Волновые методы геофизики.

К собственно волновым методам в современной геофизике относятся сейсморазведка и подповерхностная георадиолокация. В подповерхностной георадиолокации распространение электромагнитных волн метрового и дециметрового диапазона в геологической среде диэлектрике описывается уравнениями Максвелла. Распространение упругих (сейсмических) волн в геологической среде – неидеально упругом теле описывается уравнениями теории упругости (уравнениями движения). В то же время, оба эти метода от других геофизических методов отличаются структурой получаемых данных. На входе среды генерируется либо электромагнитный, либо упругий импульс f0(t), а на выходе среды приемной антенной или сейсмоприемником воспринимается отклик среды – совокупность волн, отличающихся друг от

друга временами пробега, интенсивностью и формой. В кинематических и динамических характеристиках этих волн и содержится информация о среде.

Для георадиолокации это двойные времена пробега электромагнитных волн до границы раздела сред с различной диэлектрической проницаемостью, информация о потерях, связанных с токами проводимости, информация о дисперсии фазовых скоростей в среде. Для сейсморазведки это двойные времена пробега упругих волн до границ раздела сред с различной акустической жесткостью, информация о поглощении энергии за счет неидеальной упругости, информация о дисперсии скоростей упругих волн. В то же время, кинематика и динамика волнового поля и для электромагнитных волн и для упругих волн описывается одним и тем же волновым уравнением. С большой степенью достоверности в обоих случаях применим лучевой метод и основные законы геометрической оптики.

Единство кинематических моделей среды.

При проектировании методик наблюдения и интерпретации результатов наблюдений применяются одни и те же кинематические модели среды:

- однородно-слоистая среда;

- непрерывная среда;

- однородная среда с локальными неоднородностями

и их комбинации.

Отсюда следует, что изображения границ раздела и дифрагирующих объектов в полях электромагнитных волн и упругих волн при одинаковых методиках наблюдения идентичны и временные разрезы (полевые записи) без знания масштаба по оси времен визуально не отличимы.

И в том и в другом случае видны оси синфазности отраженных волн. Принципиальное отличие этих временных разрезов состоит в том, что на первом по оси ординат отложены миллисекунды, а во втором – наносекунды

Скорости распространения волн.

Основным параметром среды, определяющим кинематику полей в волновых методах, является скорость распространения волн. В георадиолокации при допущении о малости потерь в среде скорость распространения электромагнитных импульсов V напрямую связана с действительной частью относительной комплексной диэлектрической проницаемости среды:

V = c/ ε ,

где с- скорость света в вакууме, ε- действительная часть относительной комплексной диэлектрической проницаемости среды.

Контраст ε в слоях определяет отражательную способность границ и вместе с линейными размерами поверхности локальных объектов, отнесенными к длине волны, определяет способность объектов к образованию дифрагированных волн.

В сейсморазведке скорость распространения волн определяется упругими модулями среды, а отражательная способности границ определяются контрастом акустической жесткости – произведения значения скорости на значение плотности среды. Контраст акустической жесткости и линейные размеры поверхности локального объекта, отнесенные к длине волны, определяют его способность к образованию дифрагированных волн.