Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию - Пузырев Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Что касается коэффициента Пуассона о, связанного с vs/vp = y соотношением (1.14), то он изменяется для всех типов кристаллических и осадочных пород в пределах 0,05—0,499. Наименьшие значения характерны для кварца и кварцита (0,05—0,10). Пониженные значения о свойственны также гематиту, пириту (в среднем 0,15). В кристаллических породах значения о имеют величины порядка 0,24—0,30. Подобные же величины чаще всего встречаются для консолидированных осадочных отложений типа известняков, цементированных песчаников, доломитов, ангидритов и др. Наибольшие значения сг характерны для водонасыщенных глин со скоростями распространения продольных волн порядка 1600—1800 м/с. В этом случае коэффициент Пуассона очень мало
28
Глава 2. Физико-сейсмические параметры горных пород
отличается от предельного своего значения 0,5, свойственного жидкости. Отметим, что для рыхлых отложений верхней части разреза (зона малых скоростей — ЗМС) значения vjvp приблизительно такие же, как для консолидированных пород (0,5—0,6). Это связано, как будет показано ниже, с большим влиянием газонасыщенности на величину vp по сравнению с vs. Следствием этого является часто наблюдаемый экспериментально резкий перепад скорости vp на границе ЗМС, что практически не отмечается для vs.
На практике нередко приходится вычислять значение коэффициента Пуассона по известным величинам vs/vp либо vp/vs, а также выполнять обратную операцию (в связи с этим на основании (1.14) составлена табл. 2.1).
Таблица 2.1. Зависимость между v./vp, vp/vs и а
V1V vp/vs а vs/vp vp/vs а
0 OO 0.500 0,40 2,50 0,405
0,05 20,00 0,499 0,45 2,22 0,373
0,10 10,00 0,495 0,50 2,00 0,333
0,15 6,67 0,486 0,55 1,82 0,283
0,20 5,00 0,479 0,60 1,67 0.219
0,25 4,00 0,467 0,65 1,54 0.134
0,30 3,33 0,451 0,70 1,43 0,020
0,35 2,86 0,430 0,707 1,42 0,000
Скорости vp и vs являются в принципе независимыми величинами. Связь между ними осуществляется через коэффициент Пуассона, величина которого для заданного типа горной породы изменяется в относительно небольших пределах. Так, например, для гранитов колебания не превышают 10 %, сиенитов — 5, известняков — 10 %. Наибольший разброс имеет место для рыхлых песчаников (25 %) и глин (50 %). В связи с этим для заданного типа породы можно ожидать достаточно тесной связи между vp и vs. Статистическая обработка данных показывает, что чаще всего коэффициент корреляции не меньше, чем 0,9.
Как показывают полевые и лабораторные исследования, многие типы горных пород обладают анизотропными свойствами, причем величина коэффициента анизотропии иногда достигает 30— 40 %. При определении параметров анизотропии чаще всего в качестве аппроксимирующей используется модель трансверсально-изотропной среды (см. гл. 1). Форма индикатрис лучевых скоростей различна для волн Р, SV и SH. Для трансверсально-изотропной среды они изображены на рис. 2.2. Индикатриса скорости vSH имеет эллиптическую форму, причем длинная ось эллипса перпендикулярна оси анизотропии. Индикатрисы скоростей vp, vsv в диапазоне углов 0 < в < 20° могут быть аппроксимированы эллипсами, отношения осей которых характеризуют кажущиеся коэффициенты анизотропии [Сейсморазведка..., 1981 ]. Если анизотропия вызвана тонкой слоистостью субпериодического характера, то максимальные значения скоростей vSH и, как правило, vp наблюдаются по простиранию слоев; что касается скоростей vsv, то они одинаковы вдоль и поперек слоистости, а при углах порядка 45° имеют максимум. Заметим, что при больших перепадах скоростей в тонкослоистом разрезе на индикатрисах vsy могут наблюдаться петли.
Рис. 2.2. Индикатрисы лучевых скоростей и(0) для волн Р, SV и SH для трансверсально-изотропной двухкомпонентной среды.
Ось ординат совпадает с осью анизотропии. Параметры модели vpl -- 4500 м/с, U51 - 2760 м/с, A1 - Л2, P1 = P1 - 1 (по М. В. Невскому).
20
Часть I. Общие вопросы теории и методики
0,2
0,1
0
0,1
0,2 км
0,2
0,1
О
Рис. 2.3. Сейсмограммы волн SV и SH, распространяющихся в терригенном разрезе и зарегистрированных на поверхности земли на малых расстояниях от источника.
Коэффициенты анизотропии волн P и SH определяются как отношения скоростей при в ¦» 90° к скоростям при 9 - 0', т. е. как отношения t/H к vх.
Существенно отметить различие способов изучения анизотропии по P- и S-волнам. В первом случае анизотропия в заданном объеме среды обнаруживается по различию скоростей в разных направлениях. Такой способ часто приводит к неопределенным результатам в связи с трудностью отделения эффектов анизотропии и макронеоднородности. В поперечных волнах анизотропия может однозначно проявляться в заметной разности кажущихся скоростей и времен вступлений волн различной поляризации на одной и той же базе наблюдений при варьировании характеристик направленности в областях источника и приемника. На рис. 2.3 представлены записи волн SKh SH при наблюдениях на поверхности земли в условиях терригенного разреза. Первая из них получена от источника J^-силы при регистрации на х-компоненте, вторая соответственно от F-силы и на у-компоненте. Отчетливо видно, что времена вступлений волн SH заметно меньше (примерно на 25 %), чем времена волн SV. Отмечается также соответствующее различие в кажущихся скоростях. В связи с различием формы индикатрис для волн различных типов анизотропия будет проявляться также в коэффициенте Пуассона. При этом коэффициент Пуассона будет различаться для комбинаций волн P и SV, P и SH.
