
- •ВВЕДЕНИЕ В
- •Введение в физику Земли
- •Геофизические методы изучения недр
- •Сейсмологические методы. Тензор деформации.
- •Напряжения на произвольно ориентированной площадке
- •Связь тензора деформаций и тензора напряжений
- •Упругие волны
- •Типы волн
- •Типы волн
- •Отражение и преломление сейсмических волн
- •Годограф сейсмических волн
- •Годограф сейсмических волн. Обратные задачи геофизики.
- •Сейсмологическое строение Земли
- •Сейсмологическое строение Земли
- •Строение Земли
- •Строение Земли: земная
- •Строение Земли: мантия
- •Строение Земли: ядро
- •Строение Земли
- •Магнитное поле Земли
- •Магнитометрические методы.
- •Магнитное поле Земли.
- •Магнитное поле Земли.
- •Магнитное поле Земли.
- •Прямые и обратные задачи магниторазведки.
- •Прямые и обратные задачи магниторазведки.
- •Потенциалы магнитной массы и диполя
- •Компоненты напряженности магнитного поля диполя
- •Основные уравнения в теории магниторазведки
- •Магнитная аномалия над намагниченным вертикальным бесконечным стержнем.
- •Магнитная аномалия над вертикально намагниченным шаром
- •Обратная задача для вертикально намагниченного шара
- •Магниторазведка
- •Электромагнитные методы
- •Переменные электромагнитные поля, индуцируемые в земной коре
- •Переменные электромагнитные поля, индуцируемые в земной коре при грозах, называются атмосферными.
- •По измеренным взаимно
- •Естественные постоянные электрические поля имеют электрохимическое и электрокинетическое происхождение. Электрохимические поля обусловлены либо
- •Электрокинетические постоянные естественные поля обусловлены диффузионно-адсорбционными и фильтрационными процессами. Стенки пор в горной
- •Искусственные электромагнитные поля
- •Двух- и четырехэлектрод- ные схемы
- •Измерив U и I и определив расстояния между электродами, можно рассчитать удельное электрическое
- •Использование переменных электромагнитных полей
- •Принципы терморазведки
- •Тепловые потоки на поверхности Земли
- •Литература

ВВЕДЕНИЕ В
ГЕОМЕХАНИКУ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ
УГЛЕВОДОРОДОВ
Семестровый курс Лекция 2

Введение в физику Земли
Сейсмология – наука о распространении упругих волн в Земле. Типы сейсмических волн. Прямые и обратные задачи сейсмологии.
Основные черты строения Земли.
Магниторазведка. Магнитное поле Земли. Прямые и обратные задачи магниторазведки.

Геофизические методы изучения недр
Сейсмологические методы
Гравиметрические методы
Магнитотеллурические методы
Геотермические исследования

Сейсмологические методы. Тензор деформации.
ui xi xi , |
dxi dxi dui , |
dui |
ui |
xk |
dxk |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
dl |
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
2 |
(dxidxi ) |
12 |
, dl |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
dx1 |
|
dx2 |
dx3 |
|
|
|
dx1 |
|
dx2 |
dx3 |
(dxidxi ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
dl [(dxi |
|
dui )(dxi |
dui )]12 (dxidxi |
duidxi |
duidxi duidui )12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
dl |
(dl |
2 |
duidxi duk dxk |
duidui ) |
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
u |
|
|
dxk dxi |
u |
|
|
dxk dxi |
u |
dxk |
u |
|
dxk |
12 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
2 |
dl |
|
i |
xk |
|
|
k |
xi |
|
|
i |
i |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xk |
|
|
xk |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
u |
|
|
|
|
|
|
u |
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u |
|
|
|
|
u |
i |
|
|
|
|
12 |
|
2 |
|
u |
k |
|
|
u |
|
|
u |
|
u |
i |
|
|
12 |
||||
dl |
|
|
|
|
|
|
i |
|
dx |
dx |
|
|
|
|
dx |
|
dx |
|
|
|
i |
|
|
dx |
|
|
|
|
dx |
|
|
dl |
|
|
|
|
i |
|
|
i |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
dl |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx dx |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xk |
k |
|
i |
|
|
|
xi |
k |
|
i |
|
|
|
|
xk |
|
|
|
xi |
|
i |
|
|
|
|
xi |
|
xk |
|
xk |
|
xi |
k i |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
1 |
|
u |
|
|
|
u |
|
|
|
u |
|
|
|
|
u |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
uik |
|
|
|
|
|
k x |
|
|
i x |
|
|
i x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
k |
|
i x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
dl |
|
dl2 |
2uik dxidxk |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|

