Пособие к лабораторным работам по курсу Геофизика

М И Н И СТ Е РСТ В О О БРА ЗО В А Н И Я РО ССИ Й СК О Й Ф Е Д Е РА Ц И И В О РО Н Е Ж СК И Й ГО СУ Д А РСТ В Е Н Н Ы Й У Н И В Е РСИ Т Е Т

ГЕ О Ф И ЗИ К А Часть 2

У чеб но-методическоепособ ие Специальность 020301 – Геология

В О РО Н Е Ж 2004

2

У тверж дено нау чно-методическим советом геологического ф аку льтета(от 21 октяб ря2004 г, протокол № 2)

Составили: доцент к.ф . – м. н. В .Н . Гру здев преп. И .Ю . А нтонова

У чеб но-методическоепособ иеподготовлено накаф едрегеоф изики Геологического ф аку льтетаВ оронеж ского госу дарственного у ниверситета. Рекоменду етсядлясту дентов2 ку рсад/о по специальности “Геология”

3

Н а геологическом ф аку льтете для сту дентов 2 ку рса специализации «Геология» в 4 семестре по дисциплине об щ ий ку рс "Геоф изика", в соответствии с программой, даю тся об щ ие сведения по э лектроразведке, сейсморазведке, радиоактивны м и скваж инны м геоф изическим методам. Лекционное излож ение каж дого метода вклю чает ф изические основы , методики проведениясъемок, об раб отки и интерпретации материалов. О б щ ий ку рс геоф изики представляет соб ой ф у ндамент для понимания методов разведочной геоф изики. Д анноеметодическоепособ иесодерж ит заданиядлялаб ораторны х раб от, внем излагаетсяпорядоких вы полнениявсоответствии слекционны м ку рсом. Л а бора т орн а я ра бот а 1 (2 ча с а ). И н т е рпре т а ция ре зульт а т ов э ле кт ропроф илирова н ия. Резу льтаты э лектропроф илирования об ы чно представляю тся в виде граф иковρк по проф илям, карт граф икови карт сопротивлений. И нтерпретация э тих материалов в основном качественная, она заклю чаетсяв вы делении на картах или граф иках контактов пород с разны ми э лектрическими свойствами, отдельны х ж ил, неоднородны х вклю чений и тектонических нару ш ений. П ри качественной интерпретации аномалии ρк на соседних проф илях коррелиру ю тся и у вязы ваю тся с геологическими разрезами и картами, что позволяет при совместной интерпретации геоф изических и геологических материалов определить местополож ение, простирание и конту ры разведы ваемы х об ъектов. У глы падения пластов, тектонических зон, ж ил оцениваю тся по ф орме аномалий. Симметричны ми максиму мами или миниму ма характеризу ю тся пласты и зоны повы ш енного или пониж енного сопротивления с у глами падения, превы ш аю щ ими 600. Чем б олее ассиметричны граф ики, тем полож е залегание пластов. В методах э лектропроф илирования лу чш е вы деляю тся хорош о проводящ ие, чем плохо проводящ ие об ъекты . Глу б инность разведки методом э лектропроф илирования напостоянном токемож ет достигать нескольких сот метров. За да н ие . Д ляизу чениягидрогеологических у словий района необ ходимо вы делить и трассировать в известняках зоны повы ш енной трещ иноватости и об водненности. И звестно, что известняки об ладаю т сопротивлением 2000 4000 О м·м. В зонах трещ иноватости сопротивленияих пониж аю тсядо 1000 О м·м. Реш ение э той задачи проводится методом э лектропроф илирования, вариант срединного градиента, с у становкой А В = 1200м, MN=40 м, ш агом 40 м. П роф или располагаю тся параллельно дру г дру гу через 100 м. Н у левы е пикеты всех проф илей находятся на одной линии. Д анны е для построений граф иков каж у щ егосясопротивленияприведены в таб лице 1. В соответствии с заданны м вариантом (n) необ ходимо пересчитать значенияρк встолб цах 2, 3, 4, 5, 6 по ф орму ле ρк = ρк + 10· n. Т реб у ется построить карту граф иков ρк. Горизонтальны й масш таб взять равны м 1 : 5000, вертикальны й в 1см - 500 О м·м) П редполагаему ю зону трещ иноватости оконту рить и вы делить ш триховкой.

4

Т аб лица1 № пк

Значениеρк, О м·м П роф иль1 П роф иль 2 П роф иль 3 П роф иль 4 П роф иль 5 1 2 3 4 5 6 0 1930 2190 593 2730 2350 1 2440 2590 640 2580 2570 2 1825 418 445 3110 2920 3 1970 590 510 2395 2730 4 1560 289 633 2600 3030 5 1635 391 332 1010 2150 6 1575 382 421 425 2890 7 1680 673 1685 246 2316 8 800 348 2560 303 3140 9 370 400 2000 638 3115 10 364 410 2290 535 600 11 200 1870 2390 1315 286 12 521 2650 1615 1940 448 13 496 2280 2210 1815 235 14 210 2535 410 521 1640 15 322 2970 585 400 1730 16 385 2200 600 496 905 17 1570 525 298 576 383 18 1750 821 1120 1320 281 19 2000 575 1360 1600 455 20 2190 505 1090 2385 321 21 1810 642 285 1000 796 22 1830 981 181 920 1600 23 355 756 408 800 1970 24 473 750 381 400 1990 Л а бора т орн а я ра бот а 2 (4 ча с а ). И н т е рпре т а ция двухс лойн ых кривых ВЭЗ. Д ля изу чения литологического разреза вдоль ш иротного проф иля через 100м поставлено 7 точек В Э З. Литологический разрез данного района представлен известняками, у дельное сопротивление которы х об ы чно 4000 О м·м., песчаниками - 1000 О м· м и глинами - 90 О м· м. П редполож ительно в центральной части проф иляимеетсятектоническое нару ш ение. И нтерпретацию резу льтатов В Э З проводят с целью построения по кривы м зондирования геологического разреза исследованной площ ади. Раб ота состоит из качественной и количественной интерпретации кривы х В Э З. К ачественнаяинтерпретациякривы х В Э З. О на позволяет составить об щ ие представления о геологическом строении исследу емой площ ади. Д ля э того необ ходимо построить вертикальны й разрез ρк (визоомах). Д ляпостроениявертикального разреза каж у щ ихсясопротивлений точки В Э З наносят натопограф ический проф иль (намиллиметровку ). В каж дой точке В Э З, по вертикальной оси, отклады ваю т влогариф мическом масш таб езначения

5

полу разносов питаю щ их э лектродов (А В /2), при которы х в процессе зондирования измерялось ρк, и, в соответству ю щ их точках э той оси, вы писы ваю т значение ρк, в О м·м, которое б ы ло полу чено при данном полу разносе. В полу ченном поле чисел проводят изолинии ρк. К онф игу рация э тих изолиний качественно характеризу ет геологический разрез по проф илю . Т ак, например, горизонт вы сокого у дельного сопротивления отразится на разрезе ρк зоной повы ш енны х значений . П оявление на разрезе локальны х зон пониж енного сопротивлениямож ет слу ж ить признаком прису тствиянаглу б ине ру дны х тел, глинисты х линз. Линейны ми кру топадаю щ ими зонами низких значений ρк отмечаю тсятектоническиенару ш енияи т. п. К оличественну ю К оличественная интерпретация кривы х В Э З. интерпретацию проводят с целью определенияпараметров геоэ лектрического разреза- сопротивлений горизонтов, слагаю щ их разрез, и глу б ину их залегания. К оличественная интерпретация кривы х В Э З основы вается на зависимости меж ду ρк и параметрами горизонтов разреза. О б ы чно для количественной интерпретации применяю т палеточны й способ , заклю чаю щ ийсяв сравнении наб лю денны х кривы х зондированияс теоретически рассчитанны ми кривы ми длязаданны х параметровразрезаи соб ранны х впалетки. П орядокпроведенияколичественной интерпретации: 1. П остроить наб лю денны е кривы е на кальке. Д ля э того калька наклады вается на б илогариф мический б ланк (по длинной стороне б ланка отклады ваетсяА В /2 в метрах, по короткой ρк в О м· м). К роме того, на кальку с б ланкапереносятсяоси А В /2 и ρк. 2. Затем кальку с наб лю денной кривой наклады ваю т на дву хслойну ю теоретическу ю палетку и доб иваю тся наилу чш его совпадения наб лю денной кривой с одной из палеточны х. П ри э том координатны е оси на кальке с наб лю денной кривой и оси палеток при совмещ ении долж ны б ы ть строго параллельны . К ривы е В Э З надо совмещ ать так, чтоб ы с теоретической кривой совпадали правы ечасти наб лю денной кривой. 3. П осле совмещ ения кривы х отмечаю т полож ение креста палетки на кальке(ρ1, h1), атакж езаписы ваю т моду ль теоретической кривой (µ1). 4. К алькаопять наклады ваетсянаб илогариф мический б ланк, и по кресту находят ρ1 и h1. Значение h1 снимаю т с оси аб сцисс (А В /2) б илогариф мического б ланка, а значение ρ1 - с оси ординат (ρк), т.к. крест палетки имеет координаты (ρ1, h1). В еличину ρ2 находят по моду лю

ρ

теоретической кривой µ = 2 . Е сли наб лю деннаякриваяне совмещ аетсяс

ρ

1

теоретической, то э то означает, что на палетке нет соответству ю щ ей ей по моду лю µ1 кривой. В э том слу чае интерпретиру ему ю криву ю располагаю т меж ду теоретическими кривы ми. М оду ль µ1 находят пу тем интерполяции. Резу льтаты интерпретации заносятсявследу ю щ у ю таб лицу :

6

№ ВЭЗ 1 ........ 7

h1

ρ1

ρ2=ρ1×µ

П осле нахож дения ρ1, h1, ρ2 строится геоэ лектрический разрез (на миллиметровке). П о горизонтальной оси отклады ваю т точки наб лю дения (точки В Э З), по вертикальной оси – глу б ину h в м. И сходяиз полу ченны х данны х ρ1 и ρ2, нанести у словны ми об означениями типы вы деляемы х пород. За да н ие . Резу льтаты измерений ρк методом В Э З приведены втаб лицах 2, 3. Д лявариантовn = 1 - 50 необ ходимо пересчитать значенияρк встолб цах 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 таб лицы 2 по ф орму ле ρк = ρк + 10·n. Д лявариантов n = 15 - 30 необ ходимо пересчитать значенияρк в столб цах 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 таб лицы 3 по ф орму ле ρк = ρк + 5· n. В ы полнить качественну ю и количественну ю интерпретацию кривы х В Э З. П остроить вертикальны й разрез ρк по резу льтатам качественной интерпретации. П остроить геоэ лектрический разрез по резу льтатам количественной интерпретации. В ы делить зону тектонических нару ш ений. Т аб лица2 AB/2 В Э З 1 В Э З 2 В Э З 3 В Э З 4 В Э З 5 В Э З 6 В Э З 7 1 2 3 4 5 6 7 8 1.50 150,5 150,0 150,0 150,0 1000,0 1000,0 1000,0 2.20 151,5 150,0 150,0 150,0 1000,0 1000,0 1000,0 3.00 153,6 150,0 150,0 150,0 999,9 1000,0 1000,0 4.20 159,1 150,1 150,0 150,0 999,6 1000,0 1000,0 6.00 173,0 150,4 150,0 150,0 998,9 999,8 1000,0 9.00 207,7 151,4 150,2 150,1 996,4 999,4 999,8 13.00 263,2 154,0 150,5 150,3 989,4 998,3 999,3 22.00 379,4 166,7 152,5 151,5 953,7 991,9 996,9 30.00 462,3 185,5 156,0 153,6 895,9 980,4 992,3 42.00 558,9 222,2 164,8 159,1 772,5 950,1 979,7 60.00 662,1 282,7 185,5 173,0 557,0 875,1 945,7 90.00 769,8 374,8 232,2 207,7 271,0 695,8 848,8 130.00 850,1 473,3 299,2 263,2 94,7 446,0 670,4 200.00 917,7 597,8 401,8 355,7 28,3 169,5 370,0 340.00 965,4 745,3 550,4 497,7 20,8 33,8 89,6 500.00 982,7 834,3 662,1 609,7 20,3 21,7 29,8 750.00 992,0 903,8 769,8 723,3 20,1 20,5 21,2 1000.0 995,4 938,0 834,3 794,8 20,1 20,3 20,5 Т аб лица3 AB/2 1 1.50

ВЭЗ1 ВЭЗ2 ВЭЗ3 ВЭЗ4 2 3 4 5 200.1 200.0 200.0 200.0

ВЭЗ5 6 1200.0

ВЭЗ6 ВЭЗ7 7 8 1200.0 1200.0

7

2.20 200.4 200.0 200.0 200.0 1200.0 1200.0 1200.0 3.00 201.0 200.0 200.0 200.0 1199.9 1200.0 1200.0 4.20 202.8 200.0 200.0 200.0 1199.7 1200.0 1200.0 6.00 207.6 200.1 200.0 200.0 1199.1 1199.9 1199.9 9.00 222.6 200.4 200.2 200.1 1197.1 1199.4 1199.7 13.00 254.4 201.3 200.5 200.3 1191.3 1198.4 1199.2 22.00 347.8 206.0 202.4 201.5 1161.2 1192.2 1196.3 30.00 429.4 214.0 205.9 203.6 1110.6 1180.8 1190.7 42.00 533.8 233.1 214.7 209.4 995.7 1150.7 1175.5 60.00 655.2 273.7 236.3 224.1 773.6 1074.4 1134.4 90.00 795.8 353.1 287.7 262.3 429.3 883.0 1017.5 130.00 913.7 453.0 365.1 326.6 168.2 596.5 802.5 200.00 1026.5 592.0 487.5 436.8 40.6 245.0 439.9 340.00 1118.9 776.4 665.7 607.7 21.2 44.2 102.6 500.00 1157.2 901.9 799.2 742.0 20.4 22.5 31.2 750.00 1179.3 1011.7 927.7 877.2 20.2 20.6 21.2 1000.0 1188.0 1071.7 1004.4 961.6 20.1 20.1 20.5 Л а бора т орн а я ра бот а 3 (2 ча с а ). О пре де ле н ие н а пра вле н ия, с корос т и и ха ра кт е ра движе н ия грун т овых вод с помощью ме т ода за ряже н н ого т е ла Д ля определения направления и скорости движ ения подземны х вод применяю т, как правило, метод заряж енного тела (М ЗТ ). В озмож но реш ение э той задачи и об ы чны ми методами, которы етреб у ю т нескольких скваж ин, одна из которы х слу ж ит длязапу скаиндикаторов, аостальны едляего у лавливания. Су щ ность метода заряж енного тела представляется следу ю щ им об разом. В скваж ину , вскры вш у ю водоносны й горизонт, опу скаетсяхорош о растворимая соль. П одземны й поток, растворяя соль, вы носит раствор по направлению своего движ ения. П оскольку солевой раствор отличается повы ш енной проводимостью , полож ение солевого ореола в пространстве мож ет б ы ть определено методом заряж енного тела. Д ля э того один из э лектродов питаю щ ей цепи опу скаю т в скваж ину на у ровень водоносного горизонта, второй э лектрод относят в б есконечность. Э лектрическое поле, создаваемоетоком, пропу скаемы м через э лектрод, располож енны й в скваж ине, изу чаетсянадневной поверхности. В э тих целях один измерительны й э лектрод (неподвиж ны й) располагается на поверхности земли в направлении, противополож ном предполагаемому направлению движ енияподземны х вод на расстоянии, равном 2-3-кратной глу б ине до водоносного горизонта. С помощ ью второго измерительного э лектрода на всех лу чах, ориентированны х под у глом 45° дру г относительно дру га, производятся поиски точек с потенциалом, равны м потенциалу неподвиж ного измерительного э лектрода. П еред зарядкой скваж ины солью вы полняется съемка э квипотенциальной линии, назы ваемой б азисной, которая в относительно однородны х породах б у дет б лизка по ф орме к окру ж ности с центром в у стье скваж ины . Е сли, спу стянекоторое времяпосле засолки скваж ины , повторить съемку , то ф орма изолинии изменится - из окру ж ности она превратится в

8

э ллипс, втяну ты й внаправлении движ енияподземны х вод. Со временем размер солевого ореола у величивается- передний его край движ етсясо скоростью , б лизкой к скорости движ ения подземны х вод. Соответственно изменяется полож ение середины длинной оси э квипотенциальной линии, причем скорость смещ енияточекравнаполовинескорости потокаподземны х вод, т.е. Vп =2· Vс м. (Vп - скорость потока; Vс м - скорость смещ енияточек изолиний). В еличинаVс м определяетсяпо наб лю дениям смещ енияэ квипотенциальны х линий надневной поверхности. О б раб отка полевы х данны х представляется в ф орме полевого ж у рнала. За да н ие . И спользу я данны е в таб лице 4, в соответствии с заданны м вариантом n, пересчитать значенияr встолб цах 2, 4, 7, 10, 13 по ф орму леr = r + 0,1· n. Рассчитать dr = ri – ri-1 и заполнить соответству ю щ у ю граф у в ж у рнале, затем, использу яполу ченны е резу льтаты , визу ализировать материалы в виде схемы смещ ений изолиний потенциала и азиму тального граф ика смещ ения изолиний (рис.1 и рис. 2). П роведякачественны й анализ построенны х схем и граф иков, дать об основание о характере и направлении движ ениягру нтовы х вод, после чего, по вы б ранному направлению , произвести расчет скорости движ ениягру нтовы х вод по ф орму ле: V=dr/dt, м/су т. П ри э том строится граф ик зависимости dr от dt, скорость рассчиты вается в метрах в су тки по той части граф ика, которая наименее градиентна.

сз

з

с r,м 8 6 4 2 0

юз

св 2,98 м/су т в юв

ю Рис.1. Схемасмещ ений изолиний потенциала

б ази сн ая 1а 2а 3я 4а я

9

0,6

dr,м

0,4

1а я2а 3я 4а я

0,2 0

с

св

в

0,2

ю в

ю

ю з

з

сз

0,4 0,6 0,8

Рис. 2. А зиму тальны й граф иксмещ енияизолиний. Т аб лица4

А зи Базис му т ная лу ч изоли ей ния R, м 1 2 С 9,84 СВ 9,83 В 9,82 Ю В 9,80 Ю 9,82 Ю -З 9,83 З 9,84 СЗ 9,85

1 - изолиния

t 3 1350 1354 1330 1334 1338 1342 1346

2 –изолиния

3 - изолиния

t r, dr, r, dr, t м м М м 4 5 6 7 8 9 47 11,4 15 12,45 1742 11,6 1551 12.75 1745 Н еп о д ви ж н ы й 11,5 1527 12,56 1727 11,1 1531 12,00 1730 10,3 1535 10,90 1733 10,8 1539 11,20 1736 11,0 1543 11,90 1739

4 - изолиния

t r, dr, м м 10 11 12 13,45 2014 13,85 2016 э л ект ро 13,58 2004 12.90 2006 11,50 2008 10,83 2010 12,80 2012

r, dr, м м 13 14 14,46 14,95 д 14,55 13,80 12,10 10,87 13,70

П римечание: э лектролит введен в 12 часов 10 мин, сила тока в цепи А В равна 10 mA.

10

Л а бора т орн а я ра бот а 4 (4 ча с а ). Пос т рое н ие пре ломляю щих гра н иц с пос обом t0(x) Д ля определения полож ения преломляю щ ей границы использу ется ф орму ла, по которой находят глу б ину залегания границы в лю б ой точке полезного у частка проф иля, т.е. интервала, на котором имею тся встречны е ветви у вязанны х во взаимны х точках годограф овпреломленны х волн: h = K· t0,

− V где: К = , 2 cos r s i t ( x ) и t (x)

t0

r =t

s (x) –[T - t (x)],

- времяпо прямому и об ратному годограф ам в лю б ой точке полезного у часткапроф иля, Т – взаимноевремя. Д лявы числениякоэ ф ф ициентаК необ ходимо знать средню ю скорость V в покры ваю щ ей толщ е и граничну ю скорость Vгв преломляю щ ей среде. Т огда sin i =

− V . V г

Знаяsin i, определяетсяcos i по ф орму ле: cos i =

1−sin 2 i .

Средняя скорость в покры ваю щ ей толщ е об ы чно определяется по данны м сейсмокаратаж аили методаотраж енны х волн, атакж еонамож ет б ы ть

11

определена по годограф ам прямы х волн, если находитсяпервая, самаяверхняя преломляю щ аяграница. П о у гловому коэ ф ф ициенту годограф ов прямы х волн определяется средняя скорость в первом слое:

V=

∆x . ∆t

Д ля дальнейш их

расчетов за V принимаетсясреднее ариф метическое из значений

V −V пу нктоввзры ва, т.е. V = 1 2 .

Vу

об оих

2

Граничная скорость вы числяется по наклону разностного годограф а, r s определяемого соотнош ением: tp(x) = t (x) + [T - t (x)]. П ри у глах наклона границы до 150 граничная скорость приб лиж енно равна у двоенной каж у щ ейся скорости, определяемой по разностному годограф у (Vp =

∆x ∆t

):

Vг≈ 2Vp.

p Чтоб ы определить граничну ю скорость полож ения преломляю щ ей границы , использу ю т граф ический прием построениялиний tp(x) и t0(x). Н а плоскости годограф а проводят пряму ю взаимного времени T (при

r различаю щ ихсяв пределах слу чайны х ош иб ок t вз

и

s tв з за Т

принимаю т

среднеезначение). Д алее, дляточек х1, х2, х3, . . ., вну три полезного у частка, измерителем

s t (x), т.е. меж ду

снимаю т разность ∆ t = T прямой Т и точками об ратного годограф а. Э ту разность сразу ж е отклады ваю т вверх (дляполу чениялинии tр) и вниз (длялинии to) от соответству ю щ их точекпрямого годограф а. Снимаязначениявремени с кривой t0(x) и использу явы численноепо V и Vг значение коэ ф ф ициента К , по ф орму ле H = K·t0, определяетсяглу б ина преломляю щ ей границы . Е еподписы ваю т над линией проф иляу каж дой точки. Расстояние меж ду точками вы б ираю т в зависимости от слож ности рельеф а границы (кривой годограф а) и треб у емой детальности построения. О б ы чно оно составляет 100-200 м. П реломляю щ у ю границу , строго говоря, следу ет находить как огиб аю щ у ю семейства окру ж ностей, проводимы х радиу сами h = K·t0(х) из соответству ю щ их точек пикетов проф иля. У читы вая, однако, что способ t0(x) являетсяприб лиж енны м и использу етсяпри неб ольш их у глах наклона границ (менее 150), допу стимо вы численны е значения глу б ины отклады вать по вертикали и проводить через полу ченны еточки у средняю щ у ю линию . За да н ие . В таб лицах 5, 6 приведены координаты точек встречны х (прямого и об ратного) линейны х годограф ов преломленны х волн,

