Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию - Пузырев Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
При изучении неоднородности мантии Земли, особенно верхней, используется способ, основанный на отклонении реально наблюдаемых времен от стандартного годографа Джеффриса—Буллена
183
Часть III. Методы структурной сейсмологии
волн PkS. Эти отклонения могут достигать нескольких секунд, что превышает точность измерения времен на сейсмограммах. Накопление данных за достаточно большой промежуток времени и введение поправок за глубину источника и мощность земной коры в области приема позволяют построить площадные распределения аномалий во временах вступлений для различных эпицентраль-ных расстояний и направлений на очаг. Такие аномалии выявлены, например, в районе оз. Байкал [Бугаевский, 1978; Рогожина, Кожевников, 1979; Крылов и др., 1981 ].
Наличие зоны аномальных времен прихода волн само по себе свидетельствует о присутствии на глубине области с пониженными либо повышенными скоростями, причем горизонтальные размеры области и ее эпицентра приближенно оцениваются по конфигурации временной аномалии. Что касается количественного решения обратной задачи — нахождения функции v(x, у, z), то реализация такого решения в сильной степени зависит от возможности надежного определения разности времен прихода волн для той или иной станции от различных очагов, в первую очередь расположенных по разные стороны от аномалии. Если это условие выполнено, то нахождение функции v(x, у, г) сводится к решению системы уравнений, что позволяет найти осредненные величины дефектов скоростей в заданных точках либо ячейках. Существует несколько способов решения рассматриваемой задачи [Рогожина, Кожевников, 1979; Крылов и др., 1981J.
При изучении латеральных неоднородностей глубинных частей мантии используется как реверсивное просвечивание на восходящих лучах, так и способ, при котором изучается распределение скоростей вдоль рефрагированных лучей, форма которых считается заранее известной по стандартным кривым vp(r) и vs(r). Такая модификация более сложна и часто требует использования суперкомпьютеров. Однако принцип сведения задачи к системе уравнений остается таким же, как, например, при межскважинном просвечивании.
Обменные волны. Модификация обменно-проходящих волн получила в последнее время значительное распространение, особенно при региональных исследованиях. В противоположность монотипным обменные проходящие волны используются с целью изучения регулярных, относительно протяженных границ. Важно подчеркнуть, что перепады скоростей и плотностей на границах обмена могут быть положительными и отрицательными.
Как правило, оперируют волнами P ... S, используя искусственные и естественные источники. При этом рассматривают обычно волны, обменявшиеся на своем пути только один раз.
Нахождение глубины залегания границы обмена основано на измерении разности времен вступлений обменной и монотипной волн в данной точке профиля или площади [Померанцева, Мрзженко, 1977].
Пусть к границе раздела двух сред снизу под углом е2 подходит продольная волна Р, фронт которой локально считаем плоским (рис. 10.9). В точку S профиля подходят две волны, преломленные на границе раздела — P и SV. Разность времен прихода P- и 5-волн, согласно рисунку, равна UCB)р + HBS)3 - t(AS)p.
Легко показать, что мощность слоя Я в случае горизонтальной границы раздела выражается через разность времен PS- и Р-волн, которую обозначим через At, простым соотношением
H
SV vD
В
"Р2
H =
дг
(10.5)
где у = vsl/vpl. Угол е2 подхода к границе либо ех подхода к приемнику считается известным. Рассматриваемые три угла связаны между собой соотношениями cos е. =
= vP1/vsl-cose2
и COS е,
j - 1 Iyx cos е,. Поскольку практически всегда продольная волна, которая служит началом отсчета, отмечается в первых вступлениях, то главная задача при анализе сейсмограмм состоит в правильном отождествлении обменной волны, соответствующей заданной границе раздела, на различных участках профиля либо
Рис. 10.9. Лучевая схема образования обменной проходящей волны PS на горизонтальной границе раздела.
184
Глава 10. Сейсмическое просвечивание
Рис. 10.10. Многоканальные сейсмограммы на х- и z-kom-понентах от взрыва с отчетливой записью обменных PS-волн, соответствующих границам в осадочном чехле и поверхности кристаллического фундамента (Русская платформа).
площади. Наиболее надежно такая задача решается при наблюдениях по профилям, когда расстояния между сейс-моприемниками (центрами групп) относительно невелики, что дает возможность обеспечить непрерывную корреляцию на достаточно протяженных участках. Такая модификация характерна при использовании искусственных источников, обычно взрывов.
Многоканальные сейсмограммы, на которых надежно выделяются и коррелируются
67,3
69,8-
67,3-
69,8-
KM
обменные волны на ^-компоненте и продольная на z-компоненте, приведены на рис. 10.10. На компоненте X отмечается несколько осей синфазности обменных волн, относящихся к осадочному чехлу и поверхности фундамента (последняя волна в группе).
Менее корректно задача отождествления волн решается при дискретных системах наблюдений в случае использования в качестве источников удаленных землетрясений (рис. 10.11). В этом случае используются такие дополнительные критерии, как плавность изменения At на заданном участке профиля и сопоставление формы сейсмических импульсов [Померанцева, Мозженко, 1977 ]. Как при непрерывном, так и при дискретном прослеживании обменных волн принимается во внимание, что на прямых и встречных годографах величины At при пологом залегании границ должны быть приблизительно одинаковы. Окончательное решение о правильности отождествления волн производится на этапе построения разрезов, причем нередко используется априорная информация о строении среды по другим геологическим и геофизическим методам.
