ГЛУБИННОЕ СЕЙСМИЧЕСКОЕ ПРОФИЛИРОВАНИЕ МЕТОДОМ

7. Е п и н а т ь о в а А . М . Ф и з и ч е с к и е о с н о в ы с е й с м и ч е с к и х м е т о д о в
р а з в е д к и . М . , И з д - в о М Г У , 1970. 104 с. с и л .
8. Е н и н а т ь е в а А . М . , К у ц е л к о
Э. Я . С е й с м и ч е с к и е в о л н ы
в реальных средах с малым градиентом скорости. — «Изв. А Н СССР. Сер.
Ф и з и к а З е м л и » , 1968, № 5, с . 2 0 — 3 6 с и л .
9. Е п и н а т ь е в а
А. М . , П о п о в а
О. Г. Сейсмические волны
в осадочных средах с больший вертикальным градиентом скорости. —«Гео­
ф и з и ч е с к и й с б о р н и к А Н У С С Р » , в ы п . 43. К и е в , « Н а у к о в а д у м к а » , 1 9 7 1 ,
с . 12—22 с и л .
10. К о р р е л я ц и о н н ы й
метод преломленных волн. М . , Изд-во
А Н С С С Р , 1959. 150 с . с и л . А в т . : Г . А . Г а м б у р ц е в , Ю . В . Р е з н и ч е н к о ,
И . С. Б е р з о н и д р .
11. П о г о н я й л о
Г. Г. Изучение волнового п о л я в скважине при
удаленных пунктах взрывов. — В к н . : Вопросы динамической теории рас­
п р о с т р а н е н и я с е й с м и ч е с к и х в о л н , в ы п . I X . Л . , « Н а у к а » , 1 9 6 8 , с. 213—243 с п л .
12. П о п о в а
О. Г. В л и я н и е о т р а ж е н н ы х в о л н н а кипематические
и дипамические особенности первых волн па вертикальном профиле — .
« В е с т н и к М Г У » , 1 9 7 3 , •№> 6, с . 104—108 с и л .
13. П о п о в а О . Г . И н т е р п р е т а ц и я м а т е р и а л о в в е р т и к а л ь н о г о с е й ­
смического профилирования п р и удаленных источниках возбуждения коле­
б а н и й . А в т о р е ф . д и с с . н а с о и с к . у ч . с т е н . к а н д . г е о л . - м и н . н а у к . М., 1974. 26 с .
14. Р а з в и т и е
физических основ сейсмического метода преломлен­
ных волн па базе экспериментальных исследований в Припятском прогибе.
Тезисы докладов Всесоюзной геофизической конференции, г. Л ь в о в , М . , и з д .
В И Э М С , с. 24—25. А в т . : А . М . Е п и н а т ь е в а , Е . И . Б а ю к , С. Г . В о л о с о в и д р .
15. Э к с п е р и м е н т а л ь н о е
изучение
анизотропии
скоростей
в о с а д о ч н ы х т о л щ а х . — « И з в . А Н С С С Р . С е р . Ф и з и к а З е м л и » , 1972, № 4,
с. 37—52 с и л . А в т . : А. М . Е п и н а т ь е в а , М . В . Н е в с к и й , Н . Ф . Ю х н и н ,
Т. В . Александрова.
16. Ю х н и н Н . Ф . , П а в л о в
А. А. П р е л о м л е н и е в о л н ы от слоев
с п о с т о я н н о й и п е р е м е н н о й с к о р о с т ь ю (по д а н н ы м м о д е л и р о в а н и я ) . М . ,
В И Н И Т И , д е п . Л° 4 8 8 3 — 7 2 , 1 9 7 2 , с . 1—11 с и л .
УДК
5 5 0 . 8 3 4 (26)
Л. И. КОГАН,
Я. П. МАЛОВИЦКИЙ,
Г. Б.
УДИНЦЕВ
Г Л У Б И Н Н О Е СЕЙСМИЧЕСКОЕ ПРОФИЛИРОВАНИЕ
МЕТОДОМ О Т Р А Ж Е Н Н Ы Х В О Л Н (ГСП — MOB)
П Р И ИССЛЕДОВАНИИ СТРОЕНИЯ ЗЕМНОЙ К О Р Ы ОКЕАНОВ
f И з у ч е н и е г л у б и н н о г о с т р о е н и я о к е а н о в и м о р е й сейсмическими
методами в с т у п а е т в н о в у ю с т а д и ю . Методом Г С З в ы я с н е н а п р и н ­
ц и п и а л ь н а я с т р у к т у р а земпой к о р ы и ф и з и ч е с к и е свойства о с н о в ­
н ы х ее с л о е в . О д н а к о т р е б о в а н и я к г е о л о г и ч е с к о й и н ф о р м а т и в н о с т и
г л у б и н н ы х с е й с м и ч е с к и х методов существенно в о з р о с л и , особенно
п р и и з у ч е п и и областей с р е з к о м е н я ю щ и м и с я н а к о р о т к и х р а с ­
с т о я н и я х с в о й с т в а м и среды (зона п р е д о к е а н а , островные д у г и
и г л у б о к о в о д н ы е ж е л о б а , с р е д и н н о - о к е а н и ч е с к и е х р е б т ы ) , где
необходимо н е п р е р ы в н о е п р о с л е ж и в а п и е и з м е п е н и я геометрии
и ф и з и ч е с к и х свойств г е о л о г и ч е с к и х г р а н и ц .
З а п р е щ е н и е п р и м е н е н и я н а море э н е р г о е м к и х б р и з а н т н ы х В В
и замена и х р а з л и ч н ы м и «невзрывными» и з л у ч а т е л я м и с р а в н и ­
тельно малой энергии потребовало создания новых аппаратурном е т о д и ч е с к и х п р и е м о в . В этих у с л о в и я х одним и з н а и б о л е е
71
п е р с п е к т и в н ы х н а п р а в л е н и й и з у ч е н и я г л у б и н н о г о с т р о е н и я дна мо­
рей и океанов я в л я е т с я р а з р а б о т к а методики н е п р е р ы в н о г о г л у б и н ­
ного сейсмического п р о ф и л и р о в а н и я M O B ( Г С П — M O B ) . В о з м о ж ­
ность в ы д е л е н и я о т р а ж е н н ы х в о л н от г л у б и н н ы х г р а н и ц земной
к о р ы (вплоть до г р а н и ц ы М о х о р о в и ч и ч а ) б ы л а п о к а з а н а Г. А. Г а м б у р ц е в ы м , 10. И . Г о д и н ь ш и и х с о т р у д н и к а м и п р и р а б о т а х в Сред­
ней А з и и . В о к е а н а х , где мощность земной к о р ы обычно з н а ч и ­
тельно меньше, а условия возбуждения и приема сейсмических
волн б л и з к и к и д е а л ь н ы м , выделение и н е н р е р ы в н о е п р о с л е ж и ­
в а н и е о т р а ж е н н ы х в о л н от г л у б и н н ы х г р а н и ц земной к о р ы н а и б о ­
лее п е р с п е к т и в н ы [4, 5 ] .
В д а н н о й статье и з л о ж е н ы теоретическое обоснование и а п н а ратурно-методические п р и е м ы , п р и в е д е н ы н е к о т о р ы е п р и м е р ы
применения ГСП—MOB в условиях океана.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ
ОБОСНОВАНИЕ
Суть метода г л у б и н н о г о п р о ф и л и р о в а н и я M O B з а к л ю ч а е т с я
в выделении и непрерывном прослеживании докритических волн,
о т р а ж е н н ы х от г л у б и н н ы х г р а н и ц р а з д е л а земной к о р ы , в п л о т ь до
п о в е р х н о с т и М о х о р о в и ч и ч а и в е р х н е й части м а н т и и З е м л и .
Д л я этого метода необходимо было создать теоретико-методиче­
с к и й и а п п а р а т у р н ы й к о м п л е к с , к о т о р ы й п о з в о л и л бы в ы д е л и т ь
к о г е р е н т н ы е с и г н а л ы от весьма г л у б и н н ы х г р а н и ц на в ы с о к о м
фоне р е г у л я р н ы х и с т о х а с т и ч е с к и х ш у м о в .
