Преломленные волны
Условие преломления сейсмического луча из верхнего в нижний слой определяется законом преломления.
См. рис. в лекции
Особый интерес в сейсморазведке представляет явление полного внутреннего отражения, что при некотором угле падения = i, называемом углом полного внутреннего отражения, угол преломления становится равным 900 и вдоль границы пойдет скользящая преломленная волна, которая согласно принципу Гюйгенса создает новые волны, именуемые как головные, которые мы изучаем в методе преломленных волн (МПВ). Головные волны могут быть образованы не только в результате преломления продольной волны. Основное условие образования головных волн состоит в том, что скорость хотя бы в одной из образующихся на границе волн должна быть больше падающей.
2 1, т.к. i ; 900; sin = 1. Подставив в формулу закона о преломлении:
,
т.к. sini<
1, т.к. условие образования скользящей
преломленной волны будет 2
1.
Рефрагированные волны
Они возникают в том случае, если скорость распространения упругой волны в преломляющем слое возрастает с глубиной постепенно (т.е. 2 непостоянна).
Лучи, проходящие во второй слой волн, искривляются и выходят на поверхность. Объяснить это можно следующим образом. Если слой со скоростью, непрерывно возрастающей с глубиной, разбить на отдельные прослои с 1 < 2 < 3 и < n ..., то на границах между ними образуются преломленные волны. Углы преломления согласно закону преломления будут возрастать по мере углубления до тех пор, пока
12 < 23 < 34... (n-1) n-1, n = 900. Далее волна должна выйти на поверхность наблюдения.
Рис. объясняющий образование рефрегированной волны см. в лекции
Подобные рассуждения говорят о том, что необходимо констатировать такой факт (рис.2) - волны, входящие в слой под меньшим углом падения, проникают глубже.
Дифрагированные волны (или волны огибания)
Они возникают в средах сложного строения (дайки, уступы, сбросы).
См. рисунок в лекции
Прямая падающая волна доходит до преломляющей границы, если будет полное внутреннее отражение, она будет скользить вдоль границы раздела до точки А, где, допустим, находится разрыв пласта (сброс). По закону Гюйгенса т. А можно считать как элементарный источник колебаний. Можно построить изохроны для элементарных волн.
Обменные волны
В некоторых физико-геологических условиях на границах раздела может меняться физическая природа волны. Например, продольная падающая волна может создать поперечную преломленную волну, поперечную отраженную волну. Подобные волны называются обменными. Рассмотрим, что они из себя представляют.
Пусть существуют два мощных пласта I и II, которые соприкасаются вдоль какой-то границы раздела двух пластов (R).
Р1 - продольная падающая волна
Скорости в I пласте:
продольные - p1
поперечные - s1
Скорости во втором пласте:
продольные - р2
поперечные - s2
Предположим, что в пласте I распространяется упругая волна, которую назовем падающей. Она может быть как продольной, так и поперечной. У нас случай с продольной волной P1. Когда продольная падающая волна Р1 достигает границы раздела R, то происходит ее отражение и преломление. За счет энергии падающей волны образуются вторичные волны. К их числу относятся:
отраженные - продольная Р1Р1 и поперечная Р1S1;
проходящие волны - продольная Р1Р2 и поперечная Р1S2.
Отраженные волны распространяются в пласте I, проходящие - в пласте II.
Т.о. на границе раздела R каждая падающая волна порождает четыре вторичных волны.
Случай с поперечными волнами
S1 - поперечная падающая волна
Отраженные волны одного и того же типа, что и падающая волна (т.е. продольные или поперечные падающие и отраженные продольные и поперечные), называются монотипные. Это волны Р1Р1; Р1Р2; S1S1; S1S2.
А волны, тип которых отличается от типа падающей волны (продольная падающая, а отраженная и преломленная поперечная или поперечная падающая, а отраженная и преломленная - продольная) называются обменными.
P1S1; P1S2; S1P1; S1P2 - обменные волны.
Обменные волны после отражения и преломления несут информацию сдвига (т.е. меняют характер переносимой деформации).
Все перечисленные волны: прямая (падающая, поверхностная, отраженная, преломленная, головная, рефрагированная, дифрагированная) являются полезными и изучаются в тех или иных методах сейсморазведки. Хотя это и представляет определенную трудность в их выделение среди волн-помех и определение их природы.
Волны, мешающие прослеживанию полезных волн, называются волнами-помехами: микросейсмические (вызванные колебаниями почвы, ветром, дождем, в общем погодными условиями), звуковые волны, самые опасные многократно-отраженные - преломленные.