Các nguồn phát sóng Địa chấn phản xạ

Bài chi tiết: Nguồn địa chấn
Một số dạng xung nguồn địa chấn (wavelet).

Các nguồn sóng có các đặc trưng chính gồm dạng xung nguồn (wavelet), tần số chính, và tổng năng lượng. Ngoài ra tổng trọng lượng công tác là yếu tố cần tính đến để đảm bảo cơ động khi thu thập số liệu.

Nguồn nổ

Nguồn nổ được dùng phổ biến trên bộ, nổ trong hố khoan ở tầng đất đá ổn định, độ sâu cỡ 1 – 15 m. Nguồn nổ cho ra xung lực gần với dạng hàm Dirac δ {\displaystyle \delta } , hướng tỏa tròn nên gần như chỉ tạo ra sóng dọc. Nổ trong hố khoan thì cần lèn chặt bằng sét/bùn để không sinh ra sóng âm thanh làm giảm chất lượng tài liệu. Các chất nổ thường dùng trong đo địa chấn có [7]:

  • Trinitrotoluen C6H2(NO2)3CH3 viết tắt là TNT, là chất nổ mạnh, có tốc độ nổ lớn, 6.900 m/s, thể rắn không tan trong nước, an toàn cao, được chế đúc thành khối dạng trụ hay khối chữ nhật.
  • Chất nổ dẻo C4 là hỗn hợp có thành phần 85% hexogen và 15% xăng crep, là chất nổ dùng trong công binh. Nó có dạng dẻo dễ nhào nặn, không tan trong nước, tốc độ nổ 7380 m/s, tương đối an toàn nhưng có thể tự nổ ở 202oC trở lên.
  • Dynamit cũng được sử dụng. Dynamittốc độ nổ thấp hơn, có thể tự kích, có bị lão hóa và có thành phần tan trong nước, nên không thể ngâm lâu trong nước.

Nhiều nước cấm nổ ở sông biển để bảo vệ môi trường và thủy hải sản.

Thumper truck, nguồn vật năng thả rơi đặt trên xe, của hãng Noble Energy

Nguồn đập búa

Nguồn đập búa được dùng trên bộ, thực hiện đập lên đe bằng gỗ/sắt đủ lớn truyền rung và để chống lún. Nguồn cho ra xung lực có hướng mạnh nhất ở hướng đập.

  • Nếu đập đứng sẽ tạo ra cả sóng ngang SV (Shear vertical).
  • Nếu đập ngang phần lớn năng lượng tạo ra sóng ngang SH (Shear Horizontal). Các khảo sát bằng sóng ngang phải dùng nguồn đập búa kiểu này.

Các dạng búa có từ búa vài kg do người đập, búa máy chục kg như Geometrics PWD-80 là 80 kg [8], hoặc dạng nguồn vật năng thả rơi (weight dropping) đặt trên xe chuyên dụng gọi là "Thumper truck" cho ra cú đập tương đương nổ mìn.

Khi năng lượng búa thấp có thể phải cộng tích lũy tín hiệu để băng ghi CSP đủ mạnh dùng được cho phân tích tốc độ.

Nguồn rung

Nguồn rung được dùng trên bộ. Có hai dạng:

  • Rung kéo dài (Vibrator), như Sercel Nomad 65 Neo, thực hiện rung dạng sin với tần số biến đổi từ vài Hz đến vài trăm Hz. Khi làm việc thì chọn được các tham số như dải tần phát, phát kiểu tăng/giảm tần, thời gian phát,...[9]
  • Đập búa kiểu quét (Beat Sweep), như Geometrics PSR-3 Coded Seismic Source [10].

Nguồn rung đáp ứng yêu cầu đo địa chấn trong khu dân cư, không gây phá hủy công trình. Tuy nhiên để hoàn nguyên được đường ghi kết quả tương đương với nguồn nổ, thì đường ghi thực địa dài hơn nó hàng chục lần, và phải ghi được tín hiệu mốc (Reference Signal) chất lượng cao để tính tương quan (Correlation) trong phép hoàn nguyên. Nếu "tín hiệu mốc" kém chất lượng thì băng ghi hỏng.

Nguồn súng hơi

Nguồn súng hơi (Air Gun) là loại súng chuyên dụng để bắn trong nước hoặc hố nước. Nguồn tích năng là máy nén khí công suất từ chục đến vài trăm mã lực. Các súng công suất lớn thường có nhiều nòng bắn. Nguồn này được dùng trên sông biển. Khi dùng trên bộ thì phải dùng súng nhỏ và phải tạo bồn hoặc hố chứa nước [11][12].

Nguồn phóng điện

Nguồn phóng điện (Sparker) dùng nguồn tích năng điện áp DC cao 3 - 4 KV công năng đến vài KJ, phóng xung vào các điện cực trong môi trường nước mặn ở biển hoặc nước pha muối. Nguồn cho ra xung có tần số chính cỡ 100 Hz. Nguồn được dùng trong khảo sát nông trên sông biển. Có thể dùng cho phát sóng trong hố khoan song cần có bơm nước muối qua đường ống cỡ 7 mm tới đầu điện cực phát [note 1].

Cùng làm việc với nguồn tích năng của sparker thường có "đầu phát sóng từ giảo" gọi là boomer, phát sóng ở nơi nước ngọt. Boomer có cấu tạo là một đĩa nhôm có quấn vài vòng dây đồng, khi phóng xung điện thì tạo ra xung từ trường mạnh gây biến dạng đĩa nhôm, tạo ra rung động theo hiệu ứng từ giảo [13][14].

Súng hơi và Sparker có wavelet kéo dài và có các đỉnh thứ cấp do quá trình dãn - nén của khối khí gây ra (Ghost và Residual Bubble Pulses). Cần thu được dạng wavelet để phục vụ lọc ngược.[15]

Tài liệu tham khảo

WikiPedia: Địa chấn phản xạ ftp://geom.geometrics.com/pub/seismic/DataSheets/P... http://cygnus.ocean.dal.ca/public/klouden/ERTH4470... http://www.appliedacoustics.com/product/sub-bottom... http://www.gedco.com/Uploads/Publications/duchesne... http://www.geometrics.com/geometrics-products/ http://www.geometrics.com/geometrics-products/seis... http://books.google.com/books?id=k8SSLy-FYagC&pg=P... http://esd.halliburton.com/support/lsm/ggt/promaxs... http://iseis.com/documents/sigma_presentation.ppt http://www.mitchamindustries.com/products-for-leas...