ga seismica curs 3

7/23/2019 GA Seismica Curs 3

1/14

1.5.3 Viteza de propagare a undelor seismice

Viteza de propagare este cel mai important parametru fizic ce caracterizeaz o und

seismic. Cunoaterea acesteia este important n prelucrarea datelor seismice de reflexie i

refracie, n conversiile timp-adncime i n interpretarea din punct de vedere geologic a

seciunilor seismice de timp (care reprezint rezultatul standard al prelucrrii datelor

seismice.

1.5.3.1 Relaii de definire a vitezelor de propagare

Valoarea vitezei de propagare este direct dependent de proprietile elastice ale

mediului geologic i de omogenitatea acestuia, dependen exprimat de relaiile!

"

# ($-%V &

' ($%($-)%, ($.$*

+

#V &

)'($%, ($.$

unde V"este viteza undei ", V+este viteza undei +, # este modulul de elasticitate longitudinal

(modulul lui oung, ' este densitatea rocii, % este coeficientul lui "oisson (considerat in

analizele datelor seismice ecivalent cu raportul lui "oisson.

Caracterizarea formaiunilor geologice se poate face i cu a/utorul mrimii 0, mrime

dat de raportul dintre Vp i Vs!

"

+

V )($-%

0& &V $-)% ($.$1

Valoarea coeficientului 0 este 2 $.*3 n cazul rocilor consolidate, i 4 5-6 n cazul depozitelor

fria7ile, uscate, situate n apropierea suprafeei solului.

Vitezele de propagare pentru undele " i + se pot calcula folosind parametrii lui 8am9!

" +

:); ;

V & < V &' ' ($.)=


2/14

Valorile vitezelor de propagare variaz n limite foarte largi ciar i pentru acelai tip

de roc.

1.5.3.2 Factorii care influeneaz valoarea vitezei de propagare

Valoarea vitezei de propagare a undelor seismice este influenat de o serie de factori, cum

ar fi (#nescu si >r7an, $1*1!

- "roprietile fizico-cimice i cristalo-cimice ale rocilor

- Compoziia petrograficr7an, $1*1.

Mradientul uniform indic o cretere continu i constanta a vitezei cu adncimea. Fn mediul

geologic, exist situaii n care se nregistreaz un gradient de vitez ne-uniform, adic avem o

variaie important de vitez n partea superioar a seciunii (aprox $== s -$, apoi o variaie

mai redus la adncimi de sute de metri ($ I ) s -$ i valori destul de reduse la adncimi mai

mari de $=== m (=.6 I =. s-$

. Fn afar de variaia uniform i ne-uniform a vitezei cuadncimea mai exist i intervaleLstrate geologice n care viteza este mai mic dect n

acoperi i culcu.

Porozitatea rocilor i grad!l de sat!raie #n ap sunt ali doi factori care influeneaz valoarea

vitezei de propagare a undelor seismice. Nsurtorile de la7orator i de teren au artat c

viteza este invers proporional cu porozitatea rocii i direct proporional cu gradul de

saturaie cu apa. Fn cazul rocilor puternic consolidate, creterea coninutului de ap produce o

scdere a vitezei, deoarece viteza de propagare a undelor n ap este mult mai mic dect n

roca respectiv.

Tabelul 1.5Viteze de propagare pentru anumite roci (dup Constantinescu, $1E6

Tip de roc Viteza Vp (m/s)

?er ()= oC 353?pa (n funcie de temperatur i gradul de

salinitate

$5== I $E==

Mea 3$== - 5)==

+ol )== I *==8oess 3*6 I 5==Oisip uscat, pietri 3== I ==


5/14

Oisip umed (n funcie de gradul de umiditate 6== I $==?rgil nisipoas 36= I 1==?rgil $$== I )6==Narn )=== I 36==Mresie fria7il $6== I )6==

Mresie $== I 5===Pisturi argiloase )*== I 5*==Cret $== I 3==Calcar )E== I E)==Holomit 6=== I E)==+are gem, anidrit 5$== I E5==Mips 36== I 56==Mranit 5)== I 6*==Jazalt 55== I E===Pisturi cristaline 3== I *===Cuarit 6=== I E===Mneis 6=== I *===+erpentine, amfi7olite *===Quil $E== I $1=="etrol $3== I $5==

Valoarea vitezei de propagare ntr-o roc cu fluid se calculeaz folosind relaia!

D(A D A

$ $-R R& (V V V

, ($.)$

unde VDA este viteza ntr-o roc cu fluid, VDeste viteza n matricea rocii, VA este viteza n

fluidul din porii rocii, R este porozitatea rocii.

