МЕТОД ОТРАЖЕННЫХ ВОЛН – МИНИ ОГТ

Из всех  применяемых в малоглубинной сейсмике  методов наибольшую глубинность исследования верхней части геологического разреза обеспечивает метод отраженных волн в модификации общей глубинной точки (ОГТ). Система наблюдений предусматривает достаточно высокую плотность точек возбуждения упругих волн и пунктов приема сигнала на единицу профиля с целью обеспечить многократное перекрытие при прослеживании отражающих границ. 

Технология работ достаточно трудоемка, но обеспечивает получение наиболее достоверной информации о геометрии  границ раздела физических свойств в изучаемом пространстве, связанных не только со слоистостью, но и с возможными нарушениями сплошности пород вследствие тектонических подвижек .       Во многих случаях использование простейших и безопасных для окружающей среды поверхностных источников упругих волн типа падающего груза позволяет получить достаточно сильные отражения от границ на глубине до 400-500 м.

Сейсмический временной разрез ОГТ, полученный с источником «падающий груз» весом 40 кГ. Сейсмостанция IS128-01, Верхне-Камское месторождение калийных солей, Россия (Материалы получены отделом активной сейсмоакустики Горного Института УрО РАН, г.Пермь)

Погребенные палеодолины 

При инженерных изысканиях обычно ставится задача изучения свойств грунтового массива и коренных пород на глубину 40-50 м. Но иногда возникают специфические задачи, требующие глубинности изучения 150-200 м. Примером таких задач на северо-западе Русской платформы является картирование и изучение строения погребенных доледниковых долин, заполненных моренными отложениями. Похожие задачи возникают при изучении эрозионных врезов в палеозойских галогенно-карбонатных толщах, заполненных низкоскоростными мезозойскими или четвертичными отложениями. В ряде случаев удается получать разрезы с глубинностью до 200 м при использовании в качестве источника упругих волн молотка весом  6-8 кГ. Ниже показан пример временного разреза через борт погребенной палеодолины в районе нижнего бьефа Плявиньской ГЭС на участке изысканий под заложение дренажных скважин. 

Фрагмент временного разреза ОГТ по профилю через борт погребенной палеодолины. Участок расположения дренажных скважин в нижнем бьефе Плявиньской  ГЭС

Верхняя часть разреза — аллювиальные отложения. В начальной части профиля, на борту долины – саласпилсские загипсованные карбонаты  . Мощность доломитов невелика, практически весь врез в песчаниках аматской свиты.  Борта нижней часть вреза сложены слабыми песчаниками аматской свиты верхнего девона. Скорость распространения продольных волн в них мало отличается от заполняющих долину моренных суглинков, поэтому борта вреза можно выделять только условно, по изменению характера слоистости.

Разрез мини-ОГТ, инвертированный в глубинный масштаб, по профилю через второстепенный рукав-протоку погребенной палеодолины. Участок верхнего бьефа Плявиньской  ГЭС

На этом профиле отчетливо прослеживается кровля коренных доломитов на глубине 20-23 м под мощным слоем моренных суглинков. В бортовых частях долины прослеживаются отражающие границы, связанные, предположительно, с  отложениями крупнообломочных прибортовых делювиальных шлейфов. На данном примере хорошо проявляются различия в глубинности методов. Так, на разрезе ОГТ прослеживается граница на глубине порядка 150 м, предположительно связанная с подошвой рыхлых аматско-гауйских песчаников, в то время как глубинность на разрезе скоростей по методу рефрагированных волн составляет около 30 м при длине базы приема 126 м.

Эти два разреза получены с использованием молотка весом 6 кГ с накоплением трех ударов . Шаг приемников 2 м, пунктов возбуждения в первом случае – 4 м, во втором – 2 м. Длина фланговой расстановки 126 м.

Разрез мини-ОГТ, инвертированный в масштаб глубин,по профилю через погребенную доледниковую палеодолину. Участок расположения  водозаборных скважин в п.Вангажи, Латвия

На разрезе отображается сложное строение моренных отложений, заполняющих погребенную ледниковую долину, формирование которой происходило при выпахивании ледником, повидимому, в течение нескольких оледенений.

Возбуждение упругих волн ударами молотка с накоплением 3-х воздействий с шагом пунктов возбуждения 4 м по профилю.  Отражающие границы прослеживаются до глубины 200-220 м, что отображается и  наличием разрастаний энергии на вертикальных скоростных спектрах.

Использование компактного источника – молотка наиболее целесообразно в труднодоступных участках.  Вес молотка, в зависимости от планируемой детальности изучения разреза, может колебаться на разных объектах  в широких пределах – от 1 до 10 кГ. Однако из-за относительно высокой частоты возбуждаемых колебаний они достаточно быстро затухают в верхних рыхлых слоях грунтов, и глубинность проникновения энергии вглубь массива и, особенно, распространение ее вдоль линии профиля по поверхности, ограничены.

Глубинный разрез ОГТ на участке с неглубоким залеганием коренных доломитов.  Нижний бьеф плотины Плявиньской ГЭС, Латвия

В наиболее благоприятных случаях высокоскоростного карбонатного разреза и малой мощности рыхлых четвертичных отложений глубиность изучения разреза по отраженным волнам при использовании молотка с накоплением нескольких воздействий может составлять 150-200 м .  Сокращение области прослеживания глубоких отражающих горизонтов в начальной и конечной частях профиля на данном разрезе связано с необходимостью срезания (мьютинга) зоны регистрации интенсивных поверхностных волн-помех на исходных сейсмограммах при использовании системы наблюдений без достаточного выноса пункта возбуждения от начала базы приема.