книги из ГПНТБ / Вольвовский И.С. Сейсмические исследования земной коры в СССР

Кусочно-непрерывное (пунктирное) профилирование применяется главным образом в горных районах (рис. 10) и в районах с сильно пересеченной местностью (рис. 11). Здесь не всегда удается выдержать прямолинейность профиля и расположить пункты взрыва и регистри­ рующие установки оптимальным образом (рис. 12). В зависимости от условий местности обычно на 200—300-километровом профиле

удается разместить три-пять пунктов взрыва и осуществить непре­ рывные наблюдения на отдельных участках, суммарная протяжен ­ ность которых может - составлять 40—70% общей длины профиля . Длина отдельных установок регистрирующей а п п а р а т у р ы обычно составляет от нескольких до 20—30 километров. Иногда «пунктирные» профили располагаются параллельно друг другу, но занимают полосу

разрезы земной коры с расчленением ее на осадочную и консолидиро­ ванную толщи и в наиболее благоприятных условиях выделить не­ сколько наиболее резких промежуточных границ раздела.

41

1 — л и н и я п р и в е д е н и я п р о ф и л я ; 2 — у ч а с т и и н е п р е р ы в н о й р е г и с т р а ц и и ; з — п у н к т ы в з р ы в а .

встречных и нагоняющих годографов. При такой методике рас­ стояния между станциями на линии наблюдений, или между взаимными точками годографов, составляют 50—80 км, а между взрывами — 2,5—5 км. Системы наблюдений задают обычно с учетом достижения максимальной длины годографов, которая определяется дальностью регистрации и составляет во внутренних морях 200— 250 км, в открытом океане 120—150 км (при наблюдениях с подводных

лодок удается получить более высокую эффективную чувствитель­ ность аппаратуры и обеспечить при необходимости большую д а л ь ­ ность регистрации глубинных волн). Иногда морские исследования проводят на двух взаимно перпендикулярных профилях, пересека­

передвижных пунктов взрыва, могут служить дополнительным к р и ­ терием дл я отождествления волн и определения и х природы.

Системы «точечных» годографов на суше состоят в регистрации волн в определенных точках, расположенных по профилю на расстоя­ нии нескольких (иногда десятков) километров друг от друга [39].

43

служить профиль в Восточной Сибири, отработанный вдоль р. Пя - сины к северу от Норильска (см. рис. 8). Здесь взрывы из одного пункта регистрировались в десяти точках, расположенных друг от друга на расстояниях от 8,5—14,5 до 65 км, причем в к а ж д о й точке использовалась линейная установка сейсмоприемников длиной 1400 м, ориентированная на пункт взрыва с отклонением не более 10°.

Исследования в варианте точечных зондирований используются т а к ж е при регистрации больших промышленных и специальных (атомных) взрывов. Это, ка к правило, площадные съемки из одного или нескольких пунктов взрыва.

Штриховое (кусочно-непрерывное) профилирование на суше широко используется за границей со следующими параметрами:

1.50-300 (600)

100-150 га 15

ким ж е средним параметром gcp осуществляются при профильных сейсмологических наблюдениях: 1 0 0 . 5 0 0 | S — D |j0 °_^0 0 .

Системы наблюдений в ГСЗ обычно достаточно плотны дл я к о р р е ­ ляционной у в я з к и основных волн во взаимных точках. Недостаточно протяженными являются области взаимного перекрытия нагоняющих годографов, что обусловливается малой протяженностью прослежи ­ вания внутрпкоровых волн и сравнительно малыми областями реги­ страции преломленных волн на границе Мохоровнчича. При изучении глубинных аномальных зон (глубинные разломы) системы встречных и нагоняющих годографов рассчитывают так, чтобы прослеживать отраженные волны в критической области, где они имеют наиболь ­ шую амплитуду.

между взрывами, чтобы при штриховом прослеживаний во взаимных точках получить желаемый участок границы . Следует отметить, что способ штрихового зондирования с пересекающимися ветвями годо­

и непродольных профилях и слабой разработанностью теории интер­ претации пространственных схем в условиях ГСЗ , где резко про ­ я в л я ю т с я ка к структурные, так и скоростные неоднородности земной

44

в каждом районе выбираются параметры точечных зондировании, составляющие основной по объему вид исследований.

Согласно [1131 для изучения земной коры на всю ее мощность необходимо применять две независимые системы точечных наблюде­ ний: первую — дл я изучения границ в толще земной коры, вторую — д л я изучения границы Мохоровнчича. Первая система рассчитывается на одновременное получение преломленной волны, проникающей на глубину 6—10 км, и отраженной волны от границы, залегающей на

Рис. 15. Поля времен t (х, I) для разных границ раздела при точечных, (дискретных) зондированиях [113].

по одну или по обе стороны от источника (одновременно используются две регистрирующие станции). Расстояние взрыв — прием (база зон­ дирования I) равняется 40—70 км. На этом удалении обеспечивается наиболее уверенная запись обеих волн на одной сейсмограмме. Обычно стремятся равномерно чередовать большие и малые базы, различающиеся на 15—20 км, что необходимо дл я определения с за­ данной точностью (—3%) значений граничных, пластовых и средних

пункт взрыва с отклонением не более 10—15°, чтобы соответствующие и с к а ж е н и я к а ж у щ и х с я скоростей волн не превышали 2—3% от их полной» величины.

