Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию - Пузырев Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Б. Модели структурной сейсмологии, связанные с изучением структур и состава недр Земли. Они тесно связаны с моделями группы „А", но главной их особенностью является описание распределения упругих и неупругих параметров в пространстве, в том числе границ раздела. Наиболее часто используют представление в виде серии слоев с резкими либо нерезкими границами. При формировании таких моделей обычно принимают во внимание априорную геологическую и геофизическую информацию, трансформируя ее на язык сейсмологии. Для моделей этой группы характерно оперирование средними и среднепластовыми параметрами. При этом модели для решения прямых и обратных задач могут быть различными.
B. Модели очаговой сейсмологии, описывающие механизмы источников той или иной природы. Наибольшее значение имеют модели естественных очагов, в первую очередь землетрясений.
Г. Модели обработки и интерпретации экспериментальных данных, нацеленные на обеспечение наилучшей разрешающей способности и надежности при решении той или иной целевой задачи. Особое место в этой группе занимают модели выделения сигнала на фоне помех.
Моделирование в сейсмологии подразделяют на два вида — математическое и физическое. Последнее, в свою очередь, может быть реализовано как в виде лабораторного, так и натурного. Главное значение имеет первое из них, так как только на основе его возможно решать обратные задачи — восстанавливать с той или иной степенью точности, достоверности и устойчивости свойства изучаемой среды и происходящие в ней сейсмические процессы. Существование лабораторного моделирования в килогерцевом и мегагерцевом диапазонах частот в первую очередь связано с трудностями математического решения прямых задач для сложных моделей всех указанных выше типов.
Не менее важной задачей лабораторного моделирования является расширение знаний о сейсмических моделях реальных сред, отличающихся от стандартных представлений о сплошной среде и справедливости закона Гука. Большое значение при исследованиях на высоких частотах имеет
40
Глава 2. Физико-сейсмические параметры горных пород
41
изучение зависимости упругих параметров от давления, температуры, пористости и водонасыщен-ности, о чем уже говорилось выше.
Модели, указанные в пункте „А", в той или иной степени отображены в предыдущих параграфах данной главы. Что касается моделей по пунктам „В" и „Г", то они будут рассмотрены в соответствующих методических главах. Ниже остановимся кратко на способах формирования и особенностях моделей, используемых в структурной сейсмологии. Такие модели формируются на базе общих закономерностей распределения скоростей распространения упругих волн и плотностей в горных породах, а также особенностей залегания геологических объектов на глубине. К настоящему времени накопился очень большой материал о форме и свойствах геологических тел. В получении таких сведений все более возрастающую роль играют геофизические, в том числе сейсмические методы.
Геологические объекты (или тела) целесообразно подразделить на три большие категории, относящиеся соответственно к осадочным комплексам, верхним частям консолидированной коры и глубинным оболочкам, включающим нижнюю часть коры, мантию и ядро.
Главнейшей особенностью осадочных образований является их слоистость, т. е. представление отдельных комплексов, отличающихся по литологическому составу, пористости и другим параметрам, в виде пластин, протяженность которых во много раз больше длины волны. Что касается мощностей пластов, отличающихся по литологии и возрасту, то они могут варьировать в очень широких пределах — от сантиметров до нескольких километров. Очень часто углы наклона пластов и соответственно разделяющих их границ не превышают нескольких градусов. В первую очередь это относится к осадочному чехлу древних и молодых платформ. Однако нередко встречаются круто залегающие пласты, например, в предгорных и межгорных впадинах, а также в районах с соляно-купольной тектоникой. Наиболее часто крутонаклонные границы раздела различной природы встречаются в верхних частях кристаллической коры. Для осадочных отложений большинства районов типично наличие зон несогласного залегания, вызванных условиями седиментации, включая наличие зон размыва, литологических замещений и др. Для большинства осадочных отложений, в том числе платформенных областей, характерно наличие дизъюнктивных нарушений различной амплитуды — от нескольких метров до 1—3 км и более.
В соответствии с установленными выше связями между геологическими параметрами и скоростями vp и vs, а также плотностями р наиболее типичной для осадочных образований является слоистая сейсмическая модель, в которой для какой-либо области пласта упругие параметры неизменны. Различают однослойные модели с заданными средними параметрами и многослойные. Чаще всего границы между слоями в первом приближении предполагаются локально плоскими.
Применение моделей с плоскими и резкими границами в значительной степени обусловлено тем, что в этом случае наиболее полно разработан математический аппарат для решения как динамических, так и кинематических задач. Это относится и к прямым, и к обратным задачам. Причем для последних предположение о плоских границах связано с минимизацией числа определяемых параметров и соответственно обеспечением устойчивости решения обратных задач.