Возможности выделения и прослеживания глубинных границ
методом о т р а ж е н н ы х в о л н о п р е д е л я л и с ь способом м а т е м а т и ч е ­
ского м о д е л и р о в а н и я п р о ц е с с а р а с п р о с т р а н е н и я у п р у г и х к о л е б а ­
н и й в с р е д а х , а п п р о к с и м и р у ю щ и х а к у с т и ч е с к о е строение земной
к о р ы в р а з л и ч н ы х т е к т о н и ч е с к и х з о н а х М и р о в о г о о к е а н а (абис­
с а л ь н ы е в н а д и н ы , с р е д и н н о - о к е а н и ч е с к и е хребты и р и ф т ы , зона
п р е д о к е а н а , г л у б о к о в о д н ы е в н а д и н ы с мощными осадочными о б р а ­
з о в а н и я м и и д р . ) . И с х о д н ы е модели з а д а в а л и с ь п а основе у ж е
имеющихся данных морских геолого-геофизических исследований,
в к л ю ч а я г л у б о к о в о д н о е б у р е н и е [ 1 , 2, 8, 9, 12, 14J. Т е о р е т и ч е с к и е
сейсмограммы M O B р а с с ч и т ы в а л и с ь на ЭВМ нутом ч и с л е н н о г о
решения задачи о распространении нлоской гармонической волны
сквозь пачку тонких твердых квазиупругих слоев, залегающих
под слоем ж и д к о с т и [ 2 ] .
П р и выборе моделей были з а д а н ы с л е д у ю щ и е
начальные
у с л о в и я : а) в о л н ы р а с п р о с т р а н я ю т с я с г о р и з о н т а л ь н ы м и н а к л о н ­
н ы м падением; б) п о в е р х н о с т и р а в н ы х скоростей и р а в н ы х п л о т ­
ностей п л о с к и е и п а р а л л е л ь н ы е ; в) фропты в о л н п л о с к и е ; г) с о ­
с т а в л я ю щ и е г е о л о г и ч е с к и й р а з р е з слои т в е р д ы е , у п р у г и е , и х
д е ф о р м а ц и я п о д ч и н я е т с я з а к о н а м Г у к а ; д) в с л о я х с у щ е с т в у е т
п о г л о щ е н и е , л и н е й н о з а в и с я щ е е от частоты.
Ч и с л е н н о е решение з а д а ч и о р а с п р о с т р а п е н и и п л о с к о й г а р ­
монической в о л н ы в п а ч к е к в а з и у п р у г и х слоев под слоем ж и д -
кости п о з в о л я е т п о л у ч и т ь с п е к т р а л ь н у ю х а р а к т е р и с т и к у среды
U (/со) и п у т е м обратного п р е о б р а з о в а н и я Ф у р ь е в ы ч и с л и т ь
импульсную переходную характеристику, называемую импульс­
ной сейсмограммой U (t) д л я д в у м е р н о й слоистой модели с л ю б ы м
з а к о н о м р а с п р е д е л е н и я мощности слоев d (Z), п л о т н о с т и р (Z),
с к о р о с т и р а с п р о с т р а н е н и я п р о д о л ь н ы х vp (Z) и п о п е р е ч н ы х
vs (Z) в о л н , коэффициента п о г л о щ е н и я a (Z) и (Z — г л у б и н а ) .
В т а б л и ц е в качестве п р и м е р а п р и в е д е н ы а к у с т и ч е с к и е п а р а ­
метры модели земной к о р ы , отнесенной к зоне с р е д и н н о - о к е а н и ческого хребта н а у д а л е н и и 120—500 к м от рифтовой д о л и н ы [12,
13]. З н а ч е н и е коэффициента п о г л о щ е н и я а о с а д о ч н о й т о л щ и
преднамеренно завышено [ 1 ] . Н а рис. 1 показана п р и н я т а я д л я
расчета модель среды и с о о т в е т с т в у ю щ а я е й и м п у л ь с н а я с е й с м о ­
г р а м м а U (t). А н а л и з и р у я и м п у л ь с н у ю с е й с м о г р а м м у , отметим
с л е д у ю щ е е : а) д и н а м и ч е с к и й д и а п а з о н и м п у л ь с о в о т р а ж е н н ы х
в о л н н е п р е в ы ш а е т 40 д Б ; б) с п е к т р с и г н а л о в с у в е л и ч е н и е м в р е ­
мени н а т р а с с е с д в и г а е т с я в с т о р о н у н и з к и х частот, с о с т а в л я я н а
Акустические параметры обобщенной модели, принятой
для расчета импульсной
сейсмограммы
С:юй г р а н и ц ы
Номер
пласта
и , м/с
р
1\, м / с
р, Г / с и
3
й, м
'/., 1 / Л
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1500
1460
1580
1540
1640
1800
1900
2000
2100
0
730
790
760
800
900
1020
1170
1050
1,03
1,65
1,78
1,72
1,87
2,18
1,86
2,06
2,45
3700
3
3
3
2
10
20
10
10
0
1.2- Ю 4-104-10I -ю 1 - ю2.3- Ю 7-10-'
2,9-10-
9
10
И
12
4500
4700
5000
5500
2650
2500
2790
3060
2,6
2,51
2,76
2,82
300
500
500
560
7 -102,2-10"
5.0-10- =
6,8-10"
III
(океаниче­
ский)
13
14
6500
7000
3250
3500
3,2
3,3
2000
3486
з-ю2,5-10-5
Верхпяя
ман­
тия:
граница М
граница М
15
16
8000
8500
4000
4300
3,5
4,0
1000
8-10-°
8-10-6
Водная толща
I (осадочный)
II
г
2
1
2
2
2
3
1
2
3
2
3
д
П р и м е ч а н и е . М о д е л ь с о с т а в л е н а н а о с н о в а н и и д а н н ы х Д ж . ТОипга, Д ж . Ш о ­
ра, Р. Райта, И. П. Косминской, Н . К . Капустина, О. Г. Сорохтина, Д ж . ШаыуяэЛ ж . Найфа, Ч . Дрейка и др.
73
у р о в н е 0,7 от м а к с и м у м а в и п т е р в а л е в р е м е н п о с л е в с т у п л е н и я
о т р а ж е н и я от д н а 0,0—0,5 с и 12—12 Г ц ; 0,5—1,0 с и 4—11 Г ц ;
1,0—1,5 с и 4—8 Г ц ; 1 , 5 - 2 , 0 с и 3 - 6 Г ц ; 2 , 0 - 2 , 5 с и 6 - 1 1 Г ц ;
в) о т р а ж е н и я от г р а н и ц М и М ф и к с и р у ю т с я в и п т е р в а л е 2,4—
х
2
Р и с . 1 . М о д е л ь с р е д ы (а), и м п у л ь с н а я с е й с м о г р а м м а (б) и с п е к т р ы с и г н а л о в
(в) о т р а ж е н н ы х в о л н , в с т у п а ю щ и х в и н т е р в а л а х 0—0,5 с , 0 , 5 — 1 , 0 с , 1,0—
1,5 с , 1,5—2,0 с , 2 , 0 — 2 , 5 с п о с л е в с т у п л е н и я о т р а ж е н и я о т д н а .
А — амплитуда спектра
2,7 с п о с л е о т р а ж е н и я от д н а ; г) отношение
максимальных
а м п л и т у д с и г н а л о в , о т р а ж е н н ы х от д н а и от г р а н и ц М и М ,
с о с т а в л я е т соответственно 34,6 (31 д Б ) и 68,2 (37 д Б ) .
А н а л о г и ч н ы е выводы п о л у ч е н ы п р и а н а л и з е р а з л и ч н ы х моде­
л е й с т р о е н и я земной к о р ы . О д н а к о п р и б о л ь ш и х м о щ н о с т я х оса­
дочной т о л щ и и основных слоев р а з р е з а к о р ы в ц е л о м п р о и с х о д и т
х
74
2
р а с т я ж е н и е и м п у л ь с н о й сейсмограммы U (t) во в р е м е н и , у в е л и ч е ­
ние д и н а м и ч е с к о г о д и а п а з о н а и м п у л ь с о в о т р а ж е н н ы х волн до
60—80 д Б , д а л ь н е й ш е е смещение с п е к т р а в о л н , о т р а ж е н н ы х от
г л у б и н н ы х г р а н и ц , в о б л а с т я х н и з к и х частот (вплоть до единиц
г е р ц ) , в с т у п л е н и е о т р а ж е н и й от г р а н и ц M и М н а в р е м е н а х
4—6 с и более п о с л е в с т у п л е н и я о т р а ж е н и я от д н а . Весьма с у щ е ­
с т в е н н у ю р о л ь н а ч и н а ю т и г р а т ь м н о г о к р а т н ы е в о л н ы в водном с л о е ,
к о г д а временной и н т е р в а л м е ж д у вступлением о т р а ж е н и я от д н а
и г р а н и ц М ( М ) меньше двойного времени пробега с е й с м и ч е ­
ского и м п у л ь с а в водном слое.
