Файл: Невский, М. В. Квазианизотропия скоростей сейсмических волн.pdf

существенно усложняться и, в частности, приводить к потере корреля­ ции волн SV, а времена могут принимать значения меньше Т

Указанные особенности годографов волн SV и SH могут служить критериями для качественного выявления анизотропии в реальных сре­ дах при наблюдениях по методу отраженных поперечных волн.

102

Двухслойная покрывающая среда

Для анализа влияния анизотропии скоростей на форму годографов отраженных волн в условиях неоднородной среды, т.е. при наличии эф­ фекта преломления, рассмотрим результаты расчетов годографов отра­ женных волн для двухслойной покрывающей среды, в которой анизотро­ пия скоростей наблюдается в высокоскоростном слое. Именно в этом случае за счет эффекта преломления сейсмические лучи будут прохо­ дить анизотропный слой под большими углами к оси симметрии, когда наиболее сильно сказывается зависимость скорости от угла.

Как следует из уравнений годографа (3 .2 1 ), влияние анизотропии на форму годографов будет определяться тремя факторами:

1 ) характером зависимостей нормальных и лучевых скоростей от направления, т.е. типом анизотропии;

2 ) соотношением мощностей изотропного и анизотропного слоев

Hi/H2 ;

3 ) соотношением скоростей в направлении оси симметрии в изо­ тропном и анизотропном слое V^p /V р.

Влияние типа анизотропии скоростей. На рис. 30 приведены годо­ графы отраженных продольных волн для четырех типов анизотропии в поперечно-изотропном слое. Индикатрисы скоростей для этих типов по­ казаны на рис. 19, а основные параметры четырех тонкослоистых мо­ делей поперечно-изотропной среды - в табл. 3. Мощности изотропного и поперечно-изотропного слоев равны 10 0 0 м, а скорости в изотроп­ ном слое, как следует из рисунка, изменяются для разных моделей от 1 700 до 2 0 0 0 м/сек. Там же приведены и годографы для случая изотропного второго слоя, рассчитанные с учетом преломления с по­ стоянной лучевой скоростью во втором слое v2p(6) = V21P = const.

Характер изменения лучевых скоростей V2p(0) влияет на форму годографа в условиях двухслойной среды таким же образом, как и в случае однородной поперечно-изотропной среды. Так, для первого и второго типов анизотропии годографы для случая анизотропного слоя Т(Х) располагаются в области меньших времен, чем Ти(X) для случая изотропного слоя; для третьего типа годографы Т(Х) вначале распо­ лагаются в области больших времен пробега, а затем, с увеличением расстояния от источника, выходят в область меньших времен по срав­ нению с ТИ(Х). Для четвертого типа анизотропии годографы Т(Х)

Для любых расстояний расположены выше годографов ТИ(Х). Кривые относительного различия годографов Т(Х) и ТИ(Х) для

четырех моделей на рис. 30 приведены на рис. 31 . Там же показаны кривые (т(0 для четырех типов анизотропии при однородной попереч­ но-изотропной среде.

На рис. 31 видно, что характер кривых относительного различия годографов для изотропной и поперечно-изотропной среды аналогичен как в случае однородной, так и в случае двухслойной покрывающей среды. Однако относительное различие между годографами ег(£) ока-

103

зывается несколько большим для любых удалений £ при однородной попе' речно-изотропной покрывающей среде, чем при двухслойной. Это спра­ ведливо для 1,11 и IV типов анизотропии. Исключение составляет лишь III тип анизотропии при £>1,5.

Влияние отношения Н^/Н 2_ Для анализа влияния соотношений мошностей слоев покрывающей толщи проведена серия расчетов годографов

типов анизотропии в поперечно-изотропном слое для тонкослоистых моделей (см. табл. 3 ).

Годографы отраженных волн при различных значениях Н |/Н2 для II и III типов анизотропии приведены соответственно на рис. 32, А и Б,

104

0,30

зотропии в покрывающей толще

ного различия между годографами ТИ(Х) и Т(Х) показаны на рис. 33, где влияние соотношения мощностей /Н ^на относительное различие в форме годографов проявляется наиболее наглядно.

Как следует из рис. 33, а для второго типа анизотропии уменьшение мощности анизотропного слоя при постоянной мощности покрывающей толщи приводит к уменьшению величины ст(£), Это особенно заметно При £>1, в то время как для меньших относительных удалений от источ­ ника кривые гг(£) для разных Н |/^практически совпадают. Следова­ тельно, с уменьшением мощности анизотропного слоя по сравнению с общей мощностью покрывающей толщи относительное влияние анизотро­ пии на форму годографов уменьшается в случае второго типа анизотро­ пии, в особенности для больших удалений от источника.

Для третьего типа анизотропии, как следует из рис. 33, б, напротив, Уменьшение мощности анизотропного слоя ведет к увеличению относи­

тельного различия ет(£) между годографами Т (X) и Т(Х) при £> 1,5.

И

Это означает, что уменьшение мощности анизотропного слоя увеличива­ ет влияние анизотропии на форму годографа для больших удалений от источника, по крайней мере до f=3. Кроме того, из-за влияния моно­ тонного возрастания скорости на индикатрисе лучевых скоростей III типа выход годографа Т(Х) в область меньших времен по сравнению

с годографом Т (X) наблюдается при малых значениях мощностей анизотропного слоя существенно раньше, т.е. при меньших значениях f.

В области значений f <1,0 уменьшение мощности анизотроп­ ного слоя существенно ослабляет влияние анизотропии. Так,

105

а. А

А - для И типа анизотропии (см. табл. 3 );Б -д л я III типа анизотропии Остальные обозначения см. рис. 30

106

а - для II типа анизо­ тропии (соответствуют го­ дографам на рис. 32, А); б —для III типа (см. рис. 32, Б)

ференциации по скоростям в слоях покрывающей толщи усиливает вли­

107

108

Р и с . 3 5 . Кривые отно­ сительного различия г о ­

дографов для изотропной

и поперечно— изотропной

среды при различных зна­ чениях V j p / V ^ p

типа анизотропии (т.е. в области уменьшения лучевых скоростей с ростом угла падения), справедливы и для IV типа.

В заключение следует отметить, что анизотропия скоростей I, II

И IV типов в условиях слоистой среды влияет на годографы отражен­ ных волн несколько меньше, чем в условиях среды однородной. Эта особенность объясняется увеличением пути пробега волн в условиях слоистой среды. Лишь в случае III типа анизотропии в условиях сло­ истой среды относительное влияние анизотропии становится большим По сравнению с однородной средой для удалений f ' 1,5.

5. ЭФФЕКТИВНЫЕ СКОРОСТИ, ОПРЕДЕЛЯЕМЫЕ НО ГОДОГРАФАМ

ОТРАЖЕННЫХ ВОЛН ДЛЯ НОПЕРЕЧНО-ИЭОТРОННОП СРЕДЫ

Для анализа влияния анизотропии на результаты решения обратных задач рассмотрим прежде всего вопрос об эффективных скоростях, вы­ численных по годографам отраженных волн для поперечно-изотропной среды.

Хорошо известно [9 2 , 1 0 0 ], что в методе отраженных волн под эффективной понимают скорость, определенную по наблюденному годо­ графу отраженной волны в предположениях о плоской отражающей гра­ нице и однородной покрывающей среде. Для аналитического исследова­ ния эффективной скорости в настоящее время применяют два подхода.

Согласно первому подходу, предложенному Ю.В. Ризничекко [10 5 ], Под эффективной скоростью понимают скорость, определенную по гипер­ болическому годографу, совпадающему на некотором отрезке профиля с

109