- •10. Физико-геологические основы сейсморазведки
- •10.1. Основы теории распространения упругих волн в геологических средах
- •10.1.1. Основы теории упругости.
- •10.1.2. Упругие волны.
- •10.1.3. Основы геометрической сейсмики.
- •10.1.4. Типы сейсмических волн.
- •10.2. Упругие и пьезоэлектрические свойства горных пород и сред
- •10.2.1. Скорости распространения упругих волн в различных горных породах.
- •10.2.2. Поглощение упругих волн в горных породах.
- •10.2.3. Типы скоростей в слоистых средах.
- •10.2.4. Сейсмоэлектрические свойства горных пород.
- •10.3. Принципы решения прямых и обратных задач сейсморазведки
- •10.3.1. Принципы решения прямых задач сейсморазведки.
- •10.3.2. Прямая и обратная задача отраженной волны для двухслойной среды с наклонной границей раздела.
- •10.3.3. Прямая и обратная задача головной преломленной волны для двухслойной среды с плоской наклонной границей раздела.
- •10.3.4. Принципы решения обратной задачи метода рефрагированных волн.
- •10.4. Основы теории сейсмоэлектрического метода
- •10.4.1. Пьезоэлектрический эффект.
- •10.4.2. Сейсмоэлектрический эффект.
- •11. Аппаратура и методика сейсморазведки
- •11.1. Особенности устройства сейсморазведочной аппаратуры
- •11.1.1. Общая характеристика аппаратуры для сейсморазведки.
- •11.1.2. Источники упругих волн.
- •11.1.3. Каналы записи и воспроизведения.
- •11.1.4. Принципы устройства сейсморазведочных станций и установок.
- •11.2. Методика и система наблюдений в полевой сейсморазведке
- •11.2.1. Общая характеристика методики полевой сейсморазведки.
- •11.2.2. Виды сейсморазведки.
- •11.2.3. Сравнительная характеристика мов и мпв.
- •11.2.4. Системы наблюдений в мов.
- •11.2.5. Системы наблюдений в мпв.
- •11.2.6. Организация наземных сейсморазведочных работ.
- •11.3. Методика морских и других видов сейсморазведки
- •11.3.1. Неполевые виды сейсморазведки.
- •11.3.2. Сейсморазведка на акваториях.
- •11.3.3. Скважинные и подземные сейсмические исследования.
- •11.3.4. Методика сейсмоэлектрических методов.
- •12. Обработка, интерпретация и области применения сейсморазведки
- •12.1. Обработка данных сейсморазведки
- •12.1.1. Сущность и конечные результаты обработки данных сейсморазведки.
- •12.1.2. Обработка сейсмограмм и магнитограмм.
- •12.2. Количественная интерпретация данных сейсморазведки
- •12.2.1. Сущность и конечные результаты количественной интерпретации.
- •12.2.2. Определение скоростей упругих волн в многослойных толщах над выявленными отражающими и преломляющими границами.
- •12.2.3. Определение геометрии разреза.
- •12.2.4. Геологическое истолкование данных сейсморазведки.
- •12.3. Области применения сейсморазведки
- •12.3.1. Глубинная сейсморазведка.
- •12.3.2. Структурная сейсморазведка.
- •12.3.3. Нефтегазовая сейсморазведка.
- •12.3.4. Рудная сейсморазведка.
- •12.3.5. Инженерно-гидрогеологическая сейсморазведка.
12.3.4. Рудная сейсморазведка.
При поисках и разведке различных рудных месторождений сейсморазведка применяется значительно реже, чем нефти и газа. Это объясняется сложным сейсмогеологическим строением рудных районов.
Рудная сейсморазведка применяется для:
определения мощноси наносов, картирования поверхности коренных пород и мощности зоны выветривания;
выявления структур, благоприятных рудонакоплению, и изучения внутренней структуры рудных полей;
картирования под наносами крутозалегающих пластов, метаморфических и изверженных пород;
трассирования тектонических нарушений, зон дроблений, трещиноватости.