И м п у л ь с н а я сейсмограмма U (t) зависит и с к л ю ч и т е л ь н о от
а к у с т и ч е с к и х п а р а м е т р о в модели и не учитывает в л и я н и я т а к и х
факторов, к а к импульсные характеристики источника упругих
в о л н Р (t) и п р и е м н о - р е г и с т р и р у ю щ е г о к а н а л а / (t), которые
имеют существенное значение п р и ф о р м и р о в а н и и р е а л ь н о й сейс­
мограммы. Более близкую к реальным записям импульсную
сейсмограмму можно получить путем свертки
t
х
2
2
U{t)*P (t)*I(t) =
Y(t).
Результаты такой операции в случае применения пневмоист о ч н и к а П И - 1 (объем 3,5 л , г л у б и н а п о г р у ж е н и я 7 м), обычной
п ь е з о с о й с м о г р а ф н о й «косы» M O B , сейсмической станции типа
« П о и с к — М О В » п о к а з ы в а ю т , ч т о в д а н н о м с л у ч а е з н а ч е н и я Р (t)
и / (i) не я в л я ю т с я о п т и м а л ь н ы м и . Это о б у с л о в л и в а е т у м е н ь ш е ­
ние а м п л и т у д о т р а ж е н н ы х с и г н а л о в по с р а в н е н и ю с т е о р е т и ч е с к и
м а к с и м а л ь н ы м и з н а ч е н и я м и д л я г р а н и ц ы М, в 43,4 р а з а (—32,8 д Б ) ,
д л я г р а н и ц ы М — в 52,7 р а з а (—34,5 д Б ) .
В ы п о л н е н н ы е и с с л е д о в а н и я п о з в о л я ю т с д е л а т ь следующие
в ы в о д ы : 1) выделение и п р о с л е ж и в а н и е д о к р и т и ч е с к и х о т р а ж е н ­
н ы х в о л н от г л у б и п н ы х г р а н и ц р а з д е л а в океане осуществимо
и м е ю щ и м и с я т е х н и ч е с к и м и средствами; 2) подбор п а р а м е т р о в
( и м п у л ь с н а я х а р а к т е р и с т и к а ) источника у п р у г и х в о л н и сейсми­
ческого к а н а л а и г р а е т первостепенную р о л ь п р и р е ш е н и и этой
з а д а ч и ; 3) н а и л у ч ш и е у с л о в и я п р о с л е ж и в а н и я г л у б и п н ы х г р а н и ц
о б е с п е ч и в а ю т с я п р и согласованности и м п у л ь с а в о з б у ж д е н и я ,
импульсной реакции приемо-регистрирующего канала и импульс­
н о й р е а к ц и и среды.
В с л у ч а е с р е д и ш ю - о к е а н и ч е с к о г о хребта выделение и п р о с л е ­
ж и в а н и е о т р а ж е н н ы х в о л н в п л о т ь до г р а н и ц M и Иг д л я иден­
т и ч н ы х т р а с с энергетически в о з м о ж н ы п р и у с л о в и и , что м а к с и ­
м у м частотной х а р а к т е р и с т и к и и з л у ч а е м о г о и м п у л ь с а будет в и н ­
т е р в а л е 4—18 Гц, мощность и с т о ч н и к а у п р у г и х в о л н обеспечи­
вает у р о в е н ь с и г н а л о в не менее 40 д Б в и н т е р в а л е 2,5—3,0 с
п о с л е о т р а ж е н и я от д н а п о с р а в н е н и ю с а м п л и т у д о й донного отра­
ж е н и я п р и соотношении с и г н а л / ш у м не меньше 5 д Б , а д и н а м и ­
ч е с к и й д и а п а з о н п р и е м о - р е г и с т р и р у ю щ е г о к а н а л а составляет не
менее 60 д Б п р и частотном д и а п а з о н е 3—20 Г ц .
2
t
75
О п и с а н н ы е р е з у л ь т а т ы п о л у ч е н ы без учета ш у м о в р а з л и ч н о г о
п р о и с х о ж д е н и я у (t).
В д а л ь н е й ш е м п р и р а з р а б о т к е методики и т е х н и к и Г С П — M O B
п р е д п о л а г а л о с ь , что модель сейсмической т р а с с ы Y (t) описы­
вается соотношением
Y(f).^[U(t)*P(t)
+ y(t)]*I(t),
(1)
в с в я з и с чем Y (t) может быть р а з д е л е н а н а к о г е р е н т н ы е у (t)
и н е к о г е р е н т н ы е a (t) с о с т а в л я ю щ и е :
Y(t)
МЕТОДИКА
, y{t) . a(t).
И ТЕХНИКА
(2)
:
ГСП
MOB
П р о в е д е н н ы й а н а л и з п о з в о л и л с ф о р м у л и р о в а т ь основные т р е ­
б о в а н и я к а п п а р а т у р е , методике и т е х н и к е Г С П — M O B .
И д е а л ь н ы м и с т о ч н и к о м , к о т о р ы й обеспечивает в о з б у ж д е н и е
у п р у г и х к о л е б а н и й в воде в з а д а н н о м частотном д и а п а з о н е (3—
20 Гц) и с необходимой и н т е н с и в н о с т ь ю , я в л я е т с я п о д р ы в з а р я д а
т в е р д ы х В В н а о п т и м а л ь п о й г л у б и н е . О д н а к о это не отвечает т р е ­
б о в а н и я м с о х р а н е н и я б и о л о г и ч е с к о й среды, поэтому необходимо
и з ы с к и в а т ь безопасные д л я и х т и о ф а у н ы , но достаточно эффектив­
ные и с т о ч н и к и у п р у г и х в о л н . П н е в м а т и ч е с к и й и с т о ч н и к с к а м е ­
рой б о л ь ш о г о объема (100—150 л ) и р а б о ч и м д а в л е н и е м 150 к г с / с м
п р и г л у б и н е п о г р у ж е н и я 50—60 м обладает достаточной мощностью
и н е о б х о д и м ы м с п е к т р о м частот и з л у ч е н и я д л я р е ш е н и я п о с т а в л е н ­
ной з а д а ч и [ 1 5 ] . Однако и с п о л ь з о в а н и е т а к и х е м к и х к а м е р п о к а
з а т р у д н е н о по т е х н и ч е с к и м п р и ч и н а м .
Н а п е р в о м этапе р а з р а б о т к и Г С П — M O B б ы л и п р и м е н е н ы д в а
н н е в м о и с т о ч н и к а П И - 1 (объем 7 л) п р и г л у б и н е п о г р у ж е н и я 18—
25 м и рабочем д а в л е н и и до 150 к г с / с м [15]. И с п о л ь з о в а н и е г р у п ­
пового и с т о ч н и к а и з д в у х к а м е р П И - 1 обеспечило в о з б у ж д е н и е
у п р у г и х в о л н в д и а п а з о н е частот 10—18 Г ц с и н т е н с и в н о с т ь ю ,
достаточной д л я п о л у ч е н и я о т р а ж е н н ы х в о л н в и н т е р в а л е до
3—4 с после о т р а ж е н и я от д н а с повышением с и г н а л а н а д ш у м а м и
не менее 5 д Б .
Н а и б о л ь ш е е р а с п р о с т р а н е н и е п р и м о р с к и х сейсмических и с ­
с л е д о в а н и я х в СССР п о л у ч и л и обычные ш л а н г о в ы е м а с л о н а п о л ненные п р и е м н ы е устройства («косы»).
У ч и т ы в а я особые т р е б о в а н и я Г С П — M O B , в качестве базовой
к о н с т р у к ц и и п а п е р в о м этапе р а з р а б о т к и б ы л а и с п о л ь з о в а н а
с е к ц и я д л и п о й 100 м, с о с т о я щ а я и з 81 в и б р о у с т о й ч и в о г о п ь е з о к е р а м и ч е с к о г о н р и е м н и к а , с о б р а н н ы х по т р е у г о л ь н о й г р у п п е
( 1 , 2, 3, . . ., 7, 8, 9, 8, 7,
2, 1) и с о г л а с о в а н н ы х со входом
р е г и с т р и р у ю щ е г о т р а к т а с п о м о щ ь ю эмиттерного п о в т о р и т е л я .
