3.1. Сейсмічні методи інженерних вишукувань

У поняття "сейсморозвідка" входять геофізичні методи дослідження земної кори, засновані на вивченні штучно генерованих пружних хвиль. За допомогою сейсморозвідки вивчається глибина будова Землі, виділяються родовища корисних копалин (в основному нафти і газу), вирішуються завдання гідрогеології та інженерної геології. Сейсморозвідка відрізняється надійністю, високою роздільною здатністю, технологічністю і колосальним обсягом одержуваної інформації.

В

Рис.9. Пружні хвилі.

основі сейсмічних методів лежить збудження пружних хвиль за допомогою спеціального технічного комплексу - джерела. В результаті геологічне середовище реагує виникненням періодичного коливального процесу і утворенням пружної хвилі. Поширюючись в гірській породі, пружна хвиля потрапляє на межі розділу, змінює напрямок і динамічні властивості, утворюючі нові хвилі. На шляху проходження хвиль розміщуються точки спостереження, де за допомогою спеціальних приладів - сейсмоприймачів - визначаються властивості коливальних процесів. З отриманих даних витягується корисна інформація про будову і склад досліджуваної середовища.

Найбільш ефективна сейсморозвідка при вивченні осадового чохла древніх платформ, оскільки його горизонтально-шарувата будова найбільш просто інтерпретується за сейсмічними даними. Зі збільшенням нахилу геологічних меж надійність одержуваної сейсморозвідкою інформації різко падає.

Для генерації коливань застосовуються вибухи зарядів тротилу в неглибоких свердловинах, а також тривалий (вібраційний) або короткий (імпульсний) вплив на гірські породи. Вибухові джерела характеризуються найбільшою потужністю і компактністю, при цьому вимагають дорогих підготовчих і ліквідаційних робіт, а також завдають великої шкоди навколишньому середовищу.

Невибухові джерела набагато слабкіші, але можуть використовуватися багаторазово в одній і тій же точці, більш керовані, а також безпечніші для людини та екології.

Джерело збуджує два типи незалежних сейсмічних хвиль - поздовжні і поперечні. З поздовжніми хвилями пов'язані коливання, спрямовані вздовж напрямку руху хвилі, а з поперечними – поперек напрямку руху.

Прямою хвилею називається поздовжня або поперечна хвиля, яка поширюється безпосередньо від джерела до точки спостереження. Поздовжні хвилі характеризуються великими швидкостями, приходять в будь-яку точку середовища раніше поперечних, поширюються практично в будь-яких речовинах. В силу цих обставин сейсморозвідка використовує переважно поздовжні хвилі.

3.1.1. Модель середовища і хвильове поле

Встановлено, що різні гірські породи характеризуються різними швидкостями поширення пружних хвиль. Параметр швидкості визначається пружними константами і щільністю гірської породи, а вони в свою чергу залежать від мінерального складу, пористості, тріщинуватості і глибини залягання.

За значенням швидкості пружної хвилі геологічний розріз поділяється на відносно однорідні шари гірських порід, на межах яких швидкість змінюється стрибком. Як правило, межі областей з різними фізичними властивостями збігаються з геологічними кордонів, що використовується при інтерпретації сейсмічних даних.

Наявність різких меж розділу між пластами призводить до утворення вторинних хвиль - відбитих, що проходять через межу поділу, і заломлених. Інтенсивність вторинних хвиль залежить від контрастності кордону за пружними властивостями. Чим складніша будова досліджуваного геологічного середовища, тим більше хвиль утворюється на межах поділу. Всі разом вони утворюють вторинне хвильове поле - об'єкт вимірювання в сейсморозвідці. Якщо вторинні хвилі містять інформацію про геологічні межі і успішно реєструються на поверхні землі або в свердловини, то вони називаються корисними. За типом корисних хвиль в сейсморозвідці розрізняють методи відбитих і заломлених хвиль.