Методы отраженных и преломленных волн

Земная кора состоит из слоев с различными упругими характеристиками. Рассмотрим случай двухслойной среды, в которых скорость v₁ и v₂, а плотность ρ₁ и ρ₂. От точки взрыва распространяется продольная волна Р₁. На границе происходит преломление (Р₁₂) и отражение (Р₁₁) этой волны по законам геометрической сейсмики. Закон отражения – угол падения луча равен углу отражения для волны одного типа (Р₁₁ ): ά₁ = ά'. Необходимое условие отражения – неравенство акустических жесткостей (v₁х ρ₁ = v₂х ρ₂) и гладкость отражающей границы.

Преломление происходит по закону sin ά₁/sin ά₂ = v₁/ v₂.

Если v₂ < v₁, то луч после преломления приблизится к вертикали. Если v₂ > v_1, то луч будет приближаться к границе раздела. При некотором угле падения ά₁ = i угол преломления ά₂ станет равным 90 ⁰ и волна обратится в скользящую, будет распространяться вдоль границы раздела в нижней среде со скоростью v₂. Это явление полного внутреннего отражения.

Sin i = v₁/ v₂. Э нергия скользящей волны будет поступать в верхнюю среду в виде преломленных волн Р₁₂₁. Если ά₁ > i, то волны не будут преломляться, а только отражаться от нее.

Годограф отраженной волны – гипербола, асимптотой которой является годограф прямой волны. По времени возврата ОВ в точку взрыва (τ₀), зная скорость v₁ в толще верхнего слоя, можно определить глубину залегания отражающей границы из уравнения τ₀ = 2h/ v₁.

И звестны значения v для многих пород: почвы 0.1 – 0.8 км/с, песок сухой – 0.2 – 0.8 км/с; влажный – 0.6 – 1.8 км/с; вода – 1.4 км/с; лед – 3.2 – 3.7 км/с. Кривизна гиперболы уменьшается по мере увеличения h.

Отраженные волны приходят в точку наблюдений в виде последующих вступлений от нескольких границ. МОВ позволяет выделить до 10-15 границ, залегающих на глубинах от 200-400 м до 4-7 км. Наиболее четко ОВ выделяются вблизи места взрыва, где нет ПВ, т.е на расстоянии не более 1-2 км.

Годограф преломленных волн от плоской границы – прямая линия, так как преломленные лучи выходят к поверхности под одинаковым углом е. Вблизи от точки взрыва ПВ не наблюдаются, так как при углах падения, меньших, чем i, волны проходят во вторую среду. «Мертвая зона» АА' буде тем шире, чем больше глубина залегания границы раздела h и чем больше угол i. АА' = 4h tg i. В точках А и А' годограф преломленной волны будет касательной к годографу отраженной волны от той же границы.

Корреляционный метод преломленных волн (КМПВ) основан на выделении не только первых вступлений волн, но и нескольких последующих. Корреляция – процесс выделения вступлений, т.е. определения моментов прихода волн к сейсмоприемнику. Этим методом в отличие от МПВ можно выделить 5-7 преломленных волн, относящихся к разным преломляющим горизонтам.

Глубинное сейсмозондирование (ГСЗ) – в основе лежит метод КМПВ, но расстояние от точки взрыва до сейсмоприемника 50-100 км.

Основной областью применения сейсморазведки является изучение глубинного строения Земли, расчленение земной коры на толщи с различными упругими свойствами, определение мощности отдельных слоев земной коры, выделение геологических структур. Это самый дорогой, но самый точный метод (глубина 1-2 %, углы падения слоев – менее 1 ⁰).

Особым направлением сейсмологии является изучение сейсмической активности земной коры на основе анализа пространственного распределения очагов и интенсивности землетрясений. Сейсмичность верхних слоев Земли является своеобразной формой проявления тектонических процессов, связанной с ее глубинным строением. Изучение землетрясений обнаруживает самую тесную связь тектонических процессов с крупнейшими, структурными элементами земной коры – континентами и океанами, с тектонически активными областями в их пределах.

Дата добавления: 2014-01-07