Это обеспечило ч у в с т в и т е л ь п о с т ь г р у п п ы не н и ж е 10—14 м к В / м к б а р
ii рабочем д и а п а з о н е частот 5—200 Г ц , с н и з и л о у р о в е н ь шумов н а
входе р е г и с т р и р у ю щ е г о т р а к т а до 5 —10 м к В п р и с к о р о с т и б у к с и 2
2
7в
ровки «косы» до 8 к м / ч . О б щ а я д л и н а рабочей части п р и е м н о й
у с т а н о в к и с о с т а в л я л а 1200 м (12 секций) с у д а л е н и е м п е р в о й
р е г и с т р и р у ю щ е й с е к ц и и от судна н а 300 м, что п р и и н т е р в а л е
в о з б у ж д е н и я у п р у г и х в о л н 25—50 м п р а к т и ч е с к и обеспечило
н е п р е р ы в н о с т ь п р о с л е ж и в а н и я г л у б и н н ы х г р а н и ц и 12—24-крат­
ное п е р е к р ы т и е п о способу общей г л у б и н н о й т о ч к и .
Д л я о с у щ е с т в л е н и я а с и н х р о н н о г о н а к о п л е н и я сейсмических
с и г н а л о в и с п о л ь з у е т с я одна и л и две идентичные 1500-метровые
п р и е м н ы е у с т а н о в к и , б у к с и р у е м ы е в толще воды п а г л у б и н е 15—
20 м п а р а л л е л ь н о н а р а с с т о я н и и до 200 м д р у г от д р у г а .
Р е г и с т р и р у ю щ а я система Г С П — M O B я в л я е т с я частью борто­
вой а в т о м а т и з и р о в а н н о й системы сбора д а н н ы х д л я м о р с к и х
г е о ф и з и ч е с к и х и с с л е д о в а н и й «Град» [ 7 ] . С в ы х о д а пьезосейсмог р а ф п о й у с т а н о в к и с и г н а л ы сейсмических к о л е б а н и й п о д а ю т с я
на в х о д у с и л и т е л е й сейсмостапций ССЦ-2(3) и « П о и с к - К М П В » ,
р е г и с т р и р у ю т с я в полосе частот 3—125 Г ц в д и н а м и ч е с к о м д и а п а ­
зоне 80 д Б в формате и н а м а г н и т н о м носителе ЭВМ «Минск-32»
и л и Е С . П а р а л л е л ь н о с р е г и с т р а ц и е й в ц и ф р о в о й форме н а Н М Л
первичные данные через усилители «Поиск-КМПВ» подаются на
вход а с и н х р о н н о г о н а к о п и т е л я ( к о р р е л я т о р а СКС-9-62) В . С. В о ю ц к о г о [3, 10]. К о р р е л я ц и о н н о е н а к а п л и в а н и е п о з в о л я е т на 10—
15 д Б и более с н и з и т ь у р о в е н ь стохастических п о м е х , в о з н и к а ю щ и х
п р и б у к с и р о в к е п р и е м н о г о у с т р о й с т в а . Одновременно с э к с п р е с с записью н а р у л о н н о м носителе п р о и з в о д и т с я р е г и с т р а ц и я у р о в н я
сейсмических с и г н а л о в н а Н - 1 1 0 , что в с о в о к у п н о с т и п о з в о л я е т
к о н т р о л и р о в а т ь качество и г л у б и н у и с с л е д о в а н и я Г С П — M O B
непосредственно в процессе п р о в е д е н и я работ.
Выполнение ГСП—MOB осуществляется по профилям при не­
п р е р ы в н о м д в и ж е н и и судна со скоростью 5—12 к м / ч . И н т е р в а л
в о з б у ж д е н и я к о л е б а н и й о п р е д е л я е т с я необходимой д л я р е а л и з а ­
ц и и способа О Г Т п л о т н о с т ь ю н а б л ю д е н и й и с о с т а в л я е т обычно
25—50 м (т. е. ч е р е з 10—20 с ) . П р и определении р а с с т о я н и й и с ­
п о л ь з у ю т с я п о к а з а т е л и л а г а и и м е ю щ и х с я п а б о р т у судна р а д и о ­
н а в и г а ц и о н н ы х систем, данные к о т о р ы х д л я п о с л е д у ю щ е й обра­
б о т к и т а к ж е р е г и с т р и р у ю т с я системой «Град». К о н т р о л ь к а ч е ­
ства з а п и с е й и достигнутой г л у б и н ы и с с л е д о в а н и й , а т а к ж е п р и ­
н я т и я р е ш е н и й по о п т и м и з а ц и и эксперимента о с у щ е с т в л я е т с я н а
основе а н а л и з а э к с п р е с с - р а з р е з а и записей у р о в н я с и г н а л о в .
Р а б о т ы Г С П — M O B могут в ы п о л н я т ь с я к р у г л о с у т о ч н о , п р о и з в о ­
д и т е л ь н о с т ь и х достигает 220—350 к м п р о ф и л е й в с у т к и .
ОБРАБОТКА ПЕРВИЧНЫХ
ДАННЫХ
Экспресс-обработка ГСП—MOB выполняется п а борту судна
в а н а л о г о в о й форме в р е а л ь н о м масштабе в р е м е п и . У с и л е н н ы е
и о т ф и л ь т р о в а н н ы е в п о л о с а х 5—18 и 8—22 Г ц сейсмические
с и г н а л ы с в ы х о д а сейсмических у с и л и т е л е й п о д а ю т с я н а вход к о р ­
р е л я т о р а СКС-9 — 62, где о с у щ е с т в л я е т с я и х а с и н х р о н н о е и а к а п л н —п
I I
л а н и е 13, 10]. Этот метод основан на и с п о л ь з о в а н и и р а з л и ч и я
между функциями взаимной корреляции когерентных сигналов
и н е к о т о р ы х помех, в о з н и к а ю щ и х н р и б у к с и р о в к е приемного
устройства в водной т о л щ е . Известно [ 3 ] , что ф у н к ц и я в з а и м н о й
к о р р е л я ц и и н е к о г е р е н т н ы х процессов р а в н а н у л ю , а н р и и н т е г ­
р и р о в а н и и в к о н е ч н ы х п р е д е л а х стремится к н у л ю .
Е с л и п р е д с т а в и т ь с и г н а л ы на выходе д в у х к а н а л о в «косы»
в виде
Yj(t) - ^ ( 0 . я С ) .
Y
(1)----у«(1)
2
\
b(t),
где Vi (t) и у (I) — р е г у л я р н ы е когерентные с и г н а л ы , a a (t)
и b (t) — некогерептные ш у м ы , то ф у н к ц и я в з а и м н о й к о р р е л я ­
ции процессов Y (t) и Y
(t)
2
1
2
Яу>Уш(*)~-У1У)У2(1-г*).
(3)
В е л и ч и н а ф у н к ц и и в з а и м н о й к о р р е л я ц и и с и г н а л о в на выходе
к о р р е л я т о р а будет о п р е д е л я т ь с я и с к л ю ч и т е л ь н о у р о в н е м и сдви­
гом ф а з р е г у л я р н ы х с и г н а л о в о т р а ж е н н ы х и п р е л о м л е н н ы х в о л н ,
тогда к а к некогерептные с и г п а л ы будут п о д а в л я т ь с я и с т р е м и т ь с я
к н у л ю п р и и н т е г р и р о в а н и и в достаточных к о н е ч н ы х п р е д е л а х .
К о н с т р у к ц и я к о р р е л я т о р а GKC-9-62 п о з в о л я е т в а н а л о г о в о й
форме в ы ч и с л и т ь значение ф у н к ц и и в з а и м н о й к о р р е л я ц и и по
п а р н о д л я д в у х и л и ч е т ы р е х к а н а л о в с в ы д а ч е й р е з у л ь т а т а в виде
^ ( т ) ^ | # , ^ ( т ) .