Интерпретация данных точечных зондирований основана на по­ строении специальных полей времени t {х, I). К а ж д а я линия I =

— const (Z,, 12) соответствует фиксированному значению базы зонди­

ро в а н и я (рис. 15).

Гл а в н а я особенность систем точечных наблюдений состоит в том, что допустимо значительное варьирование параметров зондирований

•46

(величина баз, местоположения источников и приемников колебаний), вследствие чего появляется возможность вести исследования в у с л о ­ виях труднодоступной местности.

Эффективность систем наблюдений. Мерой эффективности р а з ­ личных систем наблюдений без учета надежности интерпретации может я в л я т ь с я соотношение между числом наблюдений, за которое следует принять количество единиц записи (запись па одной трассе из одного источника на 1 км профиля — 77і), и объемом получаемой информации о глубинном строении. Объем получаемой информации,

филя может при различных схемах наблюдений варьировать в очень

Эффективность различных систем наблюдений методом ГСЗ

47

взрыва на 1 км профиля, длина границ на 1 к м 2 разреза, в ы р а ж е н н а я отношением суммарной длины У]^ в с е х s-тых границ на разрезе к длине

молено сделать вывод, что наилучшие результаты с учетом экономи­ ческого эффекта (табл. 5) могут быть получены при разумном сочета­ нии различных систем.

И з табл . 4 следует, что в наиболее выгодном положении в смысле «расхода» сейсмических записей находятся точечное профилирование на море п дифференциальные зондирования на суше и наименее продуктивным в этом отношении, естественно, оказывается непре ­ рывное профилирование. Н о эта оценка весьма формальна, т а к к а к перегрузка систем наблюдений при непрерывном профилировании, к о ­

лярностях среды, которые не всегда можно получить в случае упро ­ щенных систем наблюдений (либо вообще нельзя) . Это, в первую очередь, особенности среды, выраженные в сложной структуре волнового поля, и особенности формирования групп волн, которые зависят от степени прерывистости корреляции отдельных волн в группе. П р и точечных схемах наблюдений, естественно, эти тонкости заведомо игнорируются .

Т а к и м образом, на первом этапе наблюдения необходимо прово­ дить с применением упрощенных систем типа зондировании и кусочнонепрерывного профилирования с целью получения общих сведений о земной коре на больших пространствах (опыт показывает, что рекогносцировочные исследования с использованием методики зон­ дирований дают возможность достичь высокой производительности рапот и выполнять исследования в труднодоступных районах). На ос­ нове этого следует проектировать детальные исследования, причем

Основные параметры сейсморегистрирующей аппаратуры, применявшейся при исследованиях по ГСЗ

При исследованиях по ГСЗ в СССР применяются низкочастотные серийные сейсмические станции отечественного производства и опыт­ ные образцы станций, изготовленные конструкторскими бюро или аппаратурными мастерскими отдельных научно-исследовательских институтов или производственных трестов (табл. 6). Усилители всех указанных станций имели набор характеристик в необходимом д л я ГСЗ диапазоне'частот . Применение станций в различных сейсмогеологических условиях п о к а з а л о , что чувствительность и фильтрующие возможности аппаратуры вполне достаточны и д а ж е превышают необ-

50

холимый диапазон . Практически предельная полезная чувствитель­

чувствительность повышалась до 5—10 мм/мкВ (вертикальные соста­ вляющие амплитуд смещения почвы при ГСЗ в среднем изменяются от десятых долей до 1000 Â и выше). В большинстве случаев такое загрубление чувствительности было вызвано не повышением мпкро - сейсмического фона (рабочий фон микросейсм в диапазоне частот ГСЗ 10—20 Гц, ка к правило, находился в пределах 0,5—20 Â), а большим уровнем радиоэлектрических помех, наводимых на сейсмическую косу. Емкостный фильтр, включенный в первичную обмотку трансфор­

чем в конечном счете значительно нивелируется запись и понижается возможность использования фактора формы записи отдельных волн.

Полный динамический диапазон сейсмических сигналов в интер­ вале наблюдений от н у л я до 300 км р а в н я л с я 3—4 (при морских исследованиях 4—5) порядкам, динамический диапазон при фиксиро­ ванном удалении от пункта взрыва — 1,5—2 порядкам .

Сравнивая осредненные характеристики сейсмических станций (табл. 7) и волнового поля (табл. 8), можно видеть, что основные параметры сейсморегистрирующей а п п а р а т у р ы , применявшейся при рассматриваемых исследованиях Г С З , близки к оптимальным.

Таблица 7

уОсредненные характеристики сейсмических станций

П а р а м е т р С у ш а М о р е

ПОЛЕ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН

Сопоставление сейсмических разрезов земной к о р ы обычно осно­ вывается на сравнении скоростных характеристик границ. При мелко­ масштабных построениях т а к а я к о р р е л я ц и я разрезов оказывается достаточной. При более детальном сопоставлении необходим а н а л и з

51