12

соответству ю щ их криволинейной границе раздела, и координаты точек годограф овпрямой волны длядву х пу нктоввзры ва. Д анны едлявариантов n = 1 - 15 взять из таб лицы 5, при э том значенияt в столб цах 2, 3, 4. 6, 7, 9, 10, 11 пересчитать по ф орму ле t = t + 0.1· n. Д анны е длявариантов n = 15 - 30 взять из таб лицы 6, при э том значенияt в столб цах 2, 3, 4. 6, 7, 9, 10, 11 пересчитать по ф орму леt = t + 0.1· (n –15). Т реб у ется построить годограф ы прямы х и преломленны х волн, определить по годограф ам прямы х волн средню ю скорость V в покры ваю щ ей преломляю щ у ю границу среде, построить линию t0(x) и разностны й годограф tp(x), определить граничну ю скорость Vг в преломляю щ ем слое, построить преломляю щ у ю границу . П ри построении годограф ов использовать горизонтальны й масш таб : в 1 см – 0.2 км, вертикальны й масш таб : в 1 см – 0.02 сек. Резу льтат вы полнения раб оты представить в виде таб лицы расчетов и граф иков годограф ов волн, разностного годограф а, линии t0(x), сейсмического разрезапо проф илю . Т аб лица5 ПК

