Сейсморазведка

Сейсморазведка является отдельным разделом геофизики, который изучает геологическое строение земли через искусственно возбуждаемые упругие волны.

Все очень просто. Сейсморазведка является составным словом, и получено слиянием слов «сейсмическая разведка». Если заглянуть в словарь, то значение слова «сейсмический» можно охарактеризовать, как относящийся к явлениям землетрясения. Получаем, что сейсморазведка – это разведка внутреннего строения земли путем изучения упругих волн, которые распространяются в породах после землетрясения.  В случае сейсморазведки – землетрясение является искусственным.

Сейсморазведка, как наука, зародилась примерно 100 лет назад, в начале 20 века. Твердые породы земной коры хорошо проводят упругие волны, которые возбуждаются искусственным источником. Проще говоря, исследователи производят взрыв, от которого в земной коре распространяются упругие волны (как от камня, брошенного в воду). Эти волны проходят через различные слои пород, отражаются от них и возвращаются назад. Каждая порода имеет свои уникальные характеристики, которые оказывают влияние на скорость упругой волны. Ученые принимают отраженные волны, расшифровывают полученную картину (сейсмограмму), и определяют глубины залегания тех или иных пород. 

Технология сейсморазведки 

Методы сейсморазведки:

• Метод отраженных волн (МОВ) – основывается на выделении однократно отраженных волн от целевой геологической границы, позволяет изучить геологический разрез с высокой детальностью (до 0,5%) от глубины границы.
• Метод преломленных волн (МПВ) – использует преломленные волны, образованные при падении на границу раздела двух сред.
• Вертикальное сейсмическое профилирование (ВСП)
• Глубинное сейсмическое зондирование (ГСЗ)

Основным методом сейсморазведки является метод отраженных волн (МОВ), позволяющий проводить исследования на больших глубинах от источника возбуждения, в областях, где регистрируются волны от границ раздела сред, под углом падения, который близок к нормальному.

В качестве источника упругих волн геологи используют заряды тротила, который закладывается в скважинах глубиной 10-20 метров. В некоторых случаях могут применяться длительное или короткое ударное воздействие на горные породы.

Наибольшей мощностью обладают взрывные источники, однако такие взрывы наносят достаточно ощутимый урон окружающей среде. Например, во второй половине 20 века в Советском Союзе и Индии при глубинном сейсмическом зондировании земной коры в качестве взрывных источников применялись подземные ядерные взрывы.

Гораздо безопаснее для окружающей среды использование невзрывных источников упругих волн, которые могут использоваться многократно в одной и той же точке. Однако, такие источники не могут возбудить упругие волны высокой амплитуды.

При взрыве или при сильном ударе в земной коре возбуждается два типа волн – продольные и поперечные. Это совершенно разные типы волн.

Продольная волна распространяется вдоль луча волны. Аналогию можно провести с пружиной. Если ее толкать в торец, то вдоль пружины будет распространяться продольная волна (рис. а).

Поперечная волна распространяется перпендикулярно лучу волны. Аналогию можно провести с веревкой, один конец которой закреплен неподвижно, а второй конец перемещается вверх-вниз. По такой веревке будет бежать поперечная волна, заставляющая веревку совершать колебания в вертикальной плоскости (рис. б).

Продольные и поперечные волны обладают совершенно различными характеристиками. Продольные волны распространяются со скоростью примерно в два раза выше, чем поперечные, и могут возбуждаться практически в любых средах. Именно продольные волны используются в сейсморазведке при построении сейсмограмм.

Упругая волна, сформированная источником возбуждения, распространяясь в земной коре, встречает на своем пути разнообразные горные породы, которые являются неоднородными по своей структуре. На границах раздела двух сред упругая волна меняет свою скорость распространения, с образованием вторичных (отраженных) волн. На параметр вторичных волн влияет глубина залегания границы двух сред, где образовалась волна, а также сейсмические свойства слоя. Регистрируя и обрабатывая пришедшие вторичные волны, ученые получают информацию  о глубине залегания геологических границ, структуре и составе горных пород исследуемого разреза. 

Данные сейсморазведки 

Вторичные волны, пришедшие из глубин земной коры на ее поверхность, улавливаются сейсмоприемниками, которые преобразовывают механические колебания упругих волн в электрический сигнал. Из колебаний частиц горных пород вблизи сейсмоприемника формируются сейсмотрассы, которые затем объединяются в сейсмограммы. По информационным каналам данные со всех точек наблюдения отправляются в единый центр, который называется сейсмической станцией. Здесь полученная информация объединяется, обрабатывается, визуализируется и сохраняется на устройствах памяти.

Следующим, и наиболее важным, этапом является правильная интерпретация полученных результатов проведения сейсморазведки. Сейсмограммы содержат множество внешних шумов, которые затрудняют выделение полезных волн, которые несут полезную информацию. Для выделения полезной информации из первичных сейсмограмм используются современные компьютерные программы, которые в автоматическом режиме отсеивают большинство шумов и помех, оставляя только полезную информацию. В итоге, ученые получают глубинный разрез исследуемой области, который должны правильно истолковать в геологическом плане.

По заранее известным признакам на таких разрезах определяются аномальные участки, в которых с большой долей вероятности могут находиться полезные ископаемые.

При помощи полученных данных сейсморазведки геологи решают следующие задачи:

• Построение геологического разреза
• Определение границ горизонтов и скальных грунтов
• Поиск месторождений (в основном нефтяных и газовых)
• Поиск других полезных ископаемых
• Инженерно-геологические задачи.

Морская сейсморазведка

Если на суше в качестве источника возбуждения используют взрывы и удары, то при морской сейсморазведке для этих целей применяют пневматические или электроискровые источники, а для приема сигнала – пьезоэлектрические сейсмические косы.

Морская сейсморазведка проводится специальными судами, оборудованными соответствующей специализированной сейсмоаппаратурой, а также навигационными устройствами, позволяющими непрерывно и точно проводить мониторинг местоположения судна.

К достоинствам морской сейсморазведки можно отнести относительную дешевизну проведения работ по сравнению с наземной сейсморазведкой. Современные технологии позволяют проводить морскую сейсморазведку на любых глубинах шельфовой зоны.

Из недостатков морской сейсморазведки можно выделить отсутствие надежной методики выделения опорных сейсмогоризонтов, что отрицательно влияет на точность определения глубины залегания исследуемых горизонтов.