n1

Методика работ.

Для изучения волновой картины сначала был отработан зонд длиной 150м, шагом наблюдений 5м (рис.74). На волновой картине четко прослеживаются волна,

распространяющаяся по льду со скоростью около 3300м/с (1), и

волна, распространяющаяся по воде со значительно меньшей скоростью - около 1420м/с (2).

Рис.74. Сейсмограмма волнового зондирования (с АРУ

и фильтрацией в полосе 100-

1000Гц).

Преломленные волны на волновой картине не видны, поэтому была выбрана система наблюдений по методу отраженных волн.

Для уверенного прослеживания границы карбонатных пород, отражения от которой предположительно регистрируются на временах прихода многократных отражений от дна, было решено работать методом общей глубинной точки. На каждом пикете возбуждения осуществлялся 10 канальный прием на удалениях 5 - 50м. Пикеты возбуждения перемещались с шагом 5м.

Обработка данных.

На первом этапе обработки был осуществлен ввод и редактирование данных – отбраковывались трассы с сильными помехами, исправлялись иногда ошибочно заданные координаты точек приема.

Далее была присвоена геометрия, т.е. вычислялись и присваивались соответствующим полям заголовков трасс значения, нужные для обработки по методу ОГТ - координаты точек ОГТ, расстояния источник-приемник и т.д.

С целью оценки качества материала предварительно был собран и выведен временной разрез однократного профилирования (рис.76,a). На нем хорошо прослеживаются отражения от дна реки (граница 1 - на временах 4-11мс). Видны также

2-х и 3-х кратные отражения от дна (границы 1-2 и 1-3). Отражающая граница на

141

временах 26мс (ПК 20) – 23мс (ПК 280) может быть поверхностью карбонатных пород

(граница 2). На временах 37мс (ПК 20) – 31мс (ПК 220) прослеживается волна, по признакам являющаяся неполнократной волной, образовавшейся в результате отражения от вышеуказанной границы и второй раз от дна (граница 2-1).

Для улучшения прослеживаемости границ и уточнения их природы данные были обработаны по способу ОГТ.

Рис.75. Сейсмограммы ОГТ: a) до ввода кинематических поправок; b) после ввода поправок (V=1415м/с).

Трассы были собраны в сейсмограммы ОГТ по пикетам через 2,5 метра. Затем производился подбор скоростей суммирования по ОГТ. В связи с малой глубиной исследований и большим шагом наблюдений, в сейсмограммы ОГТ собралось не более

5 трасс (рис.75). Это затруднило определение скоростей ОГТ. Лучшие результаты были получены путем перебора скоростей в некотором диапазоне с заданным шагом, и

получении временных разрезов с каждой скоростью. Анализ результатов суммирования показал, что скорости ОГТ меняются не только по глубине (для разных границ), но и вдоль профиля (для второй границы), что может быть связано с изменениями свойств покрывающей толщи, как по глубине, так и вдоль профиля.

Интерпретация.

Разрез на рис.76,b получен со скоростью ОГТ 1415м/с – скоростью прямой волны по воде на сейсмограмме зондирования (рис.74). Как и следовало ожидать, на нем хорошо прослеживается дно реки. Глубина реки со льда меняется от 8,5м на самой глубокой части (ПК75) до 3,5м (ПК305). В начале профиля глубина резко уменьшается

142

к берегу, однако, из-за большой крутизны склона в этом месте на временном разрезе дно рисуется плохо.

Временной разрез на рис.76,c получен со скоростью суммирования 1580м/с. На нем в интервале ПК140 – ПК285 хорошо прослеживается вторая отражающая граница

(2). Эта же отражающая граница в начале профиля (ПК10 – ПК220) лучше прослеживается при меньшем значении скорости суммирования (1480м/с).

Следовательно, скорость в покрывающей толще возрастает от начала профиля к ее концу. С одной стороны, это обусловлено уменьшением глубины воды. Однако такое существенное изменение скорости ОГТ не может быть объяснено только этим. Мы считаем, что прослеживаемая граница 2 – это поверхность плотных ненарушенных карбонатов. Граница между аллювиальными отложениями и разрушенными карбонатами на сейсмических разрезах не видна, по-видимому, из-за неровной поверхности и наличия постепенной переходной зоны. По возрастанию скорости ОГТ к концу профиля можно судить, что в первой половине профиля, в глубоководной части реки, большая часть покрывающей толщи представлена более рыхлыми,

низкоскоростными аллювиальными отложениями, а во второй части мощность аллювиальных отложений уменьшается, в разрезе начинают преобладать более высокоскоростные карбонатные породы, хотя и частично разрушенные. О том, что граница между аллювием и разрушенными карбонатами поднимется вверх и подходит близко ко дну, говорит и тот факт, что в районе ПК290 – ПК330 на временах 10 – 20мс на разрезах ОГТ наблюдаются интенсивные отражения именно при суммировании с относительно высокими скоростями (1480-1580м/с).

Исходя из определенных при суммировании по способу ОГТ скоростей, глубина залегания поверхности ненарушенных карбонатов в пределах отработанного профиля меняется незначительно: от 19-20м в начале профиля (ПК15) до 18-19м в конце

(ПК290). По большей части профиля эта граница следится устойчиво (ПК15 – ПК290),

только в самом конце профиля (ПК290 – ПК330) прослеживаемость границы резко ухудшается. Возможно, это связано с сильной неоднородностью покрывающей толщи

(развитие карста), но нельзя исключить и того, что карстовые явления затрагивают карбонаты и ниже этой границы.

143

Рис.76. Временные разрезы по сейсмическому профилю через реку Оку:

a) разрез однократного профилирования; b) суммарный разрез ОГТ (V=1415м/с); с) суммарный разрез ОГТ (V=1580м/с).

144

§ 17. Межскважинное сейсмическое просвечивание в инженерно-

геологических целях.

В рамках инженерно-геологических изысканий под строительство крупного сооружения в одном из районов Сибири были проведены сейсмические просвечивания между рядом скважин. Здесь приводятся результаты пробных работ на двух скважинах глубиной по 50м, удаленных друг от друга на расстояние 55м.

Электроискровой излучатель опускался в скважину (С9), обсаженную специальной пластиковой трубой диаметром 118мм и толщиной стенок 7мм. Затрубное пространство было засыпано песком. Нижний конец трубы был закрыть пробкой,

однако вода из трубы быстро уходила через негерметичные резьбовые соединения, так как затрубное пространство в этой части разреза оказалось совершенно сухим. Поэтому в эту скважину приходилось часто доливать воду.

Пьезоприемники опускались в другую скважину (С2), которая не была специально подготовлена для сейсмических наблюдений, а служила для гидрогеологических наблюдений, поэтому была обсажена стальной трубой диаметром

90мм. При диаметре самой скважины около 160мм затрубное пространство специально не укреплялось, и могло только заполняться водой. Нижний конец трубы был оборудован специальным фильтром для поддержания естественного уровня воды.

Однако гидрогеологические условия оказались таковы, что, несмотря на удаление от первой скважины всего на 55м, в данной скважине естественный уровень подземных вод был не ниже 14м.

Упругие колебания возбуждались одноэлектродным излучателем при энергии

2,5Дж и напряжении 10кВ. Прием осуществлялся двухканальной пьезокосой. Благодаря использованию трехкаскадных усилителей с коэффициентами усиления 1, 40 и 1600, и

быстрому 14 разрядному АЦП Е-440, а также специальному программному обеспечению сбора данных, был обеспечен мгновенный динамический диапазон записи около 120дб в полосе частот 30-2000Гц. Это полностью перекрывало диапазон принимаемых сигналов в данном виде работ, и позволило не задумываться о подборе коэффициентов усиления. Дискретизация сигналов осуществлялась шагом 0,1мс, длина записи составляла 200мс (2000 дискретов).

Шаг наблюдений вдоль скважин составлял 2м. Для повышения соотношения сигнал/шум применялось накопление в 20 раз.

145

Рис.77. Сейсмограммы межскважинного просвечивания с пикировкой первых вступлений продольных волн: a) источник в скважине С9 на глубине 24м, приемник перемещается вдоль скважины С2; b) приемник закреплен в скважине С2 на глубине 24м, источник перемещается вдоль скважины С9. Обратите внимание на различную

форму годографов первых вступлений в интервале глубин более 36м.

На рис.77 представлены два примера сейсмограмм просвечивания, из которых

можно сделать вывод о сильной неоднородности разреза между скважинами.

Действительно, расположение лучей для этих сейсмограмм симметричное, то есть в

обоих случаях лучи исходят из точки 24м, а годографы первых вступлений выглядят

по-разному. Особенно сильное различие наблюдается на глубинах более 36м, где по

скважине С9 (рис.77,b) времена первых вступлений начинают резко возрастать с

глубиной. Это свидетельствует о существенном уменьшении скорости волн в этой зоне.

В то же время для скважины С2 такая зона незаметна (рис.77,a).

Томографически восстановленный скоростной разрез продольных волн (рис.78)

показывает наличие инверсии скорости (уменьшения скорости с глубиной) на глубинах

более 36м для обеих скважин, но она значительно более выраженная около скважины

С9. Кстати, этим можно объяснить и быстрый уход воды из скважины, так как такие

низкие значения скорости продольных волн (1.2-1.5км/с) на таких глубинах могут быть

характерны лишь для пористых сухих песков. В интервале глубин 14-36м залегают

значительно более высокоскоростные отложения (1,7-2,0км/с). Согласно результатам

146

бурения это влагонасыщенные глины. В верхней части разреза (выше 14м) скорость вверх постепенно уменьшается (до 1,5км/с на глубине 9м). Это – зона малых скоростей.

Рис.78. Томографически восстановленный разрез скоростей продольных волн между скважинами С9 – С2.

147

ЛИТЕРАТУРА

1.Богданов А.И. Сейсморазведка методом отраженных волн. М., Недра, 1982.

2.Бондарев В.И. Основы сейсморазведки. Екатеринбург: Издательство УГГГА, 2003.

3.Вахромеев Г.С. Введение в разведочную геофизику. М., Недра, 1988.

4.Гайнанов В.Г. Руководство по учебной сейсморазведочной практике. М., Изд-во МГУ, 1988.

5.Гурвич И.И., Боганик Г.Н. Сейсмическая разведка. М., Недра, 1980.

6.Ефимова Е.А. Сейсмическая томография. М., Изд-во МГУ, 2005.

7.Карус Е.В., Кузнецов О.Л., Файзуллин И.С. Межскважинное прозвучивание. М.,

Недра, 1986.

8.Пузырев Н.Н. Методы и объекты сейсмических исследований. Новосибирск, Изд-во СО РАН, 1997.

9.Сейсморазведка. Справочник геофизика. М., Недра, 1981.

10.Уотерс К. Отражательная сейсмология. М., Мир, 1981.

11.Хаттон Л., Уэрдингтон М., Мейкин Дж. Обработка сейсмических данных. Теория и практика. М., Мир, 1989.

12.Шериф Р., Гелдарт Л. Сейсморазведка. В двух томах. М., Мир, 1987.

13.Шнеерсон М.Б., Майоров Б.В. Наземная сейсморазведка с невзрывными источниками колебаний. М., Недра, 1980.

14.Шнеерсон М.Б., Потапов О.А., Гродзенский В.А. и др. Вибрационная сейсморазведка. М. Недра. 1990.

15.Andreas Cordsen, Mike Galbraith and John Peirce. Planning Land 3-D Seismic Surveys. SEG, USA. 2000.

16.Kleyn A.H. Seismic Reflection Interpretation. Elsevier Applied Science Publishers. London and New York. 1983.

148