На сучасному методологічному рівні викладено теоретичні й методичні основи класичної сейсморозвідки. Детально викладено теорію і методику цифрової обробки сейсмічної інформації. Уперше проаналізовано позитивні й негативні характеристики сучасних автоматизованих систем цифрової обробки сейсмічних даних. Для студентів-бакалаврів геологічного факультету зі спеціальності "Геофізика". ЗМІСТ ВСТУП 3 Розділ 1. ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ СЕЙСМОРОЗВІДКИ 5 Розділ 2. ФІЗИКО-МАТЕМАТИЧНІ ОСНОВИ СЕЙСМОРОЗВІДКИ 12 2.1. Елементи лінійної теорії пружності 13 2.1.1. Деформація 14 2.2. Хвильове рівняння для однорідного ізотропного пружного середовища. Поздовжні та поперечні хвилі 16 Розділ 3. СЕЙСМІЧНІ ХВИЛІ В ОДНОРІДНИХ ІЗОТРОПНИХ ПРУЖНИХ СЕРЕДОВИЩАХ 20 3.1. Сферична поздовжня пружна хвиля від точкового джерела 20 3.2. Плоска поздовжня хвиля 23 3.3. Хвилі від довільних джерел у безмежному ізотропному середовищі 24 3.3.1. Формула Кірхгофа. Формула Пуассона 24 3.3.2. Принцип Гюйгенса - Френеля. Принцип Ферма 25 3.4. Розповсюдження плоских пружних хвиль в однорідному анізотропному безмежному пружному середовищі 30 3.4.1. Закон Гука для анізотропного середовища 31 3.4.2. Рівняння Гріна - Крістоффеля 32 3.5. Розповсюдження пружних хвиль у неідеально пружному середовищі. Поглинання енергії пружних хвиль 33 Розділ 4. СЕЙСМІЧНІ ХВИЛІ В НЕОДНОРІДНИХ СЕРЕДОВИЩАХ 35 4.1. Сейсмічні хвилі в середовищі з однією межею 35 4.1.1. Відбиття та заломлення плоских хвиль 36 4.1.1.1. Нормальне падіння хвилі 39 4.1.1.2. Похиле падіння хвилі 40 4.1.1.3. Випадок vp2 <vp1 41 4.1.1.4. Випадок v p2 >v p1 > vs2 42 4.1.2. Відбиття та заломлення сферичних хвиль 43 4.2. Поверхневі хвалі. Хвиля Релея 46 4.3. Сейсмічні хвилі в середовищах із декількома межами 47 4.3.1. Багатошарове середовище. Товсті й тонкі шари 48 4.4. Кратні хвилі 51 4.5. Криволінійні та шорсткі межі. Дифракція 53 Розділ 5. ГЕОЛОГІЧНІ ОСНОВИ СЕЙСМОРОЗВІДКИ 56 5.1. Швидкість розповсюдження пружних хвиль у гірських породах 57 5.2. Шаруватість геологічного розрізу. Сейсмічні межі 60 5.3. Поглинання та розсіювання сейсмічних хвиль 63 5.4. Зона малих швидкостей 65 Розділ б. КІНЕМАТИКА СЕЙСМІЧНИХ ХВИЛЬ 66 6.1. Поле часу 66 6.2. Рівняння поля часу та променів 67 6.3. Лінійний годограф 68 6.4. Позірна швидкість 69 6.5. Взаємні хвилі та взаємні годографи 70 6.6. Побудова поля часу в однорідному середовищі 71 6.7. Побудова поля часу в шаруватому середовищі 72 6.8. Побудова променів в однорідному двошаровому середовищі 73 Розділ 7. ГОДОГРАФИ СЕЙСМІЧНИХ ХВИЛЬ У ДВОШАРОВОМУ СЕРЕДОВИЩІ 75 7.1. Поле часу та годограф прямої хвилі 75 7.2. Поля часу та годограф монотипної відбитої хвилі від плоскої відбивної межі 77 7.3. Годографи дифрагованих хвиль 81 7.4. Лінійний годограф головної хвилі 82 7.5. Годографи кратних відбитих хвиль 87 7.6. Годографи головних хвиль від криволінійної межі. Ефект проникнення 89 7.7. Годографи прохідних хвиль. Вертикальні годографи різних типів хвиль 92 Розділ 8. ГОДОГРАФИ ХВИЛЬ У БАГАТОШАРОВИХ І ГРАДІЄНТНИХ СЕРЕДОВИЩАХ 94 8.1. Годографи хвиль у багатошарових середовищах 94 8.1.1. Годографи відбитих хвиль при горизонтально- шаруватому середовищі 94 8.2. Годографи головних хвиль у випадку горизонтально-шаруватого середовища 98 8.3. Годографи головних і дифрагованих хвиль у випадку скиду 100 8.4. Поля часу та годографи хвиль у градієнтних середовищах 102 8.4.1. Загальні рівняння променів і поля часу 102 8.5. Годографи