Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Минобрнауки России

РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина

Факультет «Технологии геологической и геофизической разведки»

Кафедра 21.05.03 «Технология геологической разведки»

Курсовая работа

по дисциплине: «Разведочная геофизика»

на тему:

Изучение волнового сейсмического поля района А-О

Выполнил: Асатилла О.

Студент группы У.УГИ-22-08

Руководитель: доцент

Ибрагимов Х.Р.

Ташкент 2024



Задание на курсовую работу

по дисциплине «Разведочная геофизика»

на тему Изