Теоретична частина
Сейсмічна розвідка – це комплекс методів дослідження геологічної будови земної кори, які засновані на вивченні розповсюдження пружних хвиль, що збуджуються штучно (вибухами, ударами) чи землетрусом. Пружні хвилі, які виникають в результаті вибуху чи удару, розповсюджуються в гірських породах із різними швидкостями. На границі, яка розділяє гірські породи різного складу, пружні хвилі відбиваються, заломлюються і частково повертаються до поверхні Землі. Вивчаючи час і швидкості розповсюдження хвиль, їх амплітуду, форму сигналу і характер коливання ґрунту, на якому встановлені приймачі коливань (сейсмоприймачі), можна визначити глибину залягання і форму границь в середовищі, кут їх падіння, напрямок простягання і ряд інших характеристик геологічного середовища.
Сейсмоприймачі - це електромеханічні пристрої, в яких енергія коливань ґрунту перетворюється на електричну, на основі використання принципу інертної маси. Зараз застосовують цифрову реєстрацію сейсмічних коливань. Цифрові записи є більш точними, ніж аналогові. Тепер широко застосовуються багатоканальні сейсморозвідувальні станції з числом каналів 500-1000 або більше. За допомогою багатоканальної станції можна реєструвати сейсмічні коливання одночасно у великій кількості точок при одному акту збудження пружних коливань.
Сейсмоприймачі розміщують на певній відстані один від одного (від 1 до 200 м), що залежить від методу, діапазону частот, умов робіт. З’єднуючі дроти сейсмоприймачів звичайно зібрані у багатоканальний кабель – косу, які підключаються до станції через роз’єми. Для виконання сейсмічних спостережень поряд із сейсмічними станціями необхідне і інше обладнання: бурові станки, змотувальні машини, автоцистерни, вибух-пункти і вибухові машинки для проведення вибухових робіт із метою збудження сейсмічних коливань. В останній час, для збудження пружних коливань досить широко застосовують так звані невибухові джерела ударного чи вібраційного типу.
Розрахунок пружних модулів за даними визначення швидкостей пружних хвиль
Результати сейсморозвідувальних досліджень пружних властивостей гірських порід широко використовуються при вирішенні задач структурної геології, при побудові речовинно-фізичних моделей геологічних об’єктів та процесів, а також при інженерно-геологічних вишукуваннях.
Здатність порід деформуватися, передавати з певною швидкістю і на певні відстані пружні коливання, а також поглинати і розсіювати енергію пружності характеризується низкою величин, певним чином пов’язаних з іншими їх характеристиками, а також температурою і тиском.
1. Швидкість поздовжніх хвиль, Vp м/с (км/с), – це швидкість пружних хвиль, які виникають внаслідок деформації розтяг-стиск в твердих тілах, рідинах та газах. Вона характеризується таким зв’язками з пружними модулями:
.
Такі хвиля розповсюджуються в будь-яких середовищах. В рідинах і газах, які володіють пружністю об'єму, але не володіють пружністю форми, поздовжні хвилі можуть поширюватися тому, що в них коливання часток середовища відбуваються у напрямі її поширення. Швидкість Vp збільшується із збільшенням мінералізації води та тиску.
2. Швидкість поперечних хвиль, Vs, м/с (км/с), – це швидкість пружних хвиль, які виникають внаслідок деформації зсуву в твердих тілах
.
3.Хвилі Лемба – це складні пружні хвилі, що розповсюджуються в пружному середовищі. Вони утворюються комбінацією стоячих та бігучих хвиль. Назва - від імені першовідкривача— Горация Лэмба (Horace Lamb). Такі хвилі ще називають нормальними. Вони розповсюджуються тільки в пластах з потужністю, що співставима з довжиною хвилі.
Найменшою швидкістю пружних хвиль характеризуються породи, які збагачені легкими окислами кремнію, калію, натрію. Із зменшенням їх вмісту породи стають більш основними і більш пружними.
Мінімальні швидкості пружних хвиль характерні для мінеральних асоціацій, складених малопружними мінералами кислого складу (кварц, калієвий польовий шпат, альбіт, олігоклаз тощо), а максимальні - для мінеральних асоціацій, представлених високопружними мінералами основного складу (амфібол, піроксен, олівін, лабрадор тощо).
4. Модуль Юнга (модуль поздовжньої пружності), Е, Па, характеризує спроможність тіл протидіяти деформації розтягу або стиску
.
5.Коефіцієнт Пуассона (коефіцієнт поперечного стиснення), , б/р характеризує пропорційність між поперечним стиском та поздовжнім видовженням тіла при одновісному розтягу:
.
6.Модуль зсуву (коефіцієнт Ляме ), G, Па, характеризує здатність тіл протидіяти зміні форми при постійному об’ємі.
.
7.Модуль всебічного стиску, K, Па, (коефіцієнт Ляме ), коефіцієнт стискуваності , б/р, характеризує відносне зменшення об’єму кубу при його всебічному стиску
.