головної, рефрагованих і відбитих хвиль у градієнтному середовищі 105 8.6. Поля часу та годографи хвиль у середовищі з лінійною залежністю швидкості від глибини 110 Розділ 9. ДЖЕРЕЛА СЕЙСМІЧНИХ ХВИЛЬ І СЕЙСМОРОЗВІДУВАЛЬНА АПАРАТУРА 113 9.1. Джерела і спектр сейсмічних коливань 113 9.1.1. Вибухові джерела 114 9.1.2. Невибухові джерела 114 9.2. Реєстрація сейсмічних сигналів 116 9.3. Вимоги до сейсмореєструвального каналу 117 9.4. Сейсмоприймачі 118 9.4.1. Амплітудно-частотні характеристики сейсмоприймачів 123 9.5. Основні принципи цифрової реєстрації 126 9.5.1. Квантування за часом. 127 9.5.2. Квантування сигналів за амплітудою 128 9.6. Цифрова сейсморозвідувальна станція 130 9.7. Цифрові сейсморозвідувальні станції типу "Прогрес" 132 9.7.1. Сейсморозвідувальна станція "Прогрес-1" 133 9.7.2. Сейсморозвідувальна станція "Прогрес-2" 136 9.7.3. Сейсморозвідувальна станція "Прогрес-3" 137 9.7.4. Сейсморозвідувальна станція "Прогрес-96" 137 9.7.5. Сейсморозвідувальна станція "Прогрес-Л" 140 Розділ 10. ТЕЛЕМЕТРИЧНІ СЕЙСМОРЕЄСТРУВАЛЬНІ СИСТЕМИ . 142 10.1. Загальні принципи побудови сейсмічних телеметричних систем збирання інформації 142 10.2. Телеметричні сейсмореєструвальні системи фірми Input/Output, Inc 145 10.2.1. Загальна структура системи 146 10.3. Телеметричні сейсмореєструвальні системи фірми Sersel... 151 Розділ 11. МЕТОДИ СЕЙСМОРОЗВІДКИ. СЕЙСМОГЕОЛОГІЧНІ УМОВИ 160 11.1. Класифікація методів сейсморозвідки 160 11.2. Корисні хвилі та завади 161 11.3. Сейсмогеологічні умови 162 Розділ 12. МЕТОДИКА ПОЛЬОВИХ СЕЙСМОРОЗВІДУВАЛЬНИХ РОБІТ 164 12.1. Загальна характеристика систем спостережень 164 12.2. Типи систем спостережень 165 12.3. Основи методики і технології робіт методом спільної глибинної точки (МСГТ) 166 12.4. Профільні системи спостережень 170 12.5. Просторові системи спостережень 173 12.6. Вибір параметрів систем спостережень 177 12.7. Мережі спостережень 179 12.8. Приймання та збудження пружних коливань 180 Розділ 13. ІНТЕРФЕРЕНЦІЙНІ СИСТЕМИ 182 13.1. Загальні положення 182 13.2. Групування сейсмоприймачів і змішування коливань. Групування джерел збудження 184 13.3. Метод спільної глибинної точки (МСГТ) 186 Розділ 14. ОСНОВИ ОБРОБКИ ТА ІНТЕРПРЕТАЦІЇ СЕЙСМОРОЗВІДУВАЛЬНИХ СПОСТЕРЕЖЕНЬ 189 14.1. Пряма і зворотна задачі сейсморозвідки 189 14.2. Структура обробки польових сейсмічних спостережень 192 Розділ 15. ВВЕДЕННЯ СТАТИЧНИХ І КІНЕМАТИЧНИХ ПОПРАВОК. КОРЕЛЯЦІЯ ХВИЛЬ І ПОБУДОВА ГОДОГРАФІВ 197 15.1. Введення статичних поправок 197 15.2. Поправка за фазу 201 15.3. Корекція статичних поправок 201 15.4. Розрахунок і введення кінематичних поправок 202 15.5. Корекція кінематичних поправок 204 15.6. Загальні принципи кореляції 206 15.7. Побудова годографів 210 Розділ 16. ВИВЧЕННЯ СЕЙСМІЧНИХ ШВИДКОСТЕЙ У ПОКРИВНІЙ ТОВЩІ 211 16.1. Швидкості в сейсморозвідці 211 16.2. Вимірювання швидкостей у свердловинах, виробках, на зразках 216 16.3. Обробка даних сейсмічного та акустичного каротажу 216 16.4. Вертикальне сейсмічне профілювання (ВСП) 219 16.5. Визначення швидкостей у природному заляганні гірських порід 220 16.6. Визначення швидкостей за спостереженнями на денній поверхні 221 16.6.1. Визначення ефективної швидкості за годографами відбитих і заломлених хвиль 221 16.6.1.1. Спосіб постійної різниці 223 16.6.1.2. Спосіб зустрічних годографів 224 16.6.1.3. Спосіб взаємних точок 225 16.6.2. Визначення ефективної швидкості шляхом підбору за сейсмограмами МВХ 227 16.7. Визначення