Хвильові фронти, Хибні відображення (хвилі-супутники) - Сейсмічні методи вирішення геологічних завдань
Хвильові фронти
Так само, як і світло, ми можемо розглядати сейсмічну енергію або як хвильовий фронт, або як серію променів, що поширюються від вибуху.
Для хвильового фронту уявіть собі енергетичну сферу, що розходиться від вибуху у всіх напрямках із збільшенням часу. Зазвичай верхня частина цієї сфери нас не цікавить, крім тих випадків, коли вона заважає або шкодить енергії, що йде вниз. Ми можемо, отже, сконцентруватися нижній половині цієї сфери - її простягання у часі залежно від швидкості речовини, якою вона рухається.
Мал. 4.Модель поширення хвильового фронту в різні моменти часу
На (рис. 4) показано модель поширення хвильового фронту. Звичайно, модель сильно спрощена: вона передбачає сталість швидкостей у кожному шарі. На практиці швидкість може змінюватися у трьох напрямках: у вертикальному та двох горизонтальних.
Справжня форма хвильового фронту, що поширюється, може, отже, стає дуже складною, навіть при відносно простих структурах. Причому спотворення відбувається під час проходження кожного горизонту.
Кожна точка на кожному горизонті діятиме подібно до джерела сейсмічних коливань, причому енергетична сфера буде розходитися від точки, що відображає, деякі з яких досягнуть поверхні. Коротше кажучи, у прямокутних координатах рівняння, що виражає просторову та тимчасову залежності сейсмічної хвилі, виглядає наступним чином
Хибні відображення (хвилі-супутники)
Ще одна проблема, з якою стикається сейсморозвідка - це хибні відбиття. Для зручності розберемо цю проблему з прикладу морської сейсморозвідки. До того ж помилкові відображення - це одна з найбільшвідомих форм небажаного променя, пов'язаного зі збиранням морських сейсмічних даних. Нехай джерелом коливань є вибух не так на поверхні, але в деякій глибині. Поверхня моря - це майже ідеальний горизонт, що відображає. Проходження енергії від вибуху - це проходження через речовину зі швидкістю близько 1500 м/сек щільністю близько 1,025 г/см3. Повітря над поверхнею моря має акустичну швидкість близько 350 м/с, а густина близько 0,0013 г/см3. Підставивши ці значення рівняння для RC, записане вище, отримаємо коефіцієнт відображення нижче поверхні моря приблизно рівний -0.9994, тобто майже ідеальний горизонт, що відображає (зі зворотним знаком).
На (рис. 5) показано перебіг променя з можливими хибними відображеннями.
Мал. 5.Хід променя з хибними відбиттями
Енергія проходить від вибуху (червона точка) вгору, до поверхні, відбивається майже ідеально (але зі зворотним знаком), а потім проходить звичайний шлях прямого променя від вибуху до горизонту, що відбиває. Якщо приймач розташовується на поверхні, то можливі 2 види (у нашій простій моделі) хвиль, що приходять на нього: прямі і помилкові біля вибуху. Якщо ж і приймач знаходиться на глибині, то ситуація стає ще складнішою, і можуть з'явитися чотири різні промені:
- хибний тільки біля вибуху;
- хибний тільки у приймача;
- хибний і біля вибуху, і у приймача.
Випадки, коли на приймач потрапляють хибні промені, дуже заважають під час обробки інформації, оскільки створюють перешкоди і спотворюють справжню картину геологічного розрізу.
Припустивши, що справжні ходи променя повинні бути більш викривленими, ніж ті, що показані на малюнку, ходи променя від вибуху до поверхні та від поверхні до приймача, проте, будуть майже вертикальні (інакше прямий промінь та хибне)відображення не потраплять на один приймач). Якщо ж ми припустимо, що вони вертикальні, ми можемо розрахувати різницю часу між прямим променем і хибним. Той самий розрахунок можна зробити і для приймача. А при обробці вже враховувати ці розрахунки для відокремлення корисної інформації (прямого променя) від марної і навіть шкідливої (хибних відбитків).
Ще одна, не менш важлива проблема, що створюється хвилями-супутниками це те, що вони можуть зовсім позбавити спостерігачів будь-якої інформації. Якщо хвиля-супутник буде у протифазі до прямої хвилі, їх сума дасть нульову амплітуду. Щоб вирішити цю проблему, важливо правильно вибирати глибину джерела коливань і частоту створюваних коливань.