Сейсмическая рефракция

Геофизический принцип

Распространяющиеся сейсмические волны (внизу) и соответствующая диаграмма времени распространения (вверху) прямой (синий) и первой преломленной фазы (зеленый)

Сейсмическая рефракция — это геофизический принцип , подчиняющийся закону преломления Снелла . Метод сейсмической рефракции использует преломление сейсмических волн слоями горных пород или почвы для характеристики подземных геологических условий и геологической структуры .

Сейсмическая рефракция используется в инженерной геологии , геотехнической инженерии и разведочной геофизике . Траверсы сейсмической рефракции (сейсмические линии) выполняются с использованием группы сейсмографов или геофонов и источника энергии.

Методы зависят от того, что сейсмические волны имеют разную скорость в разных типах грунта или горной породы. Волны преломляются, когда они пересекают границу между различными типами (или состояниями) почвы или породы. Эти методы позволяют определить общие типы почв и приблизительную глубину границ пластов или коренных пород .

Рефракция P-волны

Преломление P-волны оценивает волну сжатия , генерируемую сейсмическим источником, расположенным на известном расстоянии от антенной решетки. Волна создается путем вертикального удара кувалдой по ударной пластине , выстрела из сейсмического дробовика в землю или взрыва заряда взрывчатого вещества в земле. Поскольку волна сжатия является самой быстрой из сейсмических волн, ее иногда называют первичной волной , и ее обычно легче идентифицировать в сейсмических записях по сравнению с другими сейсмическими волнами.

Преломление S-волны

Преломление S-волны оценивает поперечную волну , генерируемую сейсмическим источником, расположенным на известном расстоянии от антенной решетки. Волна генерируется путем горизонтального удара по объекту о поверхность земли, чтобы вызвать поперечную волну. Поскольку поперечная волна является второй по скорости волной, ее иногда называют вторичной волной . По сравнению с волной сжатия поперечная волна составляет примерно половину (но может значительно отличаться от этой оценки) скорости в зависимости от среды.

Два горизонтальных слоя

Двухслойная модель.

i _{c 0} - критический угол
V ₀ - скорость первого слоя
V ₁ - скорость второго слоя
h ₀ - толщина первого слоя
T0 ₁ - точка пересечения

${\displaystyle i_{c_{0}}=asin\left({V_{0} \over V_{1}}\right)}$

${\displaystyle T={2h_{0}cos(i_{c_{0}}) \over V_{0}}+{X \over V_{1}}=T0_{1}+{X \over V_{1}}}$

${\displaystyle h_{0}={T0_{1}V_{0} \over 2cos(i_{c})}}$

${\displaystyle h_{0}={X_{cross_{1}} \over 2}{\sqrt {V_{1}-V_{0} \over V_{1}+V_{0}}}}$

Несколько горизонтальных слоев

${\displaystyle h_{n}={V_{n} \over cos(i_{n})}\left({T0_{n+1} \over 2}-\sum _{j=0}^{n-1}{h_{j}{\sqrt {{1 \over V_{j}^{2}}-{1 \over V_{j+1}^{2}}}}}\right)}$

Методы инверсии

• Общий метод взаимности
• Метод плюс-минус
• Моделирование инверсии рефракции (рефракционная томография )
• Моделирование Монте-Карло
• Генетические алгоритмы

Приложения

Сейсмическая рефракция была успешно применена для характеристики хвостохранилищ с помощью томографической инверсии времени пробега P- и S-волн. ^[1]

Смотрите также

• Отраженная сейсмология

Рекомендации

1. Алофе, Эммануэль (2021). Сейсморазведка на отражение для характеристики исторических хвостохранилищ и глубинного определения месторождений на руднике Блетбергет, Центральная Швеция.

• Инженерный корпус армии США EM 1110-1-1802
• Управление автомобильных дорог Центральных федеральных земель