ПВ

ПВ

ПВ

ПК

ПВ

ПВ

ПК

ПВ

ПВ

ПВ

при-

42750

42750

51300

при-

42750

51300

при-

42750

51300

51300

б ора

t1

r t

r t

б ора

r t

r t

б ора

r t

t1

r t

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

42750

0.99

2.39

456

1.46

1.91

486

1.98

1.41

428

1.00

2.39

458

1.49

1.87

488

2.02

1.37

430

0.12

1.03

2.36

460

1.51

1.83

490

2.04

1.33

432

0.23

1.07

2.33

462

1.55

1.79

492

2.07

1.29

434

0.32

1.10

2.31

464

1.57

1.75

494

2.11

1.26

436

0.42

1.14

2.27

466

1.61

1.72

496

2.14

1.22

438

0.53

1.18

2.24

468

1.66

1.69

498

2.18

0.76

1.19

440

0.61

1.21

2.21

470

1.70

1.65

500

2.23

0.65

1.16

442

0.73

1.24

2.18

472

1.73

1.62

502

2.26

0.54

1.13

444

0.82

1.27

2.14

474

1.75

1.58

504

2.29

0.45

1.09

446

1.30

2.11

476

1.79

1.55

506

2.32

0.36

1.05

448

1.33

2.07

478

1.83

1.52

508

2.34

0.24

1.02

450

1.36

2.03

480

1.86

1.49

510

2.38

0.15

0.99

452

1.39

1.99

482

1.90

1.46

512

2.41

0.05

0.96

13

454

1.43

1.95

484

1.95

1.44

513

2.42

0.94 Т аб лица6

ПК

ПВ

ПВ

ПВ

ПК

ПВ

ПВ

ПК

ПВ

ПВ

ПВ

П ри-

49850

49850

57000

при-

49850

57000

при-

49850

57000

57000

Бора

t1

r t

r t

б ора

r t

r t

б ора

r t

t1

r t

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

49850

0.03

2.15

524

1.23

1.59

550

1.78

1.07

500

0.11

2.13

526

1.28

1.56

552

1.82

1.02

502

0.22

2.09

528

1.32

1.52

554

1.85

0.96

0.98

504

0.33

2.03

530

1.36

1.48

556

1.88

0.86

0.94

506

0.46

1.98

532

1.42

1.44

558

1.91

0.74

0.90

508

0.56

1.91

534

1.46

1.40

560

1.96

0.62

0.87

510

0.69

1.86

536

1.50

1.35

562

1.98

0.51

0.82

512

0.82

1.82

538

1.56

1.32

564

2.03

0.38

0.77

514

0.93

1.77

540

1.59

1.28

566

2.06

0.27

0.73

516

1.05

1.05

1.74

542

1.64

1.24

568

2.10

0.15

0.69

518

1.16

1.10

1.70

544

1.68

1.20

570

2.13

0.04

0.64

520

1.15

1.66

546

1.71

1.15

522

1.19

1.62

548

1.75

1.11

Л а бора т орн а я ра бот а 5 (4 ча с а ). Пос т рое н ие от ра жа ю ще йгра н ицы с пос обом за с е че к И сходны ми данны ми дляпостроенияразреза в методе отраж енны х волн слу ж ат годограф ы отраж енны х волн и сведенияо скорости распространения колеб аний в покры ваю щ ей толщ е. Способ засечек строго справедлив для однородны х сред, но приб лиж енно мож ет использоваться в районах, где развиты мощ ны е толщ и терригенны х отлож ений, средняяскорость в которы х непреры вно и плавно у величивается с глу б иной. В способ е засечек предполагается, что годограф у соответству ет плоская граница, поэ тому полож ение границы определяется полож ением так назы ваемого мнимого пу нкта взры ва – точкой зеркального отоб раж ения взры ва в отраж аю щ ей границе. Д ействительно, если имеем годограф Г, соответству ю щ ий плоской отраж аю щ ей границе R, залегаю щ ей на глу б ине H под пу нктом взры ва О , то мнимаяточка взры ва О *, исходяиз равенства прямоу гольны х треу гольников

14

*

О СD и O CD, О СЕ и О

− − СЕ , находитсянарасстояниях V t и V t2 1

*

от точек А и

− е в э тих точках времена отраж ений, аV - средняя

В , если t1 и t2 – наб лю денны скорость в покры ваю щ ей среде. Т аким об разом, мнимы й пу нкт взры ва совпадает с точкой пересеченияокру ж ностей, проведенны и r2 =

− V t2 из

− х радиу сами r1 = V t1

точек А и В . О траж аю щ ая площ адка б у дет леж ать на

перпендику ляре, проведенном через середину прямой, соединяю щ ей мниму ю и действительну ю точки взры ва.

t1

A _ V

t

t2

O

B

H

D

C E H

Г

x R

O* Д ляправильного определениямнимой точки делаю т об ы чно пять засечек (по центральной, дву м крайним точкам годограф аи дву м средним – налевой и правой ветвях). И з-за ош иб ок наб лю дений и неточного знания скорости распространения волн при пересечении радиу сов засечек об разу ется так назы ваемы й треу гольник невязок, и мниму ю точку взры ва вы б ираю т на глаз в центре треу гольника невязок. Е сли отраж аю щ аяграница не горизонтальная, а

− скорость V

с глу б иной меняется, то длягодограф ов, наб лю денны х насоседних

− V

пу нктах взры ва, средняя скорость до одной и той ж е границы б у дет различной. И спользование длякаж дого из годограф ов постоянного значения

− V , соответству ю

щ его времени t0 годограф а, разоб щ ит на разрезе площ адки от

15

у вязанны х во взаимны х точках годограф ов. Д ля изб еж ания э того и для об легчения тру доемкой операции нахож дения радиу сов использу ется специальны й граф ик, которы й рассчиты ваетсяна основании у становленного

− V

− V

для района закона распределения скорости с глу б иной = (Н ) и у читы ваетсязависимость радиу сов засечек от времени прихода отраж ений и расстояния точек наб лю дения от пу нкта взры ва. Граф ик радиу сов засечек рассчиты ваетсяпо ф орму лам: r=

x 2 + 4H 2

и t=

r − V (H )

В еличина радиу са – засечки снимаю тсяс граф ика по времени отраж ения и расстоянию взры в-прием. Е сли граф ик радиу сов-засечек не рассчитан, то использу ю т приб лиж енны й прием линейной интерполяции скорости вдоль проф иля: для скоррелированны х годограф ов во взаимны х точках принимаю т среднее значение меж ду значениями

− V

на соответству ю щ их пу нктах взры ва, а для

− V

средних точек каж дой ветви годограф а – среднее меж ду значениями на взаимной точкеи пу нктевзры ва. За да н ие . В таб лицах 7, 8 приведены координаты точек трех годограф ов отраж енны х волн, наб лю денны х по методике непреры вного продольного проф илирования на П етровской разведочной площ ади, а в таб лице 9 -

− кривой V (H )

длярайонараб от. координаты Д анны едлявариантовn = 1 - 15 взять из таб лиц 7, 9, при э том значенияt из таб лицы 7 в столб цах 3, 6, 9 пересчитать по ф орму ле t = t + 0.001·n, а

− значенияV

− − 9 в столб цах 2, 4, 6 пересчитать по ф орму ле V = V +

− значенияV

− − из таб лице9 встолб цах 2, 4, 6 пересчитать по ф орму леV = V + n..

из таб лицы 2n. Д анны едлявариантовn = 16 - 30 взять из таб лиц 8, 9, при э том значенияt в таб лице 8 в столб цах 3, 6, 9 пересчитать по ф орму ле t = t + 0.001·(n – 15), а

Т реб у ется: 1. П остроить годограф ы отраж енны х волн. М асш таб : в 1 см – 0.020 сек(вертикальны й) и в1 см –100 м (горизонтальны й) 2. П ересчитать криву ю

− V (H )

в криву ю

− V (t ) 0

и построить последню ю

в масш таб е: в 1 см – 0.040 сек (вертикальны й) и в 1 см – 100 м/сек (горизонтальны й). Ф орму лапересчета: t0 = 2H/V(H).

