Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию - Пузырев Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Кратные отраженные волны, особенно в случае больших перепадов параметров на относительно ¦¦глубоко залегающих границах, нередко имеют ярко выраженную периодичность по временам ротстрации, причем суммарное количество актов отражения может достигать 5 и более. Часто
147
Часть III. Методы структурной сейсмологии
Рис. 9.8. Фрагмент сейсмограммы с различными наклонами осей синфазности и наличием интерференции отраженных волн (Западная Сибирь; Лпз = 20 м).
1-" г
1.5 2,0
кратные волны могут иметь такие же и даже большие амплитуды, как однократные от слабых границ раздела, регистрирующиеся на тех же временах. На рис. 9.4, а изображены лучевые схемы основных типов двукратных отраженных волн для одного и двух слоев. Границы раздела условно приняты горизонтальными. Волны смешанного типа (4,
5) при пологом залегании границ имеют близкие времена распространения и фиксируются на сейсмограммах в виде единой суммарной волны. Пример сейсмограммы с наличием различных порядков кратных волн приведен на рис. 9.4, б; отчетливо видна временная периодичность осей синфазности. В многослойных средах количество суммарных кратных волн может быть очень велико.
При работах на море первой резкой границей является поверхность дна. При небольшой мощности водоема и наличии консолидированных пород на дне кратные волны различных порядков, распространяющиеся в толще воды, образуют регулярный, как правило высокочастотный шум, называемый реверберацией. Укажем еще, что при работах на море в настоящее время применяются приповерхностные источники, когда повторных ударов как своеобразного вида помех (см. гл. 4) практически не наблюдается.
На суше в случае заглубленных источников среди множества кратных волн особое место занимают волны-спутники (волна 2 на рис. 9.4, а), являющиеся аналогом волн рРсР, наблюдаемых при глубокофокусных землетрясениях (см. рис. 5.2, б; 5.3, б). Чаще всего волна-спутник интерферирует с основным отражением, но при глубинах взрывных скважин порядка 40—50 м волны-спутники нередко наблюдаются в виде самостоятельных осей синфазности [Сейсмические... волны, 1964]. Опыт полевого эксперимента показывает, что даже при большой глубине погружения заряда волны-спутники регистрируются нестабильно. По-видимому, это связано с тем, что процесс промежуточного отражения в сильной степени зависит от параметров зоны малых скоростей.
Естественно, что по мере увеличения времени регистрации количество мешающих кратных волн, как правило, возрастает. Поэтому увеличение глубины исследования разреза в значительной степени зависит от возможности уменьшения влияния наложения кратных волн на нормальные однократные импульсы, что достигается современными средствами обработки.
При использовании поверхностных источников взрывного типа в качестве мешающей часто выступает воздушная волна, отмечаемая на сейсмограммах в виде узкой полосы с повышенными частотами и малой кажущейся скоростью (300—350 м/с).
Необходимо еще раз напомнить, что решающее влияние на структуру сейсмограммы оказывают литологический состав и гидрогеологическая обстановка в зоне источника. В породах с малой водонасыщенностью уровень помех часто очень велик, и на фоне их отраженные волны на исходных сейсмограммах невозможно выделить, а тем более проследить. Структура сейсмограмм в подобных условиях в сильной степени зависит также от интенсивности воздействия, в частности от величины заряда. В связи со сказанным перед началом полевых работ и в процессе их проведения выполняются специальные зондирования на ряде участков исследуемой площади с целью детального изучения закономерностей возбуждения колебаний. Полученные сведения используются как при проведении полевых исследований, так и при оптимизации в последующем процессе обработки экспериментальных данных.
Как указывалось в гл. 4, продольные, в том числе отраженные волны регистрируются вертикальными сейсмографами. Присутствие других типов отраженных волн на г-компоненте обычно не отмечается. Однако из этого правила имеются исключения: в условиях вечной мерзлоты и выхода
їлава V. Метод отраженных волн
на дневную поверхность консолидированных пород на z-компоненте могут проявляться поперечные и обменные отраженные волны, выступающие в данном случае в роли помех.
К особому виду помех, не связанных с сейсмическими источниками, относятся колебания, вызванные природными явлениями и человеческой деятельностью. К ним, в частности, относятся ветровые помехи, колебания от движения транспорта и работы энергетических установок и др. Поскольку в методе отраженных волн используют аппаратуру высокой чувствительности с широкой полосой частот, то такого рода помехи играют заметную роль в процессе сейсмических исследований, особенно в густонаселенных районах. Чаще всего ветровые и индустриальные помехи можно рассматривать как случайный шум.
9.4. О ПРИНЦИПАХ ВЫДЕЛЕНИЯ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
В процессе обработки сейсмограмм возникают две главные задачи — обеспечить достаточно высокое отношение сигнал—помеха для однократных отраженных волн (не менее 1,5—2,0) и добиться возможно более высокой разрешенности сигналов, т. е. разделения волн, образующихся на близко расположенных границах раздела. Эти две задачи не всегда удается решать одновременно, так как при высоком уровне помех естественно стремление прежде всего выделить сигнал, пренебрегая в определенной степени его искажениями в процессе фильтрации. Подчеркнем, что термину фильтрация в настоящее время придается расширенное толкование, т. е. применение разнообразных способов выделения сигналов на фоне помех, повышение отношения сигнал—помеха, обеспечение требуемой степени разрешенности сигнала. Способы фильтрации особенно большое развитие получили в 50—60-х годах в связи с возникновением таких областей техники и науки, как радиолокация и теория информации. В сейсмологии, в первую очередь в MOB, способы преобразования временных рядов были заимствованы из указанных областей, но здесь они развивались с учетом специфики сейсмической информации. В данной работе невозможно даже кратко изложить применяемые способы фильтраций, так как это связано с использованием не вполне стандартного математического аппарата. Поэтому мы ограничимся сведениями общего характера. Более полное теоретическое обоснование можно найти в специальной геофизической литературе [Гурвич, Боганик, 1980; Сейсморазведка, 1981; Уотерс, 1981; Анализ..., 1986; Шерифф, Гелдарт, 1987; Хаттон и др., 1989].