*
(4)
Следовательно, в н а ш е м с л у ч а е в ф о р м и р о в а н и и р е з у л ь т и р у ­
ю щ е й т р а с с ы i?x (т) могут и с п о л ь з о в а т ь с я до 12 в х о д н ы х т р а с с .
Р е ж и м р а б о т ы к о р р е л я т о р а [число т р а с с д л я расчета к о р р е л я ­
ц и о н н о й ф у н к ц и и Rv (т), ч и с л о к о р р е л я ц и о н н ы х т р а с с д л я ф о р ­
м и р о в а н и я с и г н а л а с у м м а - т р а с с ы на выходе к о р р е л я т о р а , и н ­
тервал интегрирования и др.] выбирается исходя из ожидаемого
(расчетного) временного сдвига к о г е р е н т н ы х с и г н а л о в м е ж д у
к а н а л а м и и д и а п а з о н а р е г и с т р и р у е м ы х частот. С у в е л и ч е н и е м
г л у б и н ы з а л е г а н и я г р а н и ц и уменьшением частоты р е г и с т р и р у е ­
мых с и г н а л о в число т р а с с , у ч а с т в у ю щ и х в ф о р м и р о в а н и и трассы
Rz (т), может у в е л и ч и в а т ь с я до 12.
Опыт п о к а з ы в а е т , что и с п о л ь з о в а н и е к о р р е л я т о р а СКС-9-62
д а ж е в двухканальпом режиме позволяет снизить уровень шумов
па 10—15 д Б . Сигнал с у м м а - т р а с с ы с в ы х о д а к о р р е л я т о р а п о ­
д а е т с я н а р у л о н н ы й н о с и т е л ь и л и д р у г о й п о с т р о и т е л ь и отобра­
ж а е т с я способом п е р е м е н н о й п л о т н о с т и и л и п е р е м е н н о й ш и р и н ы .
78
Р е г и с т р а т о р у р о в н я с и г н а л о в типа Н-110 т а к ж е
аналоговым прибором, вычисляющим величину
является
-t
§y(t)dt
Z
(0 = 20 log
(5>
где L (t) — р е з у л ь т и р у ю щ и й с и г н а л на в ы х о д е ; у (t) — с и г н а л
на в х о д е ; U — а м п л и т у д а опорного с и г н а л а .
З а п и с и Н - 1 1 0 п о з в о л я ю т количественно оценить у р о в е н ь с и г ­
н а л а и ш у м а , соотношение с и г н а л / ш у м на е д и н и ч н ы х т р а с с а х
и на в ы х о д е к а н а л а а н а л о г о в о й э к с п р е с с - о б р а б о т к и .
С у м м а р н а я п л о т н о с т ь и н ф о р м а ц и о н н о г о п о т о к а п р и исследо­
в а н и я х Г С П — M O B достигает 10 бит/с. И с х о д я и з основных
ц е л е й о п е р а т и в н о й обработки ( к о н т р о л ь эффективности и о п т и ­
м и з а ц и я у с л о в и й п р о в е д е н и я ГСП) и в о з м о ж н о с т е й с о в р е м е н н ы х
с у д о в ы х в ы ч и с л и т е л ь н ы х ц е н т р о в (ВЦ) п р и о б р а б о т к е п е р в и ч н ы х
д а н н ы х на б о р т у судна необходимо в ы п о л н и т ь с л е д у ю щ и е п р о ­
ц е д у р ы : 1) д е м у л ь т и п л е к с и р о в а н и е , м а с ш т а б и р о в а н и е , р е д а к ц и ю
т р а с с ; 2) с п е к т р а л ь н ы й а н а л и з с и г н а л о в и ш у м о в , в том ч и с л е
и м п у л ь с а в о з б у ж д е н и я у п р у г и х в о л н ; 3) расчет а в т о - и к р о с с - к о р р е л о г р а м м ; 4) о б р а т н у ю и п о л о с о в у ю ф и л ь т р а ц и ю ; 5) автомати­
ч е с к у ю р е г у л и р о в к у а м п л и т у д ; 6) в ы б о р к у к р о с с - к о р р е л я ц и о н ­
н ы х т р а с с в п о р я д о к О Г Т ; 7) п е р е б о р скоростей О Г Т ; 8) расчет
г р а ф и к а с р е д н и х скоростей у (t) и к и н е м а т и ч е с к и х п о п р а в о к ;
9) с у м м и р о в а н и е О Г Т ; 10) с к о л ь з я щ е е с у м м и р о в а н и е ; 11) Д - п р е о б р а з о в а н и я в э к с т р е м а л ь н о й области; 12) п о с т р о е н и е р а з р е з о в
в масштабе времени и глубины.
Из известных
ЭВМ необходимым т р е б о в а н и я м
отвечают
«Минск-32», Е С - 1 0 1 0 , GS 1703, Nova-800, Р Д Р 1 1 / 1 5 п р и соответ­
с т в у ю щ е й к о н ф и г у р а ц и и ЭВМ [7, 11].
В ы ч и с л и т е л ь н ы й к о м п л е к с п а базе ЭВМ «Минск-32» р е а л и з о в а н
в Г е л е н д ж и к с к о м отделении В Н И И М О Р Г Е О в 1970—1973 гг.
Серьезным р е з е р в о м , п о з в о л я ю щ и м снизить т р е б о в а н и я к в ы ч и с л и ­
т е л ь н о м у к о м п л е к с у д л я о п е р а т и в н о й о б р а б о т к и на б о р т у с у д н а ,
является оптимизация кодирования первичных данных (напри­
м е р , э к с т р е м и р о в а н и е — о б р а б о т к а на ЭВМ т о л ь к о э к с т р е м а л ь н ы х
значений).
П р и о к о н ч а т е л ь н о й обработке д а н н ы х Г С П — M O B в у с л о в и я х
б е р е г о в ы х с п е ц и а л и з и р о в а н н ы х в ы ч и с л и т е л ь н ы х ц е н т р о в могут
быть п о в т о р е н ы на более в ы с о к о м у р о в н е (с н а и б о л ь ш е й точностью
подбора п а р а м е т р о в ) п р о ц е д у р ы о п е р а т и в н о й о б р а б о т к и , если
непосредственно в с у д о в ы х у с л о в и я х н е у д а л о с ь д о б и т ь с я ж е л а е ­
мого р е з у л ь т а т а . О д н а к о о с н о в н а я ц е л ь о б р а б о т к и д а н н ы х Г С П —
MOB па береговых В Ц — получение площадных характеристик
г л у б и н н о г о с т р о е н и я земной к о р ы п у т е м р е ш е н и я о б р а т н ы х к и н е ­
матических и динамических задач морской сейсморазведки с вы­
дачей к а р т п л о щ а д н о г о р а с п р е д е л е н и я а к у с т и ч е с к и х параметров,.
0
5
с р
79
с о п о с т а в л е н и е д а н н ы х Г С П — M O B с д а н н ы м и Ы С П , ГСЗ и д р у г и х
г е о ф и з и ч е с к и х методов (электрометрии, м а г н и т о м е т р и и , г р а в и ­
м е т р и и , термометрии) с п о л у ч е н и е м на выходе в к о н е ч н о м счете
н а и б о л е е в е р о я т н о й модели исследуемого объекта — р а з р е з а зем­
ной к о р ы .
НЕКОТОРЫЕ
РЕЗУЛЬТАТЫ
ПРИМЕНЕНИЯ
Г С П — MOiS
В качестве п р и м е р а п р и м е н е н и я методики Г С П — M O B рассмот­
рим основные данные п о у ч а с т к у п р о т я ж е н н о с т ь ю 150 к м , п р о ­
л о ж е н н о м у в н а п р а в л е н и и С В — Ю З и о т р а б о т а н н о м у п о рассмот­
ренной методике в э к в а т о р и а л ь н о й зоне ц е н т р а л ь н о й части Сред и н н о - А т л а н т и ч е с к о г о х р е б т а ( р и с . 2). П р и обработке па ЭВМ
б ы л и в ы п о л н е н ы п е р е ч и с л е н н ы е выше п р о ц е д у р ы , на выходе б ы л
п о л у ч е н временной р а з р е з 12-кратного п е р е к р ы т и я О Г Т с а с и н ­
хронным двухканальным накопителем сигналов. Д л я определения
г р а ф и к а у (t) и п л а с т о в ы х скоростей о с у щ е с т в л е н ы п е р е б о р ы
по 12—15 п о с т о я н н ы м з н а ч е н и я м скоростей. В р е з у л ь т а т е о б р а ­
б о т к и п о с т р о е н н е п р е р ы в н ы й р а з р е з земной к о р ы в п л о т ь до
в е р х о в м а н т и и , определены средние и п л а с т о в ы е с к о р о с т и р а с ­
пространения колебаний в основных слоях, вычислены спектраль­
ные х а р а к т е р и с т и к и с и г н а л о в в зависимости от времени их в с т у п ­
л е н и я и акустические жесткости пород.
