9. Физические основы сейсморазведки: сейсмические волны, сейсмические границы, геолого-структурные факторы, влияющие на скорость распространения упругих волн.

Сейсморазведка - это геофизический метод изучения геологических объектов с помощью волн упругости, называемых сейсмическими волнами. Первичные сейсмические волны возникают в результате механического воздействия на горные породы естественных геологических процессов, искусственных взрывов или вибросейсмических генераторов. Проникая вглубь земли, первичные сейсмические волны отражаются и преломляются на физических границах, разделяющих горных пород с различным вещественным составом и структурой, образуя при этом вторичные отраженные и преломленные волны. Такие физические границы называются сейсмическими границами. Объективным критерием выделения сейсмических границ является резкое изменение направления и величины скорости распространения сейсмических волн при пересечении таких границ.

Скорость сейсмических волн может быть установлена с помощью точной регистрации времени прихода вторичных сейсмических волн в различные точки земной поверхности. Это позволяет определять глубину залегания и форму сейсмических границ, а также механические свойства горных пород по разные стороны от них. Сейсмические границы являются главным предметом изучения сейсморазведки, позволяющим решать многие геологические задачи.

Скорость сейсмических волн

Сейсмические волны в пространстве горных пород возникают всякий раз, когда на какую-либо часть этого пространства действует механическая сила, меняющаяся во времени. Возникающее вблизи источника возбуждения смещение частиц горных пород (молекул или зерен) за счет упругих связей передается соседним частицам почти в неизменном виде, почти без изменения амплитуды и направления первичного смещения (незначительное уменьшение амплитуды и изменение направления переноса, конечно же, происходит и связано оно с явлением поглощения сейсмической энергии). Процесс поступательного переноса величины смещения частиц горных пород в направлении от источника называется сейсмической волной, а скорость распространения этого процесса - скоростью сейсмической волны. При этом сами частицы горных пород совершают лишь ограниченные колебательные движения вокруг положений устойчивого равновесия. Скорость колебаний определяется двумя параметрами: "упругостью" твердого каркаса породы, характеризуемой модулем Юнга и коэффициентом Пуассона, а также "насыщенностью" каркаса частицами, т.е. плотностью горных пород. Поэтому, главными физическими свойствами горных пород, определяющими их способность к распространению сейсмических волн, являются модуль Юнга, коэффициент Пуассона и плотность. Характеристическим же параметром, зависящим от упругих свойств горных пород и измеряемым в практике сейсморазведочных работ, является скорость распространения сейсмических волн.

К основным факторам, влияющим на скорость распространения сейсмических волн в горных породах, относятся следующие.

- Петрохимический состав пород, влияющий на их плотность. Например, скорость продольных сейсмических в ряду магматических пород от кислых к ультраосновным закономерно возрастает от 4,0 до 8,0 км/с.

- Структура горных пород. Например, скорость продольных сейсмических в ряду от рыхлых песков к массивным песчаникам закономерно увеличивается от 0,1 до 4,0 км/с.

- Структура горных пород. Например, скорость продольных сейсмических в ряду от рыхлых песков к массивным песчаникам закономерно увеличивается от 0,1 до 4,0 км/с.

- Физическое состояние воды в горных породах. Например, скорость продольных сейсмических в ряду от влажных к мерзлым пескам закономерно увеличивается от 2,0 до 4,0 км/с.

- Трещиноватость горных пород. Например, скорость продольных сейсмических в ряду от массивных к трещиноватым известнякам закономерно уменьшается от 6,0 до 2,0 км/с.