16

− V (t ) 0

3. П о кривой

и заданны

− м годограф ам определить значенияV

у

пу нктоввзры ва. 4. П олагаялинейное изменение скорости вдоль проф иля, найти значение

− V

длявзаимны х точек и средних точек об еих ветвей годограф ов. Н айденны е величины скоростей вы писать у соответству ю щ их точекнад линией проф иля. 5. Д ляназванны х пяти точек каж дого годограф а составить таб лицу по ф орме: П К взры ва

П К приб ора

− V

t

−

r=V t

6. П остроить сейсмический разрез вмасш таб е1:10000. О тчетны ематериалы : П о окончанию раб оты представляю тсяпостроенны ев у казанны х масш таб ах на миллиметровой б у маге годограф ы отраж енны х волн, сейсмический разрез,

− криваяV (t ) , атакж етаб лицавы 0

ПК

ПК

числениярадиу сов-засечек. Т аб лица7.

t, сек

взры ва приб ора

ПК

ПК

t, сек

взры ва приб ора

ПК

ПК

t, сек

взры ва приб ора

1

2

3

4

5

6

7

8

9

600

000

0.444

1200

600

0.495

1800

1200

0.548

050

0.424

650

0.478

1250

0.535

100

0.405

700

0.467

1300

0.525

150

0.387

750

0.453

1350

0.516

200

0.373

800

0.442

1400

0.507

250

0.360

850

0.434

1450

0.502

300

0.348

900

0.426

1500

0.496

350

0.341

950

0.420

1550

0.493

400

0.334

1000

0.416

1600

0.490

450

0.331

1050

0.415

1650

0.489

500

0.330

1100

0.415

1700

0.490

17

550

0.331

1150

0.416

1750

0.491

600

0.333

1200

0.418

1800

0.495

650

0.339

1250

0.424

1850

0.500

700

0.346

1300

0.431

1900

0.506

750

0.355

1350

0.439

1950

0.512

800

0.366

1400

0.448

2000

0.520

850

0.380

1450

0.459

2050

0.529

900

0.393

1500

0.469

2100

0.540

950

0.409

1550

0.483

2150

0.549

1000

0.424

1600

0.493

2200

0.560

1050

0.440

1650

0.507

2250

0.569

1100

0.457

1700

0.519

2300

0580

1150

0.478

1750

0.535

2350

0.591

1200

0.495

1800

0.548

2400

0.602

Т аб лица8. ПК

ПК

t, сек

взры ва приб ора

ПК

ПК

t, сек

взры ва приб ора

ПК

ПК

t, сек

взры ва приб ора

1

2

3

4

5

6

7

8

9

2400

1800

0.603

3000

2400

0.659

3600

3000

0.713

1850

0.594

2450

0.651

3050

0.707

1900

0.586

2500

0.645

3100

0.701

1950

0.579

2550

0.639

3150

0.697

2000

0.572

2600

0.633

3200

0.693

2050

0.568

2650

0.629

3250

0.691

2100

0.562

2700

0.626

3300

0.689

2150

0.561

2750

0.624

3350

0.688

2200

0.559

2800

0.623

3400

0.688

2250

0.559

2850

0.623

3450

0.689

18

2300

0.561

2900

0.625

3500

0.690

2350

0.562

2950

0.628

3550

0.692

2400

0.566

3000

0.631

3600

0.694

2450

0.570

3050

0.636

3650

0.699

2500

0.575

3100

0.641

3700

0.704

2550

0.581

3150

0.647

3750

0.709

2600

0.589

3200

0.653

3800

0.715

2650

0.595

3250

0.660

3850

0.721

2700

0.603

3300

0.666

3900

0.727

2750

0.612

3350

0.674

3950

0.734

2800

0.621

3400

0.681

4000

0.739

2850

0.631

3450

0.689

4050

0.747

2900

0.641

3500

0.696

4100

0754

2950

0.650

3550

0.704

4150

0.762

3000

0.659

3600

0.713

4200

0.770

Т аб лица9 H, м

V , м/сек

H, м

V , м/сек

H, м

V , м/сек

1

2

3

4

5

6

175

1670

575

2100

975

2425

225

1725

625

2145

1025

2455

275

1775

675

2200

1075

2490

325

1830

725

2240

1125

2515

375

1885

775

2280

1175

2535

425

1940

825

2325

1225

2560

475

2000

875

2360

1275

2585

525

2045

925

2395

1325

2615

−

−

−

19

Составители: Гру здевВ ладиславН иколаевич А нтоноваИ ринаЮ рьевна РедакторТ ихомироваО .А .