МЕТОДИКА ПРОСТРАНСТВЕННЫХ НАБЛЮДЕНИЙ РНП В УСЛОВИЯХ РИФОВОЙ ЗОНЫ ОРЕНБУРГСКОГО ПРЕДУРАЛЬЯ
И. А. Тушин
Основное направление геофизических работ, проводящихся в Оренбургском Предуралье, связано с поисками и разведкой рифовых массивов в сакмаро-артинских отложениях.
К настоящему времени оформился геофизический разведочный комплекс, состоящий из грави- и электроразведки, а также сейсмических методов КМПВ и MOB (в модификации РНП).
Необходимость такого комплекса обусловлена прежде всего сложными сейсмогеологическими условиями Предуральского прогиба: резко выраженной солянокупольной тектоникой галогенного кунгура, несоответствием структурных планов кунгурских и сакмаро-артинских отложений, незеркальным, неоднородным сейсмическим характером границ раздела.
Наличие в разрезе границ со сложной конфигурацией, значительными углами наклона (до 70° и более), залегающими с резкими угловыми несогласиями относительно друг друга, обусловливает появление на сейсмических записях волн, приходящих не в вертикальной плоскости профиля, «боковых волн». В процессе профильных наблюдений по методу РНП такие волны (опознанные при помощи поперечных, «крестовых» наблюдений) исключаются из дальнейшей интерпретации, что обедняет сейсмический материал, а следовательно, и геологические результаты исследований.
В связи с этим важной практической задачей сейсморазведки в области Предуральского прогиба является опробование пространственных схем наблюдений, а также методики пространственной интерпретации. В настоящей статье описаны работы, проведенные в этом направлении в 1960-1961 гг. группой партий ВНИИгеофизики ( Описываемая работа освещает лишь часть работы коллектива ВНИИгеофизики (М.Б. Шнеерсон, С.С. Ефимкина, Э.В. Коленков, Г.Г. Штейнберг, И.A. Мушин, М.К. Молодцова) по выработке общей методики сейсморазведки в условиях Предуральского прогиба.).
Пространственные наблюдения РНП были поставлены в районе рифового поднятия, выявленного по данным профильных наблюдений РНП. Выбранный район характеризовался благоприятными поверхностными условиями и пологим, практически горизонтальным залеганием кровли кунгурских отложений (на глубине 350- 400 м).
Система наблюдений обеспечивала максимальную взаимную увязку небольших по протяженности профилей и отдельных крестовых зондирований (рис. 1). Основные параметры схемы наблюдений: взрывной интервал 200-400 м, расстояние между сейсмоприемниками 25 м. Крестовые зондирования, состоящие из двух или четырех баз приема, с каждого пункта взрыва отрабатывались одновременно. Все наблюдения проводились на прямолинейных базах, что определялось дальнейшей обработкой - суммированием.
Анализ материалов по пространственным наблюдениям и крестовым зондированиям, входящим в обычную схему наблюдений по профилям РНП, показал, что на большинстве суммолент регистрируются боковые волны, главным образом, в интервале времен 0,8-1,2 сек, соответствующем временам прихода артинских волн.
В пределах одной суммоленты приращения времени (dt) на непродольных стоянках имеют как положительные, так и отрицательные значения, изменяющиеся в значительных пределах.
При сопоставлении суммолент часто не удавалось выделить одну и ту же волну на различных базах крестового зондирования.
При сравнении градиентов
времени отраженной волны 
по различным азимутам (рис. 2, е) редко
наблюдалось их закономерное распределение (рис. 2, в). Обычно
при определении величины и направления ts по его проекциям получалась некоторая область невязки,
величина которой служила критерием надежности определения суммарного вектора ts (рис. 2, г). Кроме того, встречались зондирования, для которых полному вектору-градиенту ts, определенному по нескольким его
проекциям, резко не соответствовали другие проекции (при
одном и том же времени регистрации ts (рис. 2, д).
При сопоставлении значений градиентов времени на базах приема различной длины (от 100 до 200 м) обычно наблюдалось несовпадение этих значений по величине, а иногда и по направлению.
Отмеченные фактические данные пока полностью не объяснены. Тем не менее, можно указать основные факторы, влияющие на характер полученных данных. Как отмечалось, работы по пространственным наблюдениям РНП проводились на участке с простым рельефом, хорошо выдержанной и маломощной зоной малых скоростей, поэтому влияние рельефа и поверхностных неоднородностей не могло сильно сказаться на результатах. В подобных условиях основным фактором, влияющим на характер полученного материала, по-видимому, служит наличие в разрезе неодинаково резких, шероховатых границ сложной конфигурации, которые вызывают сейсмические волны с неодинаковой формой колебаний за фронтом, со сложным «поверхностным» годографом [1]. С этим, вероятно, связано некоторое несоответствие материала, полученного на разных по величине базах приема по одним и тем же азимутам. Несоответствие волновой картины на базах, расположенных в различных азимутах, в некоторых случаях можно объяснить наличием так называемых «побочных» волн [2].
