7.2. Методика ССП
Назначение метода ССП - дать разрез земной толщи на основании спектра сейсмосигнала. При этом напрямую используются два физических эффекта:
Первый эффект заключается в соответствии значений собственных частот гармонических составляющих сейсмосигнала мощностям геологических структур согласно выражению (3-2)16. Учет этого эффекта определяет построение аппаратуры и программы спектрального преобразования сигнала и пересчета собственных частот в соответствующие мощности.
Рис. 7-2
Второй эффект имеет непосредственное отношение к логике интерпретации. Он заключается в том, что, согласно выявленным свойствам слоя-резонатора, собственный его колебательный процесс можно выявить только при непосредственном контакте сейсмоприемника с этим слоем. Отсюда следует, что если исследуемый массив многослойный, то с помощью метода ССП возможно увидеть только те структуры, которых касается сейсмоприемник, как это показано на рис.7-2. Согласно схеме расположения границ, приведенной на этом рисунке, с помощью спектрально-сейсморазведочного профилирования можно выявить мощности слоев:
h1, h12, h123
Всех остальных структур сейсмоприемник, находящийся на дневной поверхности, непосредственно не касается, и поэтом они (h2, h3, h23) выявлены быть не могут.
Мы здесь говорим о плоско-параллельных структурах. Но на самом деле, речь может идти о любых объектах. Например, о плоско-параллельных структурах с как угодно малой протяженностью.
Иллюстрирует метод рис.7-3, на котором приведена схема перехода от сейсмосигнала к разрезу исследуемого массива. На рис.7-3а показан произвольно взятый, из реально полученных при измерениях, сейсмосигнал на оси времени. С помощью преобразования Фурье любой процесс, изменяющийся во времени, может быть изображен на оси частот или, иначе говоря, в спектральном виде. На рис.7-3b приведено спектральное изображение того же самого сейсмосигнала. Спектральное изображение эквивалентно временнoму, но при этом дает большее разрешение по частоте, которое не зависит от количества гармонических составляющих в сигнале.
Рис. 7-3
На спектральном изображении видны гармонические составляющие сейсмосигнала с частотами: 23 Гц; 31 Гц; 42 Гц; 83 Гц и 147 Гц. Пересчет с помощью приведенной на рис.7-3 основной формулы спектральной сейсморазведки позволяет провести еще одну ось абсцисс - ось глубин (h), и тогда спектрограмма приобретает смысл разреза. В связи с обратно пропорциональной зависимостью между частотой и соответствующим ей размером равномерной может быть только одна из осей абсцисс. Поскольку основная для нас информация - это h, то равномерной делаем ось глубин. Неравномерность оси частот приводит к тому, что с увеличением глубины разрешающая способность метода уменьшается.
По оси ординат отложена величина плотности спектра A(f). Значения экстремальных значений плотности спектра имеют смысл добротности Q, и для всех гармонических составляющих лежат в пределах от 5 до 20.
Разрез естественно строить при вертикальном положении оси глубин. Поэтому спектральное изображение сейсмосигнала поворачиваем на 90 градусов так, как это показано на рис.7-3с. Кроме того, из соображений удобства визуализации кривую спектрального изображения целесообразно дополнять симметричной ей кривой и получившуюся фигуру зачернять.
Различие по величине добротностей гармонических составляющих сейсмосигнала соответствует различию характера сцепления пород по каждой из границ. Так, на глубинах 108 и 81м границы наиболее четкие, то есть с наименьшим сцеплением между породами. Далее, с приближением к поверхности четкость границ спадает, а на глубинах, меньших 50м идет слоистый участок. А возможно, что не слоистый, а участок повышенной нарушенности.
Более определенно можно классифицировать выявляемые границы и даже давать им геологическое истолкование при многократных сейсмоизмерениях, смещая место измерения от точки к точке. То есть путем спектрально-сейсморазведочного профилирования (ССП).
На рис.7-4 приведен ССП-разрез, полученный при профилировании в условиях небольшой мощности осадочного чехла (в Выборгском районе Ленинградской области). Этот разрез представляет собой совокупность спектров сейсмосигнала, полученных при измерениях с шагом 1м. Разрез имеет две оси абсцисс, связанные между собой главным расчетным соотношением при Vсдв=2500м/с.
Рис. 7-4
На ССП-разрезе видно несколько границ. Наиболее четкая - субгоризонтальная граница на глубине 40-45м. Эта граница выделена красной штриховой линией. Она соответствует местонахождению кровли кристаллического фундамента (гранита). Наряду с отдельными локальными нарушениями (вблизи 5-го, 20-го и 45-го метров профиля) очень хорошо прорисовано разрывное тектоническое нарушение со сдвигом на участке 30-40м профиля.
Существенно слабее, но, тем не менее, достаточно различимо прорисованы границы как в осадочном чехле, так и в граните.
16 f0 = Vsh / h - это соотношение приведено в разделе 3 1-й части
