Рейтинг@Mail.ru
Навигация

← Предыдущая статья             Содержание номера             Следующая статья →

Журнал First Break – Ноябрь 2004 – Выпуск 11 – Том 22 – Новости EAGE

Поверхностные сейсмические волны в «Near Surface Geophysics»

Угур Яраманси, главный редактор «Near Surface Geophysics» рассказывает о статьях, включенных в специальный выпуск (том 2, Выпуск 4) журнала, опубликованного в этом месяце. Тема поверхностных сейсмических волн становится все более важной в малоглубинной геофизической разведке и оценке участков. Это отмечалось на семинаре, который проводился во время 65-ой конференции EAGE в июне 2003 года в Ставангере. В специальный выпуск включены доклады, представленные на семинаре, и некоторые работы авторов, которые были приглашены позднее с целью предоставить широкий обзор новейших достижений и приложений в методах поверхностных волн. Лаура Сокко и Дэнис Джонгмэнс стали редакторами специального выпуска. За их вклад в его организацию я хотел бы выразить им большую благодарность. Поверхностные волны все чаще стали использоваться в малоглубинной геофизике для оценки динамических характеристик в приповерхностном слое (преимущественно скорости поперечной волны, иногда для оценки характеристик поглощения поперечных волн). Скорость поперечной волны на определенном участке является особо важным параметром в инженерно-геофизическом аспекте и микросейсмическом районировании (землетрясений). На основе знаний о Vs можно оценить модуль сдвига, который необходим в прикладном конструировании масштабных сооружений, как например мостов или заводов по выработке энергии. Традиционно оценка Vs производилась по скважинам. Основными недостатками скважинных технологий являются расходы на бурение одной или нескольких скважин, отсюда ограничения на глубину, а также неблагоприятные последствия бурения. В таком случае, метод поверхностных волн является привлекательной альтернативой: фактически с его помощью производится интерпретация больших участков поверхности, без нарушения их состояния, и не приходится испытывать неудобств от некоторых неотъемлемых ограничений сейсмических технологий объемных волн. Метод развивался в сейсмике в конце 50-ых годов, а в малоглубинной геофизике появился в начале 80-ых. С тех пор наблюдался значительный рост в использовании характеристик поверхностных волн, в результате чего появилось множество разнообразных технологий по получению, обработке и инверсии данных. Среди основных достоинств технологии поверхностных волн можно назвать то, с какой легкостью они могут генерироваться поверхностными источниками, возможность комбинирования с преломленными волнами и анализа поверхностных волн, а также низкие расходы на получение данных. Основными ограничениями являются сложность теории, что приводит к тому, что специалисты не-геофизики неохотно используют метод; сложность генерирования волн низкой частоты обычными активными источниками (что ограничивает глубину проникания) и неуникальность решений во время процесса инверсии. Несмотря на эти недостатки, инверсия поверхностных волн использовалась и будет продолжать использоваться в большом числе различных приложений для приповерхностных исследований. Некоторые из них иллюстрируются в этом специальном выпуске. В первой статье, имеющей статус обучающей, описываются различные шаги (получение, обработка, инверсия) поверхностных волн для исследований верхней части разреза. Это своего рода первый обзор подходов, используемых в инверсии поверхностных волн. Целью статьи является предоставление информации и освещение некоторых спорных моментов метода для людей, знакомых или не знакомых с ним. Инверсия поверхностных волн изначально разрабатывалась для получения скоростей поперечных волн для горизонтально-однородной слоистой среды. С увеличением глубины Vs возрастает. В большинстве опубликованных исследований кривые дисперсии были получены при помощи обработки записей вертикальных сейсмоприемников смещения (волна Рэлея), вызванного активными сейсмическими источниками. Следует отметить, что во всех последующих статьях (за исключением одной) предлагается подход, который так или иначе отличается от классического. Это свидетельствует как о явной возможности эволюции технологии, так и растущем интересе к поверхностным волнам как способу характеристики приповерхностной зоны. Во второй статье Ридена и Парка описывается теоретическое исследование дисперсии поверхностных волн в средах, где Vs с увеличением глубины уменьшается (среда с обратной дисперсией). Если контраст между верхним слоем и лежащим под ним пространством велик, то они показывают, что кривая дисперсии может быть аппроксимирована соотношением Лэмба для свободной границы в вакууме. Практическая полезность технологии иллюстрируется экспериментом, который проводился на асфальтовом тротуаре. В статье Марса и др., говорится об использовании способов анализа сигнала для обработки данных, полученных при помощи многокомпонентных датчиков, для идентификации и разделения различных волн. Представленные результаты синтетических и полевых данных (на суше и в море) иллюстрируют всю выгодность использования многокомпонентных данных для выделения поверхностных волн. В большинстве приложений поверхностных волн кривая дисперсии получается при помощи использования активного источника. Она «обращается» с помощью линеаризованного алгоритма. В третьей статье Вателета и др. обсуждается вопрос того, как могут быть использованы пассивные записи сейсмического шума для получения кривой дисперсии при широкой полосе частот. Она преобразуется при помощи алгоритма направленного поиска, который используется для исследования параметров среды более эффективным способом, нежели чем классические линеаризованные методы. Поверхностные волны очень чувствительны к неоднородности поверхностного слоя, и поэтому могут быть использованы для обнаружения приповерхностных объектов. Кэмпмэн и др. предлагают схему для преобразования данных приповерхностных волн в изображения приповерхностных неоднородностей. Описанный метод подтверждается ультразвуковыми измерениями в алюминиевом блоке. Вдобавок к величине Vs, с помощью анализа пространственного затухания данных поверхностных волн может быть произведена оценка влагонасыщенности грунтов. Фоти производит одновременную оценку кривых дисперсии и затухания по сейсмическим записям, инвертируя обе кривые. Оценка надежности метода производится на основе скважинного и лабораторного тестирования. Главная неопределенная черта степени влагонасыщенности появляется при оценке возможного рассеяния в затухании, что может привести к переоценке свойств поглощения. Во время морских съемок на мелководье зачастую сейсмические сигналы показывают, как распространяются поверхностные волны в придонных слоях на мелководье. Штивельман говорит, что при помощи анализа дисперсии низко и высокочастотных разрезов сейсмических записей в этих слоях может быть получена оценка как Vs, так и Vp. Применение метода иллюстрируется в съемках методом отраженных и преломленных волн, которые были проведены на двух участках восточной части Средиземного моря. Абрагам и др. предлагают применение метода поверхностных волн для характеристики неоднородных грунтов, включая блоки, которые сложно исследовать при помощи традиционных геофизических методов. Они демонстрируют как численно, так и экспериментально, что однородность поверхностных волн в почвах такого типа для волн, длиною более, чем 7,5 периодов, размер неоднородности и полученная скорость поперечной волны увеличиваются, и среду можно рассматривать как однородную.




← Предыдущая статья             Содержание номера             Следующая статья →















Яндекс цитирования
Журнал First Break и материалы всех мероприятий EAGE направляются на индексацию в систему Scopus.
Журналы Basin Research, Geophysical Prospecting, Near Surface Geophysics и Petroleum Geoscience направляются на индексацию в системы Scopus и Web of Science.