Gipul de fluid din porii rocii influeneaz valoarea vitezei de propagare a rocii. ?stfel,

viteza de propagare ntr-o roc ce conine gaz n porii ei este mult mai mic dect atunci cnd

roca conine petrol sau ap n pori.

Vrsta rocii

#xperimental s-a dedus o lege de dependen a vitezei n funcie de adncime i vrsta

rocii!

V"& 0(G$LE, ($.))


6/14

unde, este adncimea rocii, G este vrsta a7solut iar 0 este un coeficient care depinde de

compoziia litologic a rocii i de unitile de msur folosite.

Creterea vitezei de propagare cu vrsta rocii este un rezultat al aciunii ndelungate a

soluiilor care au circulat prin porii rocii i care au crescut gradul de cimentare al acesteia. Fn

Ga7elul $.E sunt date cteva exemple de vrste cu valorile de vitez determinate.

Tabelul 1.6Valori de vitez pentru cteva exemple de vrste (dup Constantinescu, $1E6

Vrsta Adncimea $%% & '%% m Adncimea '%% & %% m

Hevonian 5.= 0mLs 5.$$ 0mLs"ermian 3.=5 0mLs --Cretacic ).5 0mLs 3.)E 0mLs#ocen ).*5 0mLs 3.= 0mLs>ligocen ).)= 0mLs ).5 0mLs

*storia tectonic

?nalizele au artat c rocile care au suferit un proces de dinamometamorfism mai

intens sunt caracterizate de viteze mai ridicate (de ex. rocile din regiunile intens cutate.

Docile din zonele de falie sunt caracterizate de viteze mai mici de propagare.

1.5.3.3 Distribuia vitezei undelor seismice n mediul geologic

Histri7uia vitezelor de propagare n mediul geologic variaz de la una relativ simplla complex. ?stfel, putem spune c avem o distri7uie relativ simpl n zonele de platform i

complex n zonele intens cutate.

Vitezele de propagare a undelor seismice au dou direcii principale de variaie, pe

vertical i pe orizontal.

Variaia pe "ertical este datorat creterii presiunii cu adncimea i a variaiei

litologiei, variatiei litologice, prezenta accidentelor tectonice etc.

Variaia pe orizontal este dat de variaiile laterale de facies, prezena structurilorfaliate i cutate, diapirelor de sare etc.

Fn funcie de valorile de vitez s-a realizat o structurare a mediului geologic

considerat foarte important n etapa de prelucrare a datelor seismice de reflexie i anume!

- +ona de "itez miceste zona cu grosime varia7il msurat de la suprafaa solului, =

I $== m, n care viteza de propagare a undelor seismice are valori $== I E== mLs< dup

unii autori intervalul se ntinde pna la $=== mLs. ?ceast zon corespunde cu zona

alterat n care rocile sunt fisurate i neconsolidate. Nsurtorile de teren au artat c

7aza zonei de vitez mic urmrete, n general, acoperiul orizontului acvifer. Fn plus,


7/14

n aceast zon exist variaii importante de vitez att pe direcie orizontal ct i

vertical. Variaia grosimii zonei de vitez mic are o influen foarte mare asupra

timpilor de propagare a undelor seismice, n special a celor reflectate. Fntrzierile de

timp datorate propagrii acestor unde prin zona de vitez mic sunt nlturate n timpul

prelucrrii nregistrrilor seismice prin aplicarea coreciilor statice. Sn alt efect nedorit

dat de prezena zonei de vitez mic este a7sor7ia i, deci, atenuarea undelor seismice

(de ex, frecvenele mari sunt a7sor7ite n zona de vitez mic.

- +ona de "itez intermediareste dezvoltat imediat su7 zona de vitez mic, este zona

n care viteza undelor seismice este de pna la $$== mLs.

- ,oca "ie reprezint, n general, rocile nealterate, nefisurate i caracterizate de valori

ridicate ale vitezelor de propagare.

Fn funcie de distri7uia vitezelor de propagare n su7sol s-au propus mai multe

modele!

a edi!l .istratificat! cu viteze constante n fiecare strat< dac se analizeaz o anumit

limit, pentru stratele acoperitoare limitei analizate se calculeaz o vitez medie

folosind formula!

ii

mi

i i

V &

V

($.)3

Figura 1.28 Nodel 7istratificat de vitez


8/14

7 edi!l m!ltistratificat! este compus din strate cu viteze constante< vitezele pot crete

de la strat la strat sau pot scade n unele strate.

Figura 1.29 Nodel multistratificat n care vitezele cresc de la un strat la altul (stnga sau scad(dreapta

c edi!l contin!!! este alctuit din strate sla7 sau foarte sla7 difereniate din punct de

vedere litologic< viteza este funcie continu cu adncimea.

