Сейсмическая разведка

СЕЙСМИЧЕСКАЯ РАЗВЕДКА, сейсморазведка (а. seismic survey; н. seismisches Prospektieren, Seismik; ф. prospection seismique, exploration seismique; и. prospeccion sismica, exploracion sismica, estudio sismografiсо), — совокупность геофизических методов разведки, основанных на возбуждении и регистрации сейсмических волн разных типов с целью изучения строения, вещественного состава и напряжённого состояния земных недр.

Искусственно возбуждённые сейсмические волны, распространяясь вглубь Земли, встречают на своём пути границы пород разного состава и с различными физико-механическими свойствами. На каждой границе часть сейсмической энергии отражается, а часть преломляется и уходит на большие глубины. Отражённые волны возвращаются к поверхности вблизи пункта возбуждения (ПВ), а преломлённые, проходя по слоям с повышенной скоростью, — на значительных удалениях от ПВ (рис. 1).

Возбуждение сейсмических колебаний осуществляется на суше с помощью взрывов, механических ударов или вибраторов, на море — пневматических или электроискровых источников (см. Невзрывные источники сейсмических колебаний). Регистрация колебаний производится группами сейсмоприемников. Источники и приёмники располагаются вдоль прямолинейных или изломанных профилей либо по площади. Наибольшее распространение получили системы наблюдений, в которых многоканальная расстановка сейсмоприёмников с большим перекрытием перемещается вдоль профиля после каждого цикла возбуждения и приёма колебаний. Механические колебания почвы, преобразованные сейсмоприёмниками в электрический сигнал, по соединительным линиям (сейсмическим косам) или по радио передаются на передвижную сейсморазведочную станцию. Здесь они усиливаются, частично отфильтровываются от помех и записываются в цифровом виде на магнитную плёнку. Затем эти плёнки обрабатываются на ЭВМ в экспедиционных и региональных вычислительных сейсмических центрах. По серии последовательно зарегистрированных и обработанных сейсмических волн строится сейсмический разрез земной коры в месте наблюдения (рис. 2), по картам отдельных сейсмических границ выявляются погребённые структуры с амплитудами до нескольких десятков метров.

Измерение амплитуд, частот и других параметров колебаний позволяет определять свойства, вещественный состав и состояние пород.

В основном при сейсмической разведке используются продольные волны, реже — поперечные и обменные волны. Наибольшее распространение получил отражённых волн метод (MOB), позволяющий картировать границы с точностью до 1-2% на глубинах до 7-10 км. Преломлённых волн метод (МПВ) обладает большей глубинностью, но меньшей точностью и разрешающей способностью, позволяя изучать только слои с повышенной скоростью сейсмических волн. Корреляционный метод преломлённых волн (КМПВ) и глубинное сейсмическое зондирование (ГСЗ) стали основными при региональных исследованиях континентов и океанов. Для поисков и разведки полезных ископаемых применяются модификации MOB в виде суммирования полезных сигналов, отразившихся от общей глубинной точки (ОГТ); объёмной сейсморазведки, базирующейся на использовании площадных систем наблюдений; многоволновой сейсморазведки, в которой комплексируют возбуждение и регистрацию волн разных типов, и др. Методика применения этих способов имеет свою специфику в нефтегазовой, угольной и рудной сейсмической разведке. Условно к сейсмической разведке относят также пьезоэлектрический метод (ПЭМ), основанный на изучении электромагнитного поля, возникающего вследствие пьезоэлектрического эффекта, возбуждаемого проходящими сейсмическими волнами. ПЭМ используется для поисков пегматитов. Для увеличения надёжности геологической интерпретации, увеличения разрешающей способности и точности сейсмической разведки привлекаются данные других геофизических методов разведки (гравиметрической, магнитной и электрической).

По условиям проведения наблюдений различают наземную, морскую, скважинную, шахтную сейсмическую разведку. Детальным изучением строения геологического разреза на малых глубинах и свойств грунтов занимается инженерная сейсморазведка.

Сейсмическая разведка применяется для сейсмогеологического районирования территории и комплексов горных пород; картирования геологических границ в осадочном чехле и консолидированной коре; изучения рельефа поверхности кристаллического фундамента; поиска структурных и других ловушек нефти и газа; поисков рудных тел; прогнозирования строения геологического разреза, состава и флюидного насыщения пород; выявления тектонических нарушений и карстовых полостей; определения уровня подземных вод и разведки их месторождений; изучения напряжённого состояния и изменений свойств геологической среды во времени и др.

Применение отражённых сейсмических волн предложено американским учёным Р. Фессенденом в 1913, а также независимо советским инженером В. С. Воюцким в 1923, практическое использование MOB началось с конца 20-х гг. Модификация ОГТ предложена американским геофизиком Г. Мейном в 1962. Преломлённые волны предложил использовать немецкий геофизик Л. Минтроп в 1919, КМПВ и ГСЗ разработаны советским учёным Г. А. Гамбурцевым в 1939. Применение ПЭМ предложено в 1959 советскими геофизиками М. П. Воларовичем, Э. И. Пархоменко и др.