Сейсмические границы в геологических средах

Массивы горных пород представляют собой сложнопостроенные среды. Породы в них различаются по литологическому составу, степени слоистости, неоднородности, пористости, трещиноватости, по составу заполнителя пор и по характеру анизотропии. Возникновение структурных элементов в горных массивах обусловлено различными геолого-тектоническими процессами.

Структурные геологические элементы являются объектами сейсморазведочных работ. Основными видами этих объектов являются горизонтальные слои, моноклинальнозалегающие слои, антиклинальные поднятия, платформенные поднятия, синклинальные складки, флексуры, сбросы, рифы.

Поверхности контакта пород, различающихся по своим упругим или плотностным свойствам, в случае их достаточной протяженности могут рассматриваться как сейсмические границы. Сейсмические границы характеризуются степенью дифференциации упругих и плотностных свойств, резкостью, гладкостью, выдержанностью и устойчивостью.

Границы, для которых коэффициенты отражения превышают 0,5 (Uр₁/Uр₂ 0,3), относятся к сильным; границы с коэффициентом отражения меньше 0,1 называются слабыми, с промежуточными значениями - средние. Типичными примерами сильных границ являются кровля кристаллического фундамента под толщей песчано-глинистых пород, поверхности контактов известняков, песчаников, эффузивов с рыхлыми терригенными породами; к слабым границам относят границы между различными литологическими комплексами внутри терригенных или карбонатно-гидрохимических толщ, границы внутри фундамента.

Степень скоростной дифференциации границы для продольных и поперечных волн может существенно различаться. Например, поверхность грунтовых вод является сильной границей для продольных волн и слабой - для поперечных. Обратным примером может служить граница между обводненным галечником и коренными пластичными глинами.

Резкость границы определяется характером изменения упругих параметров. Если на границе изменяются скорости или акустическая жесткость более, чем на 25%, то такая сейсмическая граница называется резкой. Если акустическая жесткость меняется менее чем на 25%, то граница называется нерезкой.

Примерами резких границ служат границы разрыва, вдоль которых соприкасаются породы разного литологического состава: скальное дно акватории, зеркало грунтовых вод в рыхлых породах; к нерезким границам относят поверхность древней коры выветривания фундамента, границы в песчано-глинистой толще.

Гладкость границы характеризуется отношением локального радиуса кривизны ее поверхности к длине волны. Гладкими называются границы, радиусы кривизны которых значительно больше или значительно меньше длины падающих на нее волн. На таких границах не происходит рассеяние волн в различных направлениях.

Устойчивость границы определяется устойчивостью всех ее перечисленных свойств по простиранию. Границы с нерегулярными изменениями коэффициента отражения или переменной резкостью могут порождать сложное поле отраженных волн.

Пример, такое встречается в зонах литологического замещения пород, в зонах выклинивания и фациальной изменчивости отложений.

Тонкие сейсмические слои имеют важное значение при формировании волновой картины. Совокупность тонких слоев создает эффект единой сейсмической границы. Отражающие свойства такой границы существенно зависят от длин, падающих на нее волн, и мощностей, образующих ее слоев.

В геологических разрезах выделяются пачки тонких слоев, отличающихся от окружающей среды значениями скоростей, или их дисперсией, или сочетанием обоих параметров.

Примерами такого рода сейсмических границ могут служить терригенные пачки с пониженной скоростью на платформе (верейские, тульские и девонские отложения); подобные пачки выделяются в рудных районах в зонах нарушения.

Среди литологических границ и границ, состоящих из тонкослоистых пачек, особое место занимают границы водонефтегазового контакта.