Источники сейсмических колебаний

При проведении сейсморазведочных работ наиболее широко используется возбуждение упругих волн с помощью взрывов зарядов твердых взрывчатых веществ (ВВ). Заряды взрываются специальными сейсмическими электрическими детонаторами (ЭДС). Они устроены так, что электрическая цепь мостика накаливания разрывается не за счет посылки в него тока и перегорания нити накаливания, а за счет взрыва заряда взрывчатого вещества. Момент разрыва электрической цепи в детонаторе передается по проводам или по радио на сейсмическую станцию, регистрируется на ней и принимается за момент возбуждения упругой волны. Отметка момента взрыва осуществляется и считывается с записи с погрешностью 0,001с.

Наиболее широкое распространение при проведении работ методом отраженных волн на суше получил способ возбуждения упругих волн с помощью взрыва заряда ВВ, погруженного в специально пробуренную взрывную скважину. Глубина погружения зарядов в скважину изменяется от первых десятков до 100 метров и больше. Глубина погружения заряда зависит от характера строения верхней части разреза. Экспериментально установлено, что заряд желательно помещать ниже подошвы ЗМС и уровня грунтовых вод в слои, сложенные влажными пластичными глинами. Чем меньше мощность ЗМС и чем ближе к земной поверхности залегают грунтовые воды, тем меньше глубина погружения заряда.

Когда мощность ЗМС большая и грунтовые воды залегают глубоко, взрывные скважины приходится бурить на глубину в несколько десятков, а иногда и глубже 100 м. Наиболее глубокие скважины приходится бурить при производстве работ в межгорных и предгорных впадинах, в пределах которых бывают часто развиты сухие песчано-галечниковые отложения с большой глубиной залегания грунтовых вод.

Для повышения доли энергии взрыва, идущей на образование упругой волны, ствол взрывной скважины после погружения в него заряда ВВ заливают водой или глинистым раствором, осуществляя тем самым водную его закупорку. При размещении заряда в оптимальных условиях после взрыва не образуется мощной поверхностной волны и создаются более благоприятные условия для выделения и прослеживания отраженных волн на земной поверхности. После выброса газообразными продуктами взрыва столба жидкости у устья взрывной скважины возникает не особенно интенсивная звуковая волна. Но одновременно создается фон помех после падения на земную поверхность выброшенной из скважины жидкости и мелких раздробленных взрывом кусков горной породы.

Частотный состав колебаний, возбуждаемых при взрыве, зависит от литологического состава и физического состояния пород в очаге взрыва. Преобладающая частота возбуждаемых в очаге колебаний зависит от массы заряда ВВ, убывая с его увеличением обратно пропорционально кубическому корню из массы заряда. Но при наблюдениях вдали от источника эта зависимость почти незаметна.

Амплитуда регистрируемых колебаний также связана с массой заряда. При малых зарядах эта зависимость проявляется резче, а при больших - слабее. При больших зарядах увеличение их массы становится малоэффективным. В этих случаях для повышения интенсивности записи используют группирование взрывов. При групповом взрыве нескольких мелких зарядов удается получить более интенсивную запись упругих волн, чем при взрыве одиночного заряда с такой же массой. Но для этого нужно обеспечить строго одновременный подрыв группы зарядов.

При однородном группировании, когда все одиночные заряды, входящие в группу, имеют одинаковую массу, относительный уровень случайных помех, возбуждаемых групповым взрывом, уменьшается в √n большая раз (n - число зарядов в группе) по сравнению с их уровнем (по отношению к регулярным волнам) при взрыве одиночного заряда с массой, равной суммарной массе зарядов в группе. Это действие группы называют статистическим эффектом. При групповом взрыве наблюдается также значительное повышение уровня полезного сигнала по отношению к случайным помехам, не зависящим от взрыва.

Группирование взрывов при соответствующем выборе расстояний между источниками в группе и их размещения может быть использовано для ослабления (подавления) регулярных помех типа прямых и поверхностных волн. Для получения указанных эффектов заряды в группах необходимо размещать на расстоянии нескольких метров друг от друга, чтобы образующиеся при взрывах зоны разрушений и остаточных деформации не соприкасались одна с другой.

Необходимо заметить, что увеличение числа зарядов в группе приводит к увеличению объема буровых работ и замедлению процесса производства сейсмических исследований. Иногда при группировании взрывов для уменьшения объема буровых работ уменьшают глубину скважин. Тем не менее, группирование взрывов всегда вызывает удорожание работ. Поэтому его следует применять лишь тогда, когда другие способы и приемы улучшения качества записей прихода упругих волн оказываются неэффективными.