Серпінді толқындар.

Серпінді толқын пайда болғаннан кейін геологиялық ортада серпінді бөлшектердің жылжуы, ауытқуы пайда болады, толқындық процесс жүреді. Өріс көзі маңында пайда болған процесс біртіндеп ортаның басқа бөліктеріне бөлшектердің серпінді байланысымен деформация және кернеу күйінде беріледі. Нәтижесінде ортада өріс көзіне тәуелсіз көлемдік және беттік толқындар пайда болады. Сейсмикалық барлауда көлемдік толқындар көп қолданылады: қума немесе бойлық (Р-толқындар) мен көлденең толқындар (S-толқындар). V_p V_s-тен әрқашан да жоғары. Оларға қоса Рэлей (R) және Ляв (L) толқындары деп аталатын беттік толқындар белгілі.

Серпінділік коэффициенттері арқылы қума және көлденең толқындар келесі формулалармен есептеледі:

(15.1)

мұндағы σ - таужыныстар тығыздығы.

Геометриялық сейсмика негіздері.

Серпінді (сейсмикалық) толқындар тарауының кинематикалық заңдары геометриялық сейсмика немесе геометриялық оптика принциптеріне сүйенеді.

Кеңістіктің белгілі бір нүктесінде жарылыс немесе соққы болса, онда серпінді (сейсмикалық) толқын пайда болады. Оның тарау жылдамдығы ортаның серпінділік қасиеттеріне байланысты. Толқын өткенде таужыныс бөлшектері тербелісте болады. Бөлшектер тербелген облыс пен толқын әсері жетпеген облысты бөліп тұрған жазықтық толқын шебі деп аталады. Шепке перпендикуляр сызықтар сейсмикалық сәуле деп аталады. Сәуле бойымен серпінді толқындардың энергиясы тасымалданады. Өріс көзі маңында толқындар шебі сфералық пішінде, қашықта – жазық күйінде болады.

Бір жиіліктегі әрбір монохромды толқынды оның ұзындығы (λ), периоды (T), жиілігі (f = 1/T) арқылы сипаттауға болады. Олар фазалық жылдамдықпен (V) байланысты:

λ = TV = V/f (15.2)

Толқындардың таужыныстарда тарау заңдары геометриялық оптиканың негізгі принциптері - Гюйгенса - Ферма принциптерінен алынады. Гюйгенс принципіне сәйкес толқын шебінің әрбір нүктесін тербелістердің дербес қарапайым көздері деп қарастыруға болады. Демек белгілі бір уақыттағы толқын шебінің орны бойынша келесі бір уақыттағы орнын қарапайым сфера шептерге айналма тұрғызу арқылы анықтауға болады. Ферма принципі былайша баяндалады: толқын екі нүкте арасында ең аз уақыт кететін жолмен тарайды. Осы принциптің салдары: изотропты ортада барлық бағытта толқынның тарау жылдамдығы тұрақты және тік сызықпен тарайды.

Геометриялық сейсмиканың маңызды принципі - суперпозиция принципі. Оған сәйкес, бірнеше толқын қабаттасқанда (интерференция) олардың тарауын, бір-біріне әсерін есепке алмай, әрқайсын бөлек зерттеуге болады.

Геометриялық сейсмиканың негізгі заңы – сыну-шағылу заңы. Ол келесі ережелерді қамтиды:

1) құлаушы, шағылған және сынған сәулелер толқындардың тарау жылдамдықтары әр түрлі орталардың шекарасына нормаль жазықтыққа сәйкес жазықтықта жатады;

2) шекараға перпендикулярдан есептелетін толқынның құлау бұрышы және оның жылдамдығы V₁ сыну бұрышы β₂ және жылдамдықпен V₂ ара қатынасы: sin α₁/sin β₂ = V₁/V₂;

3) құлау (α₁) және шағылған (γ₁) бұрыштар да осындай қатынаста: sin α₁/sin γ₁ = V_a/V_γ;

Бір типтегі толқындардың, мысалы қума, V_α = V_γ , бұдан α₁= γ₁ болатын шығады.

Сейсмикалық барлауда геометриялық оптика заңдарына ауыспалы толқындардың шағылуы мен сыну заңдары қосылады: кез-келген құлаушы толқын - қума (P) немесе көлденең (S) – шекарада екі шағылған (P₁ и S₁) және екі сынған (P₂ и S₂) толқындар тудырады.

Олар Снеллиус заңымен байланысқан:

(15.3)

Әдебиет

12 нег. [128-182], 1 нег [404-519], 2 нег [216-278], 3 нег [140-165],

1 қос [13-59].

Бақылау сұрақтары.

1. Сейсмикалық барлаудың негізгі әдістері.

2. Таужыныстардың серпінділік параметрлері.

3. Гюйгенс-Френель принципі.

4.Толқын шебі ұғымы.