Непосредственные (прямые) поиски и разведка рудных месторождений с помощью сейсморазведки практически не проводятся. Основным методом рудной сейсморазведки длительное время являлся лишь метод преломленных волн. Особенно широко МПВ применяется для изучения поверхности коренных пород. Скользящая преломленная волна, распространяясь вдоль поверхности коренных пород, позволяет определить глубину их залегания, граничную скорость, выявлять зоны их нарушений, трещиноватости. В последние годы в рудной сейсморазведке применяются и другие классы волн: обменные, отраженные, рефрагированные.
Работы проводятся с помощью сейсморазведочных станций в высокочастотной модификации (частоты колебаний 100 - 400 гц), что обеспечивает большую разрешающую способность сейсмических наблюдений.
12.3.5. Инженерно-гидрогеологическая сейсморазведка.
При изучении геологической среды с целью инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий (гидростроительство, дорожное, промышленное и гражданское строительство, в том числе в районах вечной мерзлоты, поиски подземных вод, решение различных геоэкологических, мерзлотно-гляциологических и других задач) сейсморазведка находит все большее применение. Она используется для изучения глубины залегания коренных пород, расчленения осадочных толщ, определения мощности коры выветривания, мощности льда, картирования вечной мерзлоты, прослеживания разрывных нарушений, трещиноватых закарстованных зон, изучения оползней, определения уровня подземных вод.
Инженерно-гидрогеологическая сейсморазведка имеет дело с небольшими глубинами, поэтому возбуждение упругих волн проводится с помощью малых взрывов или ударов. Для разведки небольших глубин (до 30 - 40 м) применяется микросейсморазведка. Работы выполняются с помощью легких одноканальных сейсмических установок ОСУ (вес всего оборудования до 30 кг) или малоканальных (2 - 4). Возбуждение упругих волн производится ударом кувалды. Работы выполняются в модификации МПВ, реже МОВ.
При инженерно-геологических изысканиях акваторий морей, озер, рек могут применяться сейсмоакустические методы с электроискровыми или газоразрядными датчиками. При этом регистрируются эхо-сигналы (отражения) от границ слоев с разными акустическими жесткостями.
Сейсморазведка в горных выработках (подземная сейсморазведка) применяется для изучения сплошности массива, выявления пустот, обводненных зон, изучения геологического строения и оценки физико-механических и прочностных свойств горных пород вокруг выработок, а также горного давления. Работы в горных выработках проводятся либо с одноканальными установками, либо с помощью переносных сейсмостанций. Для изучения целиков пород между горными выработками используются сейсмические и акустические просвечивания.
Важной задачей инженерной сейсморазведки является изучение физико-механических и прочностных свойств пород. Измеряя скорость распространения продольных и поперечных волн в горных выработках, обнажениях, а также на образцах, можно рассчитать упругие константы и оценить физико-механические и прочностные свойства горных пород. Полученные данные используются для оценки горного давления, необходимого для расчета обделки и крепления горных выработок, а также для определения устойчивости, крепости, разрабатываемости грунтов. Измерения скоростей упругих волн проводятся как с помощью одноканальных сейсмических установок, так и с помощью сейсмоскопов, работающих на ультразвуковых частотах.
Динамические параметры модуля упругости, т.е. параметры, полученные по данным сейсморазведки, могут быть рассчитаны по известным скоростям распространения упругих продольных ( ) и поперечных ( ) волн (см. (4.2)):
|
(4.14) |
где - плотность, - коэффициент Пуассона, - модуль Юнга. Зная и , можно определить . Для большинства скальных пород .
Тогда
|
где измеряется в м/сек.
Однако полученные динамические параметры необходимо сопоставить со статическими параметрами прочности, определяемыми путем испытаний образцов и монолитов на сжатие. Установив для каждого литологического комплекса района исследований корреляционную зависимость между динамическими модулями и статическими коэффициентами крепости (прочности) пород, можно отказаться от части трудоемких испытаний образцов, заменив их микросейсморазведкой или ультразвуковыми измерениями.