Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию - Пузырев Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
=i?Whr (8-23)
Хотя нет полной уверенности в больших преимуществах тау-метода по сравнению с расчетами по формуле Чибисова, однако совместное использование двух подходов может помочь выбору правильного варианта интерпретации экспериментальных данных в сложных ситуациях.
В общем случае исследования с использованием рефрагированных волн проводятся для изучения двумерного или трехмерного распределения скоростей в среде. Последнее выводится из данных интерпретации профильных наблюдений на заданной площади и представляется в виде карт-срезов для ряда значений г.
Остановимся кратко на способах нахождения функции u(jc, z). Простейший из них был указан выше. Он состоит в интерполяции графиков v(z) по профилю, полученных при обработке отдельных годографов.
В настоящее время разработаны численные способы решения обратной задачи для рефрагированных волн в двумерном случае при произвольной системе наблюдений. Ниже рассматривается способ, когда результаты представлены в форме поля t{x, D с заданными изолиниями lk = const [Мишенькина и др., 1983].
Представим функцию 1 Iv (je, z) в виде суммы
,1 . = ~г + ? (х, z), v(x, z) v(z) 4 4 ''
при этом предполагается, что второй член в правой части значительно меньше первого. В соответствии с этим для времени t можно записать
I = T(J) + 8(jc, z).
Тогда на основании (1.36) уравнение Эйконала в данном случае запишется в виде
-і 2
|V[r(/) + e(jc, z)]|2 =
-тЧ + ? С*.z)
v(z) « v ' /
(8.24)
Учитывая, что О < T и ? < l/u(z), квадратами величин ? и V Э можно пренебречь. Принимая во внимание, что VT= l/u(z), получим
V в (х, z) = ? (х, z).
133
Часть III. Методы структурной сейсмологии
100 200 300 км
Я, км
Рис. 8.13. Скоростной разрез земной коры в изолиниях v = const (Байкальская рифтовая зона).
Поскольку 0 — функция двух переменных, то V Э можно записать как dO/dS, где dS — элемент сейсмического луча. Тогда связь между 0 (х, z) и| (л, z) запишется в виде
Є (х, Z) = J ? О, z) dS. (8.25)
(S)
Здесь ? (х, z) является искомой функцией.
При практической реализации рассматриваемого способа путем численного решения уравнения (8.25) непрерывная функция ? (л, z) заменяется ступенчатой, а криволинейный интеграл — суммой.
Величина для каждой кривой / = const представляет собой разность между наблюденным значением времени в заданной точке поля t(xk, lk) и средним значением времени T для той же линии I = const. Программа расчета построена так, что восстановление поля ? (х, z) проводится сверху вниз с соответствующим переходом от меньших значений I к большим.
Результаты расчетов представляются в виде изолиний v = const в плоскости профиля (х, z). На рис. 8.13 изображен скоростной разрез земной коры для одного из участков Байкальской рифтовой зоны [Мишенькин и др., 1983].
Отметим, что выбор способов интерпретации экспериментальных данных МПВ в значительной степени зависит от специфики и степени сложности изучаемых геологических объектов, объема и качества экспериментальных данных, а также целей проводимых исследований.
8.5. О ВОЗМОЖНОСТЯХ И ОГРАНИЧЕНИЯХ МЕТОДА ПРЕЛОМЛЕННЫХ ВОЛН
Метод преломленных волн, безусловно, обладает рядом положительных качеств, что обеспечило его широкое применение на практике на протяжении многих десятилетий в режиме постоянного совершенствования. Среди них следует отметить: широкий диапазон глубин исследования — от нуля до первых сотен километров; значительные возможности определения скоростей в среде и их изменений в вертикальном и горизонтальном направлениях; возможности достоверной оценки динамических параметров, что объясняется регистрацией полезных волн при малом уровне помех; способность обнаруживать крутопадающие субвертикальные слои, дайки и блоки путем фиксирования границ контактов и измерения величин граничных скоростей на маркирующей (опорной) поверхности, например на кровле кристаллического фундамента. Дополнительно следует указать на возможность нахождения интегральных параметров поглощения, а также характеристик анизотропных свойств среды, особенно при использовании не только продольных, но и поперечных волн. По преломленным головным волнам надежно выявляются тонкие слои с повышенными скоростями в разрезе по признаку быстрого уменьшения амплитуд с расстоянием, а также частотным особенностям колебаний. Попутно отметим, что регистрация преломленных волн на различных частотах позволяет более полно расшифровать особенности слоистой структуры среды.
Развивающийся в настоящее время многоволновой вариант МПВ увеличивает эффективность метода. Особенно отчетливо это проявляется при изучении неглубоко залегающих объектов.
Наряду с указанными положительными сторонами метод преломленных волн имеет существенное ограничение при изучении геологических сред. Это привело к тому, что научно-технический прогресс в области сейсморазведки происходил в последнюю половину столетия в основном в русле
134
Глава 8. Метод преломленных воли
135
истода отраженных волн. Развитие последнего положительно сказалось на повышении методического уровня МПВ, прежде всего в части перехода на фазовую корреляцию волн и соответственно использование многоканальной аппаратуры.
