ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ

1. Скорость распространения волн в горных породах

Возможность использования сейсморазведки, как метода изучения геологического строения разреза базируется на том, что отражающие и преломляющие границы совпадают с геологическими границами, т.е. с границами стратиграфических горизонтов. Именно поэтому сведения о положении отражающих и преломляющих границ позволяют судить о структурных особенностях изучаемого разреза.

Огромное значение в процессе построения модели разреза имеют скорости распространения продольных и поперечных волн, коэффициенты их поглощения, что позволяет судить о литологическом составе и возрасте пород, характере осадконакопления в разрезе, свойствах флюидов, заполняющих поры горных пород. Кроме того, знание скоростей распространения упругих волн необходимо для определения глубины залегания отражающих и преломляющих границ и угол их наклона. Скорости распространения сейсмических волн в горных породах могут измениться в весьма широких интервалах: от 200 в грунтах слагающих верхнюю часть разреза (ВЧР), до 6000 – 7000 для кристаллических пород. Столь широкий диапазон изменения скоростей объясняется влиянием большого числа одновременно действующих факторов геологического и физического происхождения. Чтобы разобраться в этом сложном явлении, необходимо проанализировать влияние того или иного фактора на скорости распространения упругих волн по отдельности.

1.1. Влияние литологии пород

Литолого-петрографическая характеристика горной породы в значительной мере определяет численные значения скоростей распространения продольных и поперечных волн. Это видно по усредненным статистическим данным измерения значений скоростей V и V для различных горных пород (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Схематическое отображение данных о скоростях распространения продольных (1) и поперечных (2) волн

Как видно из представленных данных, наименьшие значения V и V характерны для терригенных осадочных пород, наибольшие – для кристаллических изверженных горных пород. По величине скорости распространения продольных волн осадочные горные породы приближенно можно разделить на три основные группы: терригенные – 1000-3000 , карбонатные – 2500-6500 , органогенные породы – 3500-5000 .

По приведенным данным легко понять, что величины скоростей распространения упругих волн в горных породах различного литологического состава в значительной степени перекрываются. Это означает, что величина скорости не может служить однозначным критерием отнесения горной породы к тому или иному типу. Однако одновременное знание значений скоростей распространения продольных и поперечных волн существенно облегчает задачу.

1.2. Взаимосвязь скорости и плотности

Многочисленные экспериментальные данные свидетельствуют, что для большинства минералов и горных пород отмечается: возрастание скорости распространения упругих волн с увеличением плотности. Объясняется это тем, что уплотнение породы за счет горного давления, процессов метаморфизма и т.п. повышают численные значения модулей упругости (E, и тем самым увеличивает значения скоростей V и V . Такая обобщенная сводная зависимость между скоростью и плотностью показана на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Обобщенные зависимости скоростей распространения

продольных (1) и поперечных (2) волн от плотности горных пород

Плотность горных пород зависит от плотности минеральных зерен, слагающих породу. Согласно данным, приведенным в табл. 1.1, самые высокие плотности для изверженных пород, имеют промежуточную величину метаморфические породы и самые низкие плотности характерны для большинства осадочных пород. В силу сказанного для осадочных горных пород, как пород с достаточно широким диапазоном изменения плотности установлены относительно простые и достаточно точные корреляционные зависимости между их плотностью и скоростью. В частности, Н.Н.Пузыревым предложена универсальная линейная зависимость вида:

V =6 . (1.1)

Таблица 1.1

Плотности горных пород

Порода	Диапазон изменения плотности,	Среднее значение плотности,
Почва, аллювий	1,40 – 2,20	1,80
Гранит	2,51 – 2,82	2,67
Диорит	2,68 – 2,96	2,84
Габбро	2,85 – 3,12	2,98
Диабаз	2,80 – 3,11	2,96
Гнейс	2,59 – 3,00	2,71
Кристаллический сланец	2,70 – 3,03	2,80
Песчаник	2,17 – 2,70	2,42
Известняк	2,37 – 2,77	2,60
Глина	2,06 – 2,66	2,38