажная) (влажный)
Песох (влажный
Суглинок (сухой)
Почвенный слой
т-1
6 8 vp, км/с
і-1-г
4 км/с
Рис. 2.1. Схематические статистические распределения скоростей vp и г>л для некоторых типов кристаллических и осадочных пород [Пузырев и др., 1985].
из этого, можно предполагать, что относительные перепады скоростей на границах раздела по vs больше, чем по vp. Измерения в скважинах подтверждают такую закономерность. Статистика по скважинным наблюдениям показала, что указанные различия в среднем составляют около 12 %. Подобная закономерность свойственна и терригенно-карбонатному разрезу, где перепады скоростей на границах могут быть очень большими. По-видимому, такая тенденция имеет место и для консолидированной земной коры, хотя этот факт нельзя считать твердо установленным. В магматических и метаморфических породах на небольших глубинах скорости изменяются, как правило, в пределах 4—6,5 км/с для vp и 2,5—4 км/с для vs. Однако в некоторых случаях отмечаются скорости vp ~ 7 км/с. Фактор горного давления для кристаллических пород имеет подчиненное значение, и главными причинами, определяющими величины скоростей, являются литологический состав пород и термодинамические условия их образования. Это подтверждается многочисленными измерениями в скважинах, в том числе проникающих в толщу консолидированной коры на глубины 10 км и более (Кольская сверхглубокая скважина, см. гл. 15). Отметим, что высокие скорости vp, достигающие иногда 7 км/с, в некоторых случаях наблюдаются и для осадочных пород карбонатного состава (известняки, доломиты).
Предыдущая << 1 .. 9 10 11 12 13 14 < 15 > 16 17 18 19 20 21 .. 187 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed