84. Факторы скорости и поглощения упругих волн в породах одной литологии.

Для осадочных горных пород одной литологии скорость будет зависеть от глубины залегания и растет до 2500-3000 м. Изменение скоростей сейсмических волн с глубиной в осадочных породах связано с изменением термодинамических условий (давления и температуры). Увеличение геостатического давления обуславливает увеличение упругих констант скелета пород и уплотнение пород, связанное с уменьшением пористости. И то, и другое приводит к возрастанию скорости с глубиной.

Скорость уменьшается с увеличением коэффициента пористости:

Скорости сейсмических волн зависят от степени пустотности горных пород, прежде всего от их пористости. При прочих равных условиях, с увеличением пористости породы сейсмические скорости в ней уменьшаются.

При одинаковом вещественном составе и глубине залегания для более древних пород характерны более высокие скорости. Такой эффект обусловлен длительностью процессов диагенеза, метаморфизма и тектонических напряжений, что сделало породы более жесткими и упругими.

Основными причинами неупругих потерь в горных породах являются зернистое строение скелета горной породы, пористость и трещиноватость пород, а также типы заполняющих их флюидов. Поглощение энергии колебаний зависит от совокупности причин: трения между частицами скелета породы и между скелетом и флюидами, заполняющими породы; неиделаьной упругости на контактах частиц скелета; неоднородности деформаций контактирующих зерен, различающихся между собой упругими свойствами и пр.

В консолидированных горный породах коэффициент Q (коэффициент добротности, через который оценивается поглощение) P-волн не ниже 30. Наиболее сильно поглощающие породы – глины и глинистые сланцы, для которых Q составляет диапазон 30..75, песчаники (50..100) и карбонаты (75..100). для изверженных пород Q=300..500, причем нижнему пределу соответствуют граниты, верхнему – базальты. Экспериментально установлено, что имеется тесная связь между коэффициентами добротности и скоростями распространения волн – чем больше скорость, тем больше Q.

85. Лучевая схема падения продольной волны на границу раздела. Монотипные и обменные волны.

Р ассмотрим явления, возникающие при падении плоской волны на резкую и идеально гладкую горизонтальную границу раздела z=0 двух упругих однородных и ихотропных сред. В верхней среде скорость распространения составляет v_p1, поперечной – v_s1, плотность – σ₁. В нижней среде - v_p2, v_s2, σ₂ соответственно.

В момент, когда до границы доходит падающая волна, граница сама становится источником вторичных волн; образовавшиеся волны распространяются в обратном направлении в первой среде – это отраженные волны и проходят через границу (вниз) во вторую среду - проходящие волны. При косом падении на границу плоской продольной волны Р₁ образуются четыре волны: две отраженные (продольная Р₁₁ и поперечная Р₁S₁) и две проходящие (продольная Р₁₂ и поперечная Р₁S₂). Если образовавшиеся на границе волны того же типа, что и падающая волна, то их называют монотипными; если образующиеся на границе волны имеют другой тип по сравнению с падающей волной, то их называют обменными. На рисунке волны Р₁, Р₁₁ и Р₁₂ являются монотипными, P₁S₁ и P₁S₂ – обменными.