В процессе интерпретации определялось пространственное положение отражающих площадок, т.е. глубины их залегания, углы наклона, азимуты падений и положения проекций отражающих элементов в плане. Обработка полевых материалов осуществлялась по методике, предусматривающей использование градиентов времени годографа отраженной волны по различным направлениям [3]. В работе Ю.В. Ризниченко [3] изложено решение обратной пространственной задачи, основанное на использовании продольных и поперечных лучевых диаграмм. Определение глубины залегания отражающей площадки и ее проекции в плане проводилось в полном соответствии с указанной работой, в которой далее рекомендуется определять направление нормали к отражающему элементу вектором
а наклон площадки (j) и ее азимут падения (А) по формулам
Где
В ходе обработки
крестовых зондирований выяснилась возможность определять A иj графическим путем [4]. Проектируя плоскость
сейсмических лучей и лежащие в ней векторы 
на поверхность наблюдений, переходим от трехмерной к плоскостной задаче (рис. 3, б).
Единичные векторы лучей 
и вектор 
спроектируются
на плоскость R0 XY как
На плоскости наблюдения имеем
или, проектируя n cos j на оси X и Y и учитывая (4),
Следовательно, проекция 
на R0 XY есть диагональ параллелограмма, построенного на составляющих 
. Отсюда следует простое
построение (рис. 3, в): на проекциях сейсмических лучей R0S и R0O откладываем в произвольном масштабе cos b и cos b2. Соединив полученные точки, проводим из вершины
R0 медиану треугольника. Направление медианы определяет
искомый азимут А.
Из рассмотрения рис. 3, б видно:
Следовательно,
или
Таким образом, непосредственно на плане находим значение tg j и j. Двукратное определение tg j по tg b1 и tg b2 позволяло контролировать правильность снятия с палеток углов b1 и b2.
При обработке части материалов угол падения (j) определялся следующим образом:
Принимаем
Определяем относительную погрешность принимаемого приближения (в зависимости от (a2- a1)
Где
Построив функцию, 
находим область значений аргумента a2-a1, где ошибка в определении j не превышает 5° (достаточная точность
для качественной карты векторов).
Таким образом, j определяется как 
при a2- a1 <= 40°.
При интерпретации
материала, полученного на взаимных сейсмозондированиях, уверенное использование
принципа взаимного времени было ограничено сложным геологическим строением
района, а также меняющимися условиями установки и возбуждения колебаний. Однако
часть крестовых наблюдений, отстрелянных взаимно, обрабатывалась по упрощенной
схеме (рис. 2, а, б). Векторы-градиенты, построенные для
взаимных времен, совпадают с проекциями на плоскость наблюдения сейсмических
лучей, отраженных от площадки. Следовательно, точка пересечения этих векторов
должна совпадать с проекцией точки отражения на план. В связи с этим глубина
залегания отражающего элемента определялась при помощи одной продольной
палетки, совмещаемой с одним из пунктов приема. Совпадение глубин отражающего
элемента, определенных по двум значениям 
и 
, является критерием
взаимности волн 
и 
. Дальнейшая обработка взаимных зондирований
проводилась по общей схеме.
В результате обработки крестовых зондирований построена карта векторов падений отражающих площадок (рис. 4; векторная карта сопоставляется со структурной картой по артинской кровле, построенной по данным профильных наблюдений РНП). Отсутствие строгой идентификации волн при построении компенсируется в некоторой степени массовостью материала по крестовым зондированиям.
Полученная векторная карта качественно подтверждает наличие поднятия по кровле артинских отложений, выявленного профильными наблюдениями.
На основании проведенных работ можно сделать следующие выводы.
1. Пространственные наблюдения позволяют получить дополнительную информацию о разрезе и качественно дополняют наблюдения по отдельным профилям.
2. Предшествующие профильным наблюдениям пространственные зондирования (в небольшом объеме) позволяют более уверенно прокладывать сейсмические профили вкрест простирания исследуемых структур.
3. Учитывая сложное строение поверхности артинских отложений и покрывающих их ангидритов в сводовой зоне, целесообразно проводить пространственные наблюдения в области предполагаемых склонов.
4. В условиях сложного залегания артинской кровли и соответствующего этим условиям сложного поверхностного годографа следует проводить опробование в пределах одного участка различных баз приема-суммирования РНП (в сторону уменьшения: от 200 до 100-120 м).
ЛИТЕРАТУРА
1. Раппоморт М.Б. Об отражении сейсмических воли от незеркальных границ. Изв. АН СССР, серия геофизическая, № 2, 1961.
2. Воскресенский Ю.Н. Об изучении сейсмических отражений от незеркальных границ. Изв. АН СССР, серия геофизическая, 1962.
3. Ризниченко Ю.В. Пространственная задача интерпретации годографов отраженных волн. Изв. АН СССР, № 1, 1946.
4. Ефимкина С.С, Коленков Э.В., Штейнберг Г.Г., Мушин И.А., Гелевер Д.А., Молодцова Н.К. Отчет группы сейсмических партий 2/61, 3/60 за 1960, 1961 гг. Фонды ВНИИгеофизики.
ВНИИгеофизика
Рис. 1. Схема пространственных наблюдений РНП.
Рис. 4. Карта векторов падения отражающих элементов.
1 -векторы падения отражающих площадок; 2 -то же с глубиной залегания 1300- 1700 м; з - изогипсы по кровле артинских отложений (по данным РНП); 4 – глубокие скважины.