Типы сейсмических волн.
От пункта возбуждения во все стороны распространяются упругие волны. Вдоль земной поверхности идут поверхностные волны, а в глубь слоя распространяются прямые или падающие (продольная и поперечная) волны. На границах раздела сред с разными скоростями упругих волн за счет энергии падающей волны возникают отраженные и преломленные волны. При этом могут образоваться отраженные и преломленные волны как того же типа, что и падающая (монотипные,однотипные волны), так и другого типа (обменные волны).
Поскольку продольные волны обладают большими скоростями, чем поперечные (и поэтому к пунктам регистрации приходят первыми), а при возбуждении упругих волн взрывами и многими невзрывными источниками возникают в основном продольные волны, то в сейсморазведке они используются чаще. В дальнейшем речь будет идти в основном о продольных волнах, хотя все рассмотренные закономерности могут быть справедливы и для поперечных волн.
Отражение
монотипных продольных сейсмических
волн происходит на границах слоев с
разными волновыми сопротивлениями
(акустическими жесткостями \sigmaV),
т.е. условие
образования отраженной волны
определяется неравенством
,
где 
-
скорости распространения волн и плотности
пород в первом и втором слоях, а угол
падения равен углу отражения (рис. 4.1).
Из
преломленных волн для сейсморазведки
особый интерес представляют волны,
падающие под углом 
,
называемым критическим или углом
полного внутреннего отражения,
когда угол преломления становится
равным 90
.
В этом случае вдоль границы раздела
пойдет скользящая
преломленная волна.
Именно она, согласно принципу Гюйгенса,
создает новые волны, называемые головными,
которые изучаются в сейсмическом методе
преломленных волн. Природа головных
волн рассмотрена в (10.3). При 
и
формула для определения критического
угла падения получит вид 
.
Так как 
,
то условием
образования скользящей,
а значит, и головной преломленной волны
является 
.
Если
скорость распространения упругой волны
в среде возрастает с глубиной, то лучи
проходящих волн искривляются и
возвращаются на поверхность. Такие
волны называются рефрагированными.
На рис. 4.1, б показана рефрагированная
волна, образующаяся в слоистой толще,
перекрытой однородным слоем. Подобную
форму лучей рефрагированных волн можно
объяснить следующим образом (рис. 4.1,
в). Если среду с непрерывно возрастающей
с глубиной скоростью разбить на отдельные
прослои с 
,
то на границах между ними должны
образоваться преломленные волны. Углы
преломления в данном разрезе согласно
закону отражения - преломления будут
возрастать по мере углубления (
)
до тех пор, пока 
в
точке максимального проникновения или
поворота луча. Далее волна выйдет на
поверхность наблюдений. Рассмотренными
особенностями объясняется тот факт,
что волны, входящие в подобную среду
под меньшим углом падения, проникают
глубже.
При распространении сейсмических волн в средах сложного строения (дайки, уступы, сбросы и т.п.) в зоне тени для проходящих волн могут возникать дифрагированные волны.
На границе воздух - земная поверхность образуются поверхностные волны Рэлея и Лява, которые быстро затухают с глубиной.
Кроме перечисленных полезных для глубинных исследований волн на записях наблюдаются различные волны-помехи (полно- и неполнократные отраженно-преломленные, звуковые, микросейсмы и т.п.).
Каждая из рассмотренных полезных волн может быть зарегистрирована самостоятельно, и поэтому их называют индивидуальными, однократными. Однако очень часто наблюдается их сложение. Обилие сейсмических волн (сотни), необходимость выделения и распознавания природы одной или десятка полезных волн среди сотен других, играющих роль волн-помех, представляют очень сложную техническую, методическую и интерпретационную проблему в сейсморазведке.
Билет 45