шарової швидкості 229 16.8. Узагальнення даних про швидкості в покривній товщі 230 Розділ 17. ПОБУДОВА СЕЙСМІЧНИХ МЕЖ 232 17.1. Побудова відбивних меж 232 17.1.1. Побудова відбивних меж в однорідному середовищі за поздовжніми годографами 232 17.1.1.1. Спосіб еліпсів 232 17.1.1.2. Спосіб кіл 233 17.1.1.3. Спосіб засічок 234 17.1.1.4. Спосіб полів часу 234 17.1.1.5. Спосіб t0 235 17.1.1.6. Спосіб взаємних точок 236 17.1.2. Побудова відбивних меж у неоднорідному середовищі за поздовжніми годографами 236 17.1.2.1. Спосіб побудови в градієнтних середовищах 236 17.1.2.2. Побудова за часом годографа 237 17.2. Побудова за часом і позірною швидкістю елемента годографа 237 17.3. Побудова за часом і позірною швидкістю елементів годографів у взаємних точках 238 17.4. Побудова відбивних меж за поверхневими годографами 239 17.5. Побудова заломлювальних меж 240 17.5.1. Побудова заломлювальних меж за поздовжніми годографами 240 17.5.1.1. Спосіб полів часу 240 17.5.1.2. Спосіб t0. Різницевий годограф 241 17.5.1.3. Побудова заломлювальних меж за непоздовжніми годографами 244 Розділ 18. ІНТЕРПРЕТАЦІЯ СЕЙСМІЧНИХ ДАНИХ 247 18.1. Загальні положення 247 18.2. Процедури інтерпретації 249 18.3. Збирання та аналіз первинних даних 249 18.4. Картування відбивних горизонтів 250 18.5. Картування тектонічних порушень 251 18.6. Відновлення історії геологічного розвитку району досліджень 252 18.7. Інтерпретація сейсмічних досліджень тонкошаруватих геологічних розрізів 253 18.8. Сейсмічні дослідження земної кори 254 Розділ 19. ЦИФРОВА ОБРОБКА СЕЙСМІЧНИХ ДАНИХ 259 19.1. Загальний огляд 259 19.2. Спектральний аналіз 259 19.2.1. Фіктивні та реальні сигнали. Дельта-функція Дірака 260 19.2.2. Спектральний аналіз аналогових сейсмічних сигналів 263 19.2.3. Спектральний аналіз дискретних сигналів 266 19.2.4. Дискретне перетворення Фур'є 269 19.2.5. Швидке перетворення Фур'є 270 19.2.6. Перетворення Лапласа 272 19.2.7. Лінійні системи 274 19.2.8. z-перетворення 278 19.2.9. Перетворення Гільберта 282 19.3. Цифрова обробка багатоканальних записів сейсмічного методу відбитих хвиль 284 19.3.1. Попередній етап обробки сейсмічних даних. 284 19.3.2. Етап редагування 285 19.3.3. Визначення параметрів цифрової обробки сейсмічних даних 286 19.3.3.1. Мьютинг, енергетичний аналіз трас і підсумовування 288 19.3.3.2. Фільтрація і деконволюція сейсмічних записів 289 19.3.4. Основний етап обробки 291 19.3.5. Процедура міграції.... 292 19.4. Автоматизовані системи цифрової обробки сейсмічних даних 295 19.4.1. Система обробки сейсмічних матеріалів Focus 297 19.4.1.1. Основні модулі системи 298 19.4.1.2. Послаблення кратних хвиль і завад 300 19.4.1.3. Процедура DMO і міграція 301 19.4.1.4. Засоби аналізу швидкостей 309 19.4.1.5. Візуалізація сейсмічних даних 310 19.4.2. Система обробки сейсмічних даних РrоМах 316 19.4.2.1. Узагальнений граф обробки сейсмічних даних системи РrоМах 316 Розділ 20. СЕЙСМІЧНА ТОМОГРАФІЯ 321 20.1. Теорема Радона 321 20.2. Методи відновлення розподілу величин, зворотних швидкостям (поверхні рефракції) 324 20.2.1. Метод зворотних проекцій за допомогою фільтрації 324 20.2.2. Метод Фур'є-перетворень 325 20.2.3. Метод алгебраїчного відновлення 325 20.3. Дифракційна сейсмічна томографія 327 20.4. Застосування дифракційної сейсмоакустичної томографії 330 20.5. Профілювання методом відбитих від поверхні об'єкта хвиль (ВПХ) 333 СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 334 ПРЕДМЕТНИЙ ПОКАЖЧИК 336