Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию - Пузырев Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
При детальном изучении приповерхностных частей осадочных отложений для геолого-технического обоснования строительства различных сооружений МПВ в многоволновой его модификации занимает лидирующее положение по сравнению с MOB. Это относится также и к некоторым разведочным задачам, например поискам водоносных горизонтов. Отметим еще, что МПВ успешно применяется при решении некоторых специальных задач — для определения мощности, структуры ледников, лавовых потоков после извержения вулканов и др.
Глава 9. МЕТОД ОТРАЖЕННЫХ ВОЛН
Метод отраженных волн занимает в настоящее время лидирующее положение среди сейсмических методов. В первую очередь это относится к изучению осадочных бассейнов в связи с поисками горючих ископаемых. Последнее время отраженные волны все шире привлекаются к изучению кристаллической части земной коры и верхов мантии. Как уже отмечалось выше, в MOB используются преимущественно волны, регистрирующиеся на расстояниях от источника порядка глубины залегания границы и меньше. Особое значение имеют эхо-волны, когда источник и приемник совпадают в пространстве. Использование субнормальных отражений, как увидим ниже, обеспечивает максимальную разрешающую способность как по вертикали, так и по горизонтали.
В практике сейсмических исследований существует отчетливая ориентация на однократные волны, имеющие один акт отражения на глубинной границе раздела. Это дает возможность последовательного зондирования изучаемой толщи по глубине. Существенно отметить, что каждой однократной отраженной волне однозначно соответствует граница раздела той или иной природы. В противоположность преломленным волнам возникновение отраженной волны не зависит от знака перепада физических параметров по обе стороны от границы.
Метод отраженных волн излагается преимущественно в аспекте использования продольных волн, что отображает его современное состояние. В отдельном параграфе специально рассматривается привлечение к решению обратных задач поперечных и обменных волн.
Необходимо подчеркнуть, что метод отраженных волн является наиболее развитой ветвью структурной сейсмологии в части как методики наблюдений, так и обработки получаемой информации. Это связано с тем, что в MOB заложены весьма большие возможности повышения точности структурных построений, определения физических параметров среды, обеспечения высокой разрешающей способности. Достижение этих целей в условиях высокого уровня шумов оказывается возможным, если используются современные, весьма нестандартные приемы выделения и преобразования сигналов. Прогресс в рассматриваемой области происходит настолько быстро, что практически невозможно отобразить предмет на уровне последних достижений.
9.1. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ МЕТОДИКИ ПОЛЕВОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
Большая часть вопросов, относящихся к методике сейсмических исследований, была рассмотрена в гл. 4. Поэтому здесь кратко остановимся на главных особенностях методики полевых экспериментов, присущих модификации MOB на продольных волнах при наблюдениях прежде всего на поверхности земли.
Системы наблюдений. Как правило, в MOB главной задачей является изучение пространственного положения границ раздела и распределения физических параметров в заданном объеме. Только
137
Часть III. Методы структурной сейсмологии
138
в отдельных случаях исследования проводятся вдоль изолированных маршрутов или геотраверсов. Системы наблюдений проектируются и реализуются как с точки зрения решения обратных задач, так и с позиции оптимального выделения полезных сигналов на фоне помех. При решении обеих проблем используются системы наблюдений, определяемые прежде всего их размерностью D (от англ. dimension — размерность). Различают размерности первого, второго и третьего порядков — D1, D2, Dy Одномерные системы реализуются в виде совмещенных в пространстве источника и приемника. Использование таких систем (методика центровых лучей) особенно характерно для морских сейсмо-акустических исследований на повышенных частотах (см. гл. 11). Применение систем D1 позволяет наиболее просто решать как динамические, так и кинематические обратные задачи, хотя и с определенными ограничениями. Системы D1 дают возможность решать не только одномерные, но также и двумерные и трехмерные обратные задачи, но с позиций кинематики только при определении геометрических параметров при заранее известном распределении скоростей.
Двумерные системы D2 реализуются при профильных наблюдениях, когда от заданного источника регистрация ведется установкой сейсмографов, размещенных по профилю через заданный относительно небольшой интервал Ах. Как правило, Ax для отраженных волн не превосходит величины 1/4 TvK, где T — видимый период колебаний, v% — минимальное значение кажущейся скорости. Простейшими являются системы однократного прослеживания D21', которые в настоящее время имеют ограниченное применение. Расстояние между источниками в этом варианте во много раз больше, чем величина Дх. В период применения осциллографического способа регистрации система имела повсеместное распространение. С точки зрения выделения сигналов на фоне помех рассматриваемая система имеет большие, чем в D1, возможности, в частности, она позволяет использовать способы локального суммирования трасс, смешение (3-ь5 каналов), регулируемый направленный прием, а также другие виды одноканальной фильтрации. В рамках двумерной модели среды система D2^ в принципе обеспечивает определение форм отражающих границ и физических параметров разреза по кинематическим и динамическим характеристикам волн. Последнее десятилетие системы D2 используются преимущественно в варианте многократных перекрытий [Меш-бей, 1985]. Такие системы, которые будем обозначать D2k) (см. рис. 9.14), дают возможность проводить исследования в условиях малого отношения сигнал—помеха, в том числе при наличии мешающих кратных волн, и более полно решать обратные задачи. При площадных съемках с густой сетью профилей системы D2, при условии уверенного выделения сигналов, позволяют надежно решать пространственные задачи. Отметим, что в свое время распространенным способом решения пространственной задачи была методика крестовых зондирований, в частности при исследованиях в труднодоступных горных районах.
