Thực đơn
Địa chấn phản xạ
Trong đo đạc truyền thống thì một vụ nổ được thực hiện tại điểm nguồn (SP, Source Point), và thu sóng tại điểm thu (GP, Geophone Point) cách SP một độ dịch x (Offset).
Coi vụ nổ phát sóng có xung dạng hàm Dirac δ có cường độ tại thời điểm t = 0 là A0, phát sóng dọc P tỏa tròn vào nửa không gian bên dưới. Biểu diễn hình học địa chấn của nó trong không gian đồng nhất và đẳng hướng gồm có các tia sóng xuyên tâm, và mặt sóng hình cầu. Khi lan truyền, sự phân kỳ làm cường độ sóng giảm theo khoảng cách L theo công thức:
A ( L ) = A 0 L 2 {\displaystyle A(L)={\frac {A_{0}}{L^{2}}}}Theo lý thuyết đàn hồi, khi tia sóng gặp ranh giới phản xạ, là ranh giới giữa hai lớp có trở sóng ρ = σ V {\displaystyle \rho =\sigma V} khác nhau, trong đó σ - mật độ, V - tốc độ truyền sóng, thì xảy ra phản - khúc xạ theo Định luật Snell.
Gọi ranh giới đó là R1, có độ sâu tiếng vang (pháp tuyến) h. Khi đó:
• Khi tia tới có góc tới e 1 {\displaystyle e_{1}} , thì góc phản xạ r 1 = e 1 {\displaystyle r_{1}=e_{1}} , góc khúc xạ e 2 {\displaystyle e_{2}} có quan hệ
s i n e 1 s i n e 2 = V 1 V 2 {\displaystyle {\frac {sine_{1}}{sine_{2}}}={\frac {V_{1}}{V_{2}}}}• Cường độ sóng phản xạ
A r A e = s i n e 1 ρ 1 − ρ 2 ρ 1 + ρ 2 {\displaystyle {\frac {Ar}{Ae}}=sine_{1}{\frac {\rho _{1}-\rho _{2}}{\rho _{1}+\rho _{2}}}}phần còn lại dành cho sóng truyền qua A 2 {\displaystyle A_{2}} .
Kết quả tại GP thu được xung δ(t) cường độ Ar’ tại thời gian
t = 1 V 1 4 h 2 + x 2 {\displaystyle t={\frac {1}{V_{1}}}{\sqrt {4h^{2}+x^{2}}}}Biểu diễn t ( x ) {\displaystyle t(x)} là đường hyperbol. Thời gian phản xạ t còn gọi là Two-way time (TWT).
Các tia sóng phản xạ từ ranh giới sâu hơn thì trải qua 2x lần khúc xạ ở ranh giới nằm trên. Ngoài các phản xạ chính, sẽ có mặt các nhiễu thường trực (Interferences, xem Sóng địa chấn):
Nó dẫn đến kết cục sẽ thu được một dãy xung δ, gọi là hàm sự kiện E(t) (Event), gồm phản xạ chính ứng với số ranh giới thật, và vô hạn đếm được các phản xạ lặp đủ kiểu, cộng với sóng trao đổi nếu có. Sự phân chia năng lượng tại ranh giới làm cho cường độ sự kiện giảm rất nhanh theo thời gian t.
Trong thực tế, nguồn phát xung không có dạng hàm Dirac δ, mà đặc trưng bởi xung sóng w(t) gọi là Wavelet, chứa vài kỳ dao động. Mô hình tín hiệu thu được tại GP là s(t) = E(t) ¤ w(t) + n(t), trong đó ¤ là phép tích chặp (Convolution), còn n(t) là nhiễu ngẫu nhiên (Noise) tại điểm thu.
Vì môi trường không đàn hồi lý tưởng, sóng bị hấp thụ với mức tỷ lệ với gia tốc dịch chuyển hạt môi trường, nên theo thời gian, sóng mất dần tần cao, w(t) có chu kỳ chính ngày càng dài ra.
Các quan sát thực địa đều là đa kênh, hiện nay là từ 48 đến hàng ngàn, mỗi lần phát sóng thì thu được "băng ghi" điểm nguồn chung (CSP, Common Source Point). Các bố trí theo tuyến 2D thu được hàm tín hiệu hai chiều s(x,t), hoặc diện 3D thu được hàm tín hiệu ba chiều s(x,y,t).
Các thăm dò sâu trên 300 m chỉ dùng sóng dọc P. Có thăm dò nông dùng sóng ngang SH (Shear Horizontal), do lan truyền chậm nên đạt được độ phân giải vị trí ranh giới cao, tuy nhiên nó bị hấp thụ mạnh. Sóng ngang SV (Shear Vertical) không thích hợp cho định vị ranh giới, vì nó làm phát sinh chuyển loại sóng tại ranh giới phản - khúc xạ.[4][5]
Việc sử dụng phản xạ quá tới hạn (Overcritical) trong khảo sát nông hiện có những ý kiến khác nhau. Trong môi trường có V2>V1 thì các sóng tới ở góc tới hạn i có sin i = V1/V2, cho ra “tia sóng trượt” ở lớp bên dưới và làm phát sinh sóng đầu (Head Wave). Sóng đầu đến GP trước phản xạ quá tới hạn một quãng ngắn, gây giao thoa với phản xạ. Trong thực tế không thể phân biệt được xung là của sóng nào, nhưng nội dung xung và pha của chúng khác với phản xạ chưa tới hạn, nên khi xử lý CDP có thể gây lỗi. Tuy nhiên trong thăm dò than nâu ở châu Âu đã thực hiện quan sát offset lớn để thăm dò tầm sâu 100m mà vẫn thành công.[6]
Thực đơn
Địa chấn phản xạLiên quan
Tài liệu tham khảo
WikiPedia: Địa chấn phản xạ