Напряжения на произвольно ориентированной площадке
|
y |
|
S=Acos |
|
|
|
|
|
|
|
Площадка P. S=A |
|
xy |
|
|
z |
xx |
|
|
zz |
|
S=Asin |
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
yx |
|
|
|
|
|
|
|
|
yy |
y
x
xx

Связь тензора деформаций и тензора напряжений
Тензор малых деформаций |
|
|
Тензор напряжений |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
12 |
|
13 |
|
|
|
|
1 |
u |
|
|
|
u |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
u |
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ik |
21 |
22 |
23 |
|
||||||||||
2 |
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
ik |
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
31 |
32 |
33 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
u |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
u |
|
|
|
|
1 |
|
|
u |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
u |
|
ik |
|
|
|
|
|
|
|
ik |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
ik |
|
ik |
|
3 |
|
|
|
ll |
|
|
|
|
3 |
|
|
ll |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ll |
3Kull |
|
|
ik |
|
|
1 |
ik ll |
|
|
|
|
|
1 |
ik ull |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
3 |
2 uik |
3 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
Закон Гука |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ik K ik ull |
2 |
|
|
|
|
1 |
ik ull |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
uik |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ik |
|
|
E |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ikull |
|
|
|
E |
, K |
|
E |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
uik |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
1 |
|
1 |
|
2 |
|
|
2(1 ) |
3(1 2 ) |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|

Упругие волны
Уравнение движения упругой среды
u& |
ik |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
i |
xk |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
u& |
E |
2u |
E |
|
2u |
||
|
|
i |
|
|
l |
||
2(1 ) |
2(1 )(1 2 ) x x |
||||||
i |
x2 |
||||||
|
|
|
k |
|
|
i l |
Плоские упругие волны в неограниченной изотропной среде
2u |
x |
|
1 2u |
x |
0, |
2uy |
|
1 |
|
2uy |
0, |
2u |
z |
|
1 |
|
|
2u |
z |
0 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
c2p |
|
t |
|
|
x2 |
|
cs2 |
|
t2 |
|
|
|
cs2 t2 |
|
||||||||||||||||||||
x2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
cp |
|
|
|
|
|
E(1 ) |
|
|
, cs |
|
|
|
|
E |
|
, |
cp |
|
|
2 |
|
1 |
|
2 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
(1 )(1 |
2 ) |
|
2 |
(1 ) |
cs |
|
1 |
2 |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
u f (t x |
c |
) F (t x |
c |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
i |
|
i |
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|

Типы волн
Объемные
волны
Продольные
(p – волны, primary waves, pressure waves)
Поперечные
(s –волны, secondary waves, shear waves)
cp |
K 4 |
3 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
cs |
|
|
|
||
|
||
|

Типы волн
Поверхностные волны
Рэлея
2 u |
2 |
|
|
|
t2 |
c u 0 |
d2 2f |
k2 |
f |
u f (z)ei( kx wt) , |
||||
|
|
dz |
|
|
f (z) const ez; cR cs, 0.9
Лява
cs1 cL cs2

Отражение и преломление сейсмических волн
ky |
c |
sin , ky |
c |
sin |
|
|
||||||
|
|
|
cp |
|
|
|
|
|
|
|||
sin |
sin p |
cp |
, p |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
sin |
|
|
|
c |
|
, |
sin |
sin s |
c |
cs |
||
|
sin s |
|
cs |
|
|
|
|
(Закон Снеллиуса)