При распространении сейсмических волн в средах сложного строения (дайки, уступы, сбросы и т.п.) в зоне тени проходящих волн могут возникать дифрагированные волны.

На границе воздух – земная поверхность образуются поверхностные волны Рэлея и Лява, которые быстро затухают с глубиной.

Кроме перечисленных полезных для глубинных исследований волн на записях наблюдаются различные волны-помехи (полно- и неполнократные отраженно-преломленные, звуковые волны, микросейсмы и т.п.). Каждая из волн может быть зарегистрирована самостоятельно, и поэтому их называют индивидуальными, однократными. Однако очень часто наблюдается их сложение. Выделение и распознавание природы одной или десятка сейсмических волн среди сотен других, играющих роль волн-помех, представляют очень сложную техническую, методическую и интерпретационную проблему в сейсморазведке.

В сейсморазведке основным является метод отраженных волн (МОВ), меньшее применение имеет метод преломленных волн (МПВ) (раньше его называли корреляционным – КМПВ), близкий к нему метод рефрагированных волн (МРВ), а также методы проходящих волн.

Метод отраженных волн применяется в основном для изучения структур и расчленения разрезов осадочных толщ. Это основной метод поисков и разведки нефтегазоносных структур.

Метод преломленных волн чаще применяется при глубинных сейсмических исследованиях, определении глубины и рельефа кристаллического фундамента, изучении месторождений рудных ископаемых.

При инженерно-гидрогеологических исследованиях чаще применяется метод преломленных волн и реже метод отраженных волн.

Отраженные волны возникают практически на всех литологических границах, на которых скачок акустических жест- костей ( ) превышает 10% (при возрастании или убывании скоростей с глубиной). Отраженные волны интенсивны вблизи пункта возбуждения.

Для образования головных преломленных волн необхо-димо возрастание скорости с глубиной, эти волны наблюдаются вдалеке от пункта возбуждения и распространяются вдоль пре-ломляющей границы. Это предопределяет систему наблюдений: в МОВ сейсмоприемники располагают вблизи пункта возбужде-ния, а в МПВ – вдалеке от него (на расстояниях, превышающих проектируемые глубины разведки).

Рефрагированные волны по природе близки к головным. Однако нагоняющие годографы над слоистой средой, получен-ные из разных пунктов возбуждения, для рефрагированных волн сходятся, а для головных – параллельны.

Прямые волны используются при скважинных сейсмиче-ских, акустических, ультразвуковых исследованиях, когда ис-точники возбуждения волн и приемники располагаются либо в одной скважине, либо разнесены по соседним скважинам или горным выработкам, либо наблюдается комбинация скважинно-го возбуждения (измерения) с околоскважинным, поверхност-ным возбуждением (измерением) упругих волн.

Сейсмические среды, границы и скорости упругих волн.

Реальные геологические среды очень сложны с точки зрения скоростного разреза и особенностей распространения в них монотипных упругих волн. Рассмотрим упрощенные физико-геологические модели (ФГМ) сейсмических сред.

В однородной изотропной среде скорость распространения упругой волны в каждой точке неизменна по величине и направлению. В однородной анизотропной среде скорость распространения упругих волн по разным направлениям различна. В однородных слоистых средах скорость остается постоянной лишь в каждом слое и скачком меняется на их границах. В градиентных средах скорость распространения волн является непрерывной функцией координат. Чаще всего наблюдается увеличение скорости с глубиной (среды с вертикальным градиентом скорости). В двуxмерных неоднородных средах скорость меняется и в вертикальном, и в горизонтальном направлениях, а в трехмерных – по трем направлениям. В сейсморазведке чаще всего используются модели сред, состоящих из слоев, в каждом из которых скорость или постоянна, или меняется непрерывно, а на границах слоев она меняется скачком. Для образования тех или иных волн большую роль играют форма и качество сейсмических границ между слоями. На резких границах скорости и акустические жесткости меняются более чем на 25%, на нерезких в меньшей степени. С геометрической точки зрения сейсмические границы бывают гладкими, на которых неровности по размерам значительно меньше длины упругой волны, и шероховатыми – с неровностями, сравнимыми с длиной волны.

Скорости распространения упругих волн являются определенным диагностическим признаком горной породы. Методы их определения делятся на лабораторные (измерения на образцах), скважинные (сейсмические и акустические наблюдения в скважинах), полевые (расчет скорости в результате интерпретации данных сейсморазведки).

Скорости распространения волн определяются составом, строением и состоянием горных пород, которые в свою очередь зависят от гранулометрического и минерального состава твердых частиц, глубины залегания, возраста пород, степени метаморфизма, плотности, пористости, трещиноватости, разрушенности, выветренности, водонасыщенности , нефтегазонасыщенности и других факторов.

Наименьшими скоростями (Vp) обладают рыхлые сухие пески (0,5–1 км/с), нефть (~1,2 км/с), вода (~1,5 км/с), глины (1,3–3 км/с), уголь (1,8–3,5 км/с). Большие скорости (3–6 км/с) распространения волн у скальных осадочных пород (известняки, мрамор, доломит, соль и др.); самые большие скорости (4–7 км/с) – у изверженных и метаморфических пород.

Все остальные факторы, которые формируют породу более массивной, сцементированной, консолидированной (например, водонасыщенность, замерзание, степень метаморфизма) увеличивают скорость распространения волн. С увеличением раздробленности, трещиноватости, рыхлости, пористости (при заполнении пор воздухом или газом) скорость уменьшается.

Нефтенасыщенные породы по скорости волн мало отличаются от водонасыщенных. Для сильно рассланцованных пород характерно различие скоростей распространения волн в разных направлениях (анизотропия): у них скорость на 10–20% больше вдоль, чем в крест напластования. Чем больше абсолютный возраст пород (T) и глубина их залегания (h), тем больше скорость.