Figura 1.30 #xemple de distri7uii de vitez n medii continue

d edi! contin!! stratificat! viteza variaz continuu cu adncimea n fiecare strat


9/14

Figura 1.31 #xemple de distri7uii de vitez n medii continuu stratificate

1.5.3.! "nizotropia vitezei de propagare?nalizele de la7orator au artat c viteza de propagare n acelai tip de roc variaz

diferit perpendicular pe stratificaie i paralel pe aceasta. ?stfel, s-a definit mrimea T,

cunoscut su7 numele de anizotropia vitezei de propagare!

T & VUUL V ($.)5

unde, VUU este viteza de propagare n lungul stratificaiei i V este viteza de propagare

perpendicular pe stratificaie.Nsurtorile de teren i de la7orator au artat c viteza de propagare este mai mare pe direcia

stratificaiei mediului dect perpedicular pe aceasta. ?ceast diferen este mai mare n cazul

unei succesiuni geologice de strate su7iri i n cazul rocilor metamorfice (de ex. micaisturi.

Hiferena dintre cele dou tipuri de viteze este considerat nesemnificativ n cazul stratelor

sedimentare groase i n rocile eruptive.

1.# "tenuarea undelor seismice#nergia undelor seismice scade n timpul propagrii acestora. ?ceast scdere se

datoreaz unor procese ca!

- divergena sferic,- reflexie i refracie,- a7sor7ie- interferena undelor seismice.

1.#.1 Divergena sferic$


10/14

#ste fenomenul de scdere a densitii de energie pe unitatea de suprafa a frontului

de und. + presupunem c avem o surs de oscilaii ntr-un punct dintr-un mediu omogen i

izotrop. Fntr-un astfel de mediu, frontul de und este sferic. "e msur ce se deprteaz de

surs, suprafaa frontului de und crete iar densitatea de energie pe unitatea de suprafa a

frontului de und scade. Hac notm cu #oenergia dat de surs i cu #renergia ntr-un punct

N plasat la distana r fa de sursa seismic, avem urmtoarea relaie ntre #oi #r!

or )

## &

5Wr. ($.)6

Ptiind c energia seismic este proporional cu ptratul amplitudinii unei unde, avem!

or

?? &

)r , ($.)E

unde, ?reste amplitudinea undei la distana r, ?oeste amplitudinea undei generate de surs.

"e 7aza acestor relaii putem spune c atenuarea energiei se face invers proporional

cu ptratul distanei r, iar atenuarea amplitudinii se face invers proporional cu distana r.

1.#.2 Refle%ia &i refracia

> und incident pe o limit ce separ dou strate, caracterizate de densiti i viteze

de propagare diferite, sufer fenomenul de reflexie i refracie. Aenomenul de reflexie const

n propagarea unei pri din energia incident n stratul de deasupra limitei, iar fenomenul de

refracie const n propagarea unei pri din energia incident n stratul de su7 limit.

Cantitatea de energie reflectat i refractat este controlat de coeficienii de reflexie, D, i

transmisie (refracie, G."resupunnd ca nu avem pierderi de energie prin alte proceseLfenomene n timpul

propagrii unei unde seismice conform modelului din Aigura $.3), avem!

D G & $, ($.)*

Coeficienii de reflexie i transmisie sunt definii astfel!


11/14

) ) $ $

) ) $ $

' V -' VD&

' V ' V, ($.)

G & $ I D, ($.)1

unde, ' este densitatea iar V este viteza de propagare a undei seismice.

Figura 1.32 Snda incident, unda reflectat i unda refractat< ?ieste amplitudinea undei incidente, ?reste amplitudinea undei reflectate, ?teste amplitudinea undei refractate (transmise

Hac notm amplitudinea undei incidente cu ?i, amplitdinea undei reflectate cu ?ri

amplitudinea undei refractate cu ?t, avem!

?r& ?iD< ?t& ?iG. ($.3=

Fn cazul incidenei critice, ntreaga energie transmis n stratul de su7 limit se

propag n lungul limitei su7 forma unor unde alunectoare i cu viteza din stratul de su7

limit. Fn timpul acestei propagri, fiecare punct de pe limit devine, conform principiului lui

QuXgens, o surs de oscilaii i genereaz unde frontale (un tip de unde refractate care se

propag spre suprafa.


12/14

Figura 1.33"ropagarea undelor la inciden critic< d$i d)sunt densitile n stratele de deasupra ide su7 limit, V$i V)sunt vitezele de propagare n stratele de deasupra i de su7 limit

Fn funcie de tipul contrastelor realizate pe o limit geologic, acestea se mpart n!

- imite reflectatoare! limitele pe care se realizeaz un contrast de impedan acustic

(produsul dintre densitate i vitez

ga seismica curs 3

Documents