Г л у б и н а м о р я вдоль л и н и и исследованного п р о ф и л я и з м е ­
н я е т с я от 3400 м ( П К 117) до 4860 м ( П К 45, 0, 100) п р и с р е д н е й
г л у б и н е п о р я д к а 4500 м. Д н о н е р о в н о е , в ы д е л я ю т с я л о к а л ь н ы е
п о д н я т и я и н о н и ж е н и я а м п л и т у д о й до —1100 и —400 м. Н а под­
н я т и я х д н о с л о ж е н о п л о т н ы м и породами с а к у с т и ч е с к о й жест­
костью pv — 7—12 к г / м - с , тогда к а к в п а д и н ы з а п о л н е н ы р ы х ­
л ы м и о с а д к а м и с pvp -= 3,8—6,5 к г / м - с . Р е г у л я р н а я з а п и с ь
о т р а ж е н н ы х в о л н под дном 4—5 с, ч т о соответствует г л у б и н е
о с в е щ е н и я р а з р е з а до 14 к м . Н а р а з р е з е удается в ы д е л и т ь н е ­
с к о л ь к о слоев по общему х а р а к т е р у сейсмической в ы р а ж е н н о с т и
и з н а ч е н и я м скоростей р а с п р о с т р а н е н и я у п р у г и х в о л н .
Слой I р а с п р о с т р а н е н т о л ь к о в п о н и ж е н и я х р е л ь е ф а д н а
и отмечается в ы д е р ж а н н о й в н у т р е н н е й слоистостью, с п о к о й н ы м
з а л е г а н и е м и н и з к и м и з н а ч е н и я м и п л а с т о в о й скорости (1,72—
2,05 к м / с ) . Это п о з в о л я е т отнести слой I к р ы х л ы м о с а д к а м о к е а н а ,
мощность к о т о р ы х достигает 600 м, с о с т а в л я я обычно 300—400 м.
П о д о ш в а этого с л о я н е р о в н а я . Н е к о т о р ы е особенности сейсми­
ч е с к и х з а п и с е й дают в о з м о ж н о с т ь п р е д п о л о ж и т ь , ч т о в составе
слоя I па ряде участков, кроме верхних рыхлых осадков, присут­
ствуют к о н с о л и д и р о в а н н ы е п о р о д ы , в ы п о л н я ю щ и е э р о з и о н н о - т е к т о н и ч е с к и е п о н и ж е п и я к о р е н н о г о л о ж а и я в л я ю щ и е с я более
с р
1
2
P
2
1
Акустическая жесткость пород р v
определена по коэффициентам
о т р а ж е п н я от д н а , р а с с ч и т а н н ы м п о отношепи»' уровней с и г п а л о в много­
кратно-отраженных волн на записях Н-110 [6].
p
80
Рис.
2.
Примеры
обработки
на
ЭВМ
«Минск-32» записей ГСП — M O B , зарегист­
р и р о в а н н ы х системой «Град».
а — спектральные характеристики сигналов отра­
ж е н н ы х в о л н ; б — г р а ф и к з а в и с и м о с т и pop (()
д л я пород слоев I I и I I I ; е — р а з р е з в масштабе
времени на одном и з участков при 12-кратном
перекрытии ОГТ с асинхронным накапливанием
сигналов; г — скоростные характеристики раз­
реза — графики и ( 0 и v
(О
с р
n j l
д р е в н и м и осадочными о б р а з о в а н и я м и о к е а н а ( н и ж н и й э т а ж о с а д ­
ков).
Слой I I отчетливо в ы д е л я е т с я м е ж д у подошвой осадков ( и л и
дном па у ч а с т к а х и х отсутствия) и в т о р ы м о т р а ж а ю щ и м г о р и з о н ­
том, к в т о р ы й почти повсеместно п р о с л е ж и в а е т с я в и н т е р в а л е
в р е м е н и 6—8 с. Это в общем п е о д н о р о д н а я с р е д а , п л а с т о в а я с к о ­
рость р а с п р о с т р а н е п и я к о л е б а н и й в ее в е р х н е й части с о с т а в л я е т
о,30—4,36 к м / с , а в н и ж н е й 5,4—6,07 к м / с . О б щ а я м о щ н о с т ь
второго с л о я к о л е б л е т с я от 1,80 до 3,65 к м , о д н а к о в п р е д е л а х
н а и б о л е е в ы д е р ж а н н ы х у ч а с т к о в спокойного з а л е г а н и я п р е о б л а ­
дает мощность 2,2—2,5 к м . Х а р а к т е р н о , ч т о м а к с и м а л ь н ы е м о щ ­
ности п р и у р о ч е н ы к в ы с т у п а м д п а , где в т о р о й слой о б н а ж а е т с я ,
минимальные — к депрессионным участкам рельефа, заполнен­
ным осадками. Внутри слоя I I выделяются невыдержанные отра­
ж а ю щ и е г р а н и ц ы , к о т о р ы е р а з д е л я ю т его н а л и н з о в и д н ы е т е л а
мощностью до п е р в ы х сотен метров и п р о т я ж е н н о с т ь ю до 10 к м .
Возможности детального расчленения слоя I I п р и исследова­
ниях ГСП—MOB резко возрастают в результате решения обрат­
ной динамической задачи морской сейсморазведки MOB и примене­
н и я соответствующих алгоритмов и программ цифровой обработки
и е р в и ч н ы х д а н н ы х . П р и м е н е н и е у к а з а н н ы х методов о б р а б о т к и
п о з в о л я е т р а с ч л е н и т ь слой I I н а п а ч к и п о р о д , мощпостью в п е р в ы е
д е с я т к и м е т р о в , которые р е з к о о т л и ч а ю т с я д р у г от д р у г а в е л и ч и ­
н о й а к у с т и ч е с к о й ж е с т к о с т и pvp. В ы с о к о с к о р о с т н ы е п л а с т ы
(рур = 11
20 к г / м - с ) , к о т о р ы е могут соответствовать б а з а л ь ­
т а м , ч е р е д у ю т с я с п а ч к а м и относительно н и з к о с к о р о с т н ы х п о р о д
(pvu = 4 -~. 10 к г / м - с ) , п р е д с т а в л е н н ы х скорее всего к о н с о л и д и ­
р о в а н н ы м и осадочными о б р а з о в а н и я м и (см. р и с . 2 и т а б л и ц у ) .
С л о и с т о - л и н з о в и д н а я модель с л о я I I о с л о ж н е н а м н о ж е с т в о м
дизъюнктивных нарушений типа вертикальных уступов, образу­
ю щ и х в общем обратно-ступенчатую м о н о к л и н а л ь . А м п л и т у д ы н а ­
р у ш е н и й р а з л и ч н ы — от п е р в ы х сотен метров до 2 к м . Н а и б о л е е
интенсивные р а з л о м ы типа в е р т и к а л ь н ы х ступеней у с т а н о в л е н ы
в р а й о н е , где с у м м а р н а я амплитуда достигает 1—2 к м .
Слой I I I отчетливо в ы д е л я е т с я м е ж д у д в у м я опорными о т р а ­
ж а ю щ и м и г о р и з о н т а м и . О б щ а я мощность с л о я I I I 4—6 к м . О н
п р е д с т а в л е н достаточно м о н о л и т н ы м и п о р о д а м и (серпентиниты?),,
к о т о р ы е , по-видимому, р а з б и т ы на большое ч и с л о б л о к о в . З а м е т ­
ной г о р и з о н т а л ь н о й слоистости здесь пе н а б л ю д а е т с я . О д н а к о
па н е к о т о р ы х у ч а с т к а х в и н т е р в а л е р е г и с т р а ц и и 8,0—8,7 с отме­
чается г р у п п а х а р а к т е р н ы х о т р а ж е н и й , р а з д е л я ю щ и х слой I I I н а
две части — верхнюю и н и ж н ю ю , которые о т л и ч а ю т с я з н а ч е н и я м и
п л а с т о в ы х скоростей р а с п р о с т р а н е н и я в о л н ь>.,. (6,70—7,35 и
7,65 к м / с соответственно) п р и относительно м а л ы х в а р и а ц и я х
а к у с т и ч е с к о й жесткости — от 21 до 24 к г / м - с (см. р и с . 2).
П о в е р х н о с т ь М о х о р о в и ч и ч а местами отмечается в с т у п л е н и е м
о т ч е т л и в ы х о т р а ж е н и й , с о с т а в л я ю щ и х у с л о в н у ю г р а н и ц у (четвер­
тый г о р и з о н т ) , н и ж е к о т о р о й залегают п о р о д ы с
^> 7,6 к м / с .
2
2
п
2
82
Строение г р а н и ц ы достаточно с л о ж н о е , на ней в ы д е л я е т с я много
н а р у ш е н и й . С р е д н я я мощность земной к о р ы irzi
описываемом
у ч а с т к е п р о ф и л я составляет 11 к м , и з м е н я я с ь от
14,5 до 7,5 к м ,
п р и ч е м н а б л ю д а е т с я з а к о н о м е р н о е увеличение м о щ н о с т и в з о н а х
р а з л о м о в , к о т о р ы м предшествуют к р у п н ы е н а р у ш е н и я в виде
с т у п е н ч а т ы х взбросов г р а н и ц ы М с а м п л и т у д о й д о Л,Ь к м . Х а р а к ­
т е р н о , что под р а з д е л о м М н а н е к о т о р ы х у ч а с т к а х отмечается
р я д н е в ы д е р ж а н н ы х о т р а ж а ю щ и х г о р и з о н т о в п р о т я ж е н н о с т ь ю до
10 к м , с в и д е т е л ь с т в у ю щ и х о слоистости н и ж е л е ж а щ е й т о л щ и [ 8 ] .
Н е и с к л ю ч е н о , о д н а к о , что н е к о т о р ы е и з н и х о б у с л о в л е н ы ч а с ­
тично-кратными отражениями.
Т а к и м о б р а з о м , п о л у ч е п н ы е м а т е р и а л ы Г С П — M O B свидетельс в у ю т об и с к л ю ч и т е л ь н о с л о ж н о м строении з е м н о й к о р ы и в е р ­
хов м а н т и и в д а н н о й зоне С р е д и н н о - А т л а н т и ч е с к о г о х р е б т а , их
быстрой л а т е р а л ь н о й и з м е н ч и в о с т и (рис. 3). С л о й I I о б р а з у е т
линзовидпые раздутия, к которым нриурочены возвышенности
р е л ь е ф а д н а . С в п а д и н а м и р е л ь е ф а с в я з а н о о т л о ж е н и е осадочной
т о л щ и о к е а н а , в к о т о р о й м о ж п о п р е д п о л а г а т ь д в а э т а ж а . Эти
в п а д и н ы в общем совпадают с относительными п о д ъ е м а м и с л о я I I I
и соответственно с о к р а щ е н н о й мощностью п о р о д с л о я I I . Слой I I
состоит и з ч е р е д у ю щ и х с я н е в ы д е р ж а н н ы х
лиизовидных
тел
(базальтов) и консолидированных осадочных п о р о д .
Широко
развиты дизъюнктивные нарушения. Наиболее к р у п н ы е из них
носят региональный характер и обусловливают сложно-блоковое
строение консолидированной коры.
Р е з у л ь т а т ы п р о в е д е н н ы х работ п о к а з ы в а ю т , ч т о Г С П — M O B
я в л я е т с я достаточно с л о ж н о й системой и с с л е д о в а н и й , о б ъ е д и н я ­
ю щ е й к о м п л е к с т е о р е т и ч е с к и х расчетов, а н п а р а т у р н о - м е т о д и ч е ских приемов выполнения морских работ, специализированное
математическое обеспечение и т е х н и ч е с к и е средства сбора и обра­
б о т к и п е р в и ч н ы х д а н н ы х с п о м о щ ь ю ЭВМ и а н а л о г о в ы х у с т р о й с т в .
П е р в ы й опыт п р и м е н е н и я Г С П — M O B свидетельствует о в ы с о к о й
п е р с п е к т и в н о с т и этого н а п р а в л е н и я д л я д е т а л ь н о г о и з у ч е н и я
с т р у к т у р ы земной к о р ы и в е р х н е й м а н т и и , а к у с т и ч е с к и х х а р а к т е ­
р и с т и к с л а г а ю щ и х ее с л о е в . Методика и т е х н и к а Г С П — M O B не
могут быть с т а н д а р т н ы м и д л я всех зон М и р о в о г о океана.
Д л я к а ж д о г о к р у п н о г о р е г и о н а со с в о е о б р а з н о й сейсмогеолог и ч е с к о й х а р а к т е р и с т и к о й д о л ж е н в ы б и р а т ь с я оптимальный в а ­
р и а н т , п о з в о л я ю щ и й р е ш и т ь основную з а д а ч у — выделение и не­
п р е р ы в н о е п р о с л е ж и в а н и е с р а в н и т е л ь н о с л а б ы х сигналов, отра­
ж е н н ы х от г л у б и н н ы х г р а н и ц земной к о р ы , п а фоне р е г у л я р н ы х
и с т о х а с т и ч е с к и х помех.
Н а и б о л е е с л о ж п о р е ш а т ь т а к у ю з а д а ч у п р и изучении т е к т о ­
н и ч е с к и х в п а д и н с г р о м а д н о й мощностью осадочной толщи (типа
Ю ж н о - К а с п и й с к о й , Ч е р н о м о р с к о й , Североморской и др.), обла­
д а ю щ е й в ы с о к и м и п о г л о щ а ю щ и м и с в о й с т в а м и . Однако в этих
о б л а с т я х не о ж и д а е т с я с л о ж н о й б л о к о в о й структуры. Изучение
с т р у к т у р н о г о п л а н а мощного (до 10—15 км) осадочного комплекса
6*
83
Рис. 3. Схематизированный геолого-геофизический разрез.
nJ]
nji
rJl
1 — рыхлые осадки, ю
= 1.82—2,05 км/с (слой I); 2 — верхняя часть фупдамснта, v = 3 , 5 — 4 , 3 5 км/с (слой II); 3 — нижняя часть
фундамента, »
= 5 , 3 9 — 6 , 0 7 км/с (слой I I ) ; 4 — нерхшш часть океанического дна, v — 0 , 6 9 — 7 , 3 5 км/с (слой I I I ) ; S — нижняя часть
океанического дна, »
— 7 , 3 5 — 7 , 6 2 км/с (слой III); б - - магнитные породы, v
~ 7 , 6 -8,4 км/с (слой I V ) ; 7 — нарушения, сопровожда­
ющиеся интрузиями; 8 — зона разломов; 9 — в ы х о д на поверхность дна глубинных (жестких) пород; 10—неизученная часть
имеет не т о л ь к о н а у ч н о е , но и большое п р а к т и ч е с к о е значение
в с в я з и с п о и с к а м и г л у б о к о з а л е г а ю щ и х м е с т о р о ж д е н и й нефти
н газа.
Н а к о п л е н н ы й оныт и в ы п о л н е н н ы е р а с ч е т ы п о к а з ы в а ю т , что
д а л ь н е й ш и е р а з р а б о т к и Г С П — M O B необходимо вести в следу­
ющих направлениях:
1) создание а д е к в а т н ы х моделей и математическое моделиро­
в а н и е н а ЭВМ процесса р а с п р о с т р а н е н и я у н р у г и х в о л н в основ­
н ы х з о н а х М и р о в о г о о к е а н а и в ы б о р н а этой основе о п т и м а л ь н ы х
п а р а м е т р о в сейсмического к а н а л а , д а л ь н е й ш е е с о в е р ш е н с т в о в а ­
ние р е ш е н и я о б р а т н о й д и н а м и ч е с к о й задачи д л я о т р а ж е н н ы х
волн;
2) р а з р а б о т к а н и з к о ч а с т о т н ы х (1—20 Гц) и с т о ч н и к о в в о з б у ­
ж д е н и я у п р у г и х в о л н б о л ь ш о й мощности;
3) п р и м е н е н и е радиобуев д л я п о л у ч е н и я у д л и н е н н ы х годо­
г р а ф о в непосредственно п р и н а б л ю д е н и я х Г С П — M O B ;
4) д а л ь н е й ш е е у с о в е р ш е н с т в о в а н и е сбора и о б р а б о т к и д а н н ы х
на базе и с п о л ь з о в а н и я с о в р е м е н н ы х средств в ы ч и с л и т е л ь н о й
т е х н и к и и с о з д а н и я систем о п т и м и з а ц и и к о д и р о в а н и я и автомати­
з а ц и и способов и н т е р п р е т а ц и и н а основе и с п о л ь з о в а н и я Д - п р е образований.
СПИСОК
ЛИТЕРАТУРЫ
1. Б е р з о н Н . С ,
В е й ц м а н П. С ,
К а п у с т я п
И . КОпыт построения тонкослоистой модели области границы Мохоровичича. —
« И з в . А Н С С С Р . С о р . Ф и з и к а З е м л и » , 1975, № 2, с . 2 5 — 3 6 с и л .
2. Б р е х о в с к и х Л . М . В о л н ы в с л о и с т ы х с р е д а х . М . , И з д - в о
А Н С С С Р , 1957. 501 с . с и л .
3. В о ю ц к и й B . C . М е т о д и а п п а р а т у р а а с и н х р о н н о г о н а к а п л и в а ­
н и я с е й с м и ч е с к и х с и г н а л о в . — « И з в . А Н С С С Р . С е р . г е о ф и з и ч . » , 1964, Л» 1 ,
с. 5 2 — 6 4 с п л .
4. Г а м б у р ц е в Г . А . И з б р а н н ы е т р у д ы . М . , И з д - в о А Н С С С Р ,
1960. 452 с . с п л .
5. Г а м б у р ц е в Г . А . , Б е р з о н Н . С . , П а с е ч п и к И . П .
О в о з м о ж н о с т и г л у б и н н о г о з о н д и р о в а н и я з е м н о й коры, с п о м о щ ь ю метода
отраженных
волн.
— «Изв. А Н СССР.
Сер.
Ф и з и к а З е м л и » , 1975,
Л» 2, с. 6 — 14 с и л .
6. Д и н а м и ч е с к п с х а р а к т е р и с т и к и с е й с м и ч е с к и х в о л н в р е а л ь ­
н ы х с р е д а х . М . , И з д - в о А Н С С С Р , 1962. 506 с. с и л . А в т . : Н . С . Б е р з о п ,
Л. М. Е п и н а т ь е в а , Г. Н . П а р и й с к а я , С. П . С т а р о д у б р о в с к а я .
7. К о г а н Л . И . З а д а ч и и п е р с п е к т и в ы р а з р а б о т к и а в т о м а т и з и р о ­
ванной системы сбора, обработки, хранения морской геофизической инфор­
мации. — В к н . : Р а з в е д о ч н а я геофизика СССР на р у б е ж е 70-х годов. М . .
« Н е д р а » , 1974, с . 5 3 4 — 5 4 0 с п л .
8. К о с м и п с к а я И . П . ,
К а п у с т и н
I I . К.
Обобщенная
сейсмическая модель коры океанического типа. — «Изв. А Н СССР. Сер.
Ф и з и к а З е м л и » , 1975, Л» 2 , с . 3 7 — 4 8 с и л .
9. К у л о н Ж . Р а з р а с т а н и е о к е а н и ч е с к о г о д н а и д р е й ф м а т е р и к о в .
М . , « Н е д р а » , 1973. 258 с. с п л .
10. I I о л ш к о в М . К . Т е о р п я а н а л о г о в о й и ц и ф р о в о й
сейсморазв е д о ч н о й а п п а р а т у р ы . М . , « Н е д р а » , 1973. 272 с. с и л .
11. С и с т е м а
о б р а б о т к и с е й с м и ч е с к о й и н ф о р м а ц и и О С - 2 . — 15 к н . :
Р а з в е д о ч н а я г е о ф и з и к а н а р у б е ж е 7 0 - х г о д о в . М . , « Н е д р а » , 1974, с. 5 4 58 с и л .
Я"
12. С о р о х т и н О . Г . Т е к т о н и к а л и т о с ф о р н ы х п л и т и п р и р о д а с л о е в
о к е а н и ч е с к о й з е м н о й к о р ы . — « И з в . Л И С С С Р . С е р . Ф и з и к а З е м л и » , 1975,
Л» 2. с. 5 0 — 5 8 с и л .
13. Х е й з е н
Б.,
Т р а п
М.,
Ю и н г
М. Д н о
Атлантического
о к е а н а . М . , И Л , 1962. 157 с. с и л .
14. E d g a r
К.,
E w i n g
J.,
H e n n i o n
J. Seismik
Refraction
a n d R e f l e c t i o n i n C a r i b b e a n Sea. — A m e r . Ass. P e t r . G e o l . B u l l . , v o l . 55,
No C, 1 9 7 1 , p p . 833—898.
15. К r a m m a r F . S.,
P e t r s о n R. A . , W a l t e r
W . C. Seis­
m i c E n e r g y Sources 1968 H a n d b o o k . T h e 38 a n n u a l M e e t i n g o f S E G . — G e n e v e r
C o l o r a d o , 1968, p . 150, i l .
УДК
550.834
А.
НАД
В.
КУЛИКОВ
ПЕРЕХОДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ
П Р О В О Д Я Щ Е Й П О Л Я Р И З У Ю Щ Е Й С Я СРЕДОЙ
В т е о р и и и п р а к т и к е э л е к т р о р а з в е д к и все б о л ь ш е е в н и м а н и е
уделяется вопросу взаимодействия полей электродинамического
и электрохимического происхождения. Такие исследования про­
в о д я т с я с ц е л ь ю р а з р а б о т к и способов и з в л е ч е н и я и з м а т е р и а л о в
э л е к т р о р а з в о д к и к о м п л е к с н о й и н ф о р м а ц и и о проводимости и п о ­
л я р и з у е м о с т и и з у ч а е м о й среды и о ц е н к и степени в з а и м о в л и я н и я
указаппых нолей.
П р и п р и м е н е н и и метода в ы з в а н н о й п о л я р и з а ц и и ( В П ) часты
с и т у а ц и и , к о г д а н е л ь з я п р е н е б р е ч ь эффектами э л е к т р о д и н а м и ч е ­
с к о г о с т а н о в л е н и я п о л я . У в е л и ч е н и е р а з м е р о в п о л е в ы х установок
с целью повышения глубинности поисков, измерения в условиях
п и з к о о м н ы х г е о э л е к т р и ч е с к и х р а з р е з о в , особенпо п р и п о и с к а х
н е ф т я н ы х и г а з о в ы х м е с т о р о ж д е н и й , — все это п р и в о д и т к п о в ы ­
шению и н т е н с и в н о с т и и у в е л и ч е н и ю д л и т е л ь н о с т и процессов
э л е к т р о д и н а м и ч е с к о г о с т а н о в л е н и я п о л я . Вместе с т е м в методе,
основанном на использовании электродинамического становления
п о л я , и з м е р я ю т с и г н а л ы н а все более п о з д н и х в р е м е н а х , к о г д а
предположительно должно возрастать влияние вторичных полей
электрохимического происхождения.
В методе В П и з м е р я е т с я э л е к т р и ч е с к о е поле и и с п о л ь з у ю т с я
т о л ь к о у с т а н о в к и с з а з е м л е н н ы м и и с т о ч н и к а м и . У с л о в н о обозна­
чим т а к и е у с т а н о в к и Е Е . В методе с т а н о в л е н и я п о л я и методе
п е р е х о д н ы х процессов ассортимент у с т а н о в о к
ш и р е и часто
п р и м е н я ю т с я и н д у к т и в н ы е способы в о з б у ж д е н и я п о л я в земле
и и з м е р е н и е м а г н и т н ы х к о м п о н е н т , т. е. у с т а н о в к и , которые
условпо можно обозначить Н Н .
У с т а н о в к и Е Е и П Н я в л я ю т с я п о л я р н ы м и с т о ч к и з р е н и я спо­
соба в в е д е н и я тока в з е м л ю . В у с т а н о в к е Н Н т о к в земле в о з ­
б у ж д а е т с я и н д у к ц и о н н ы м п у т е м , поэтому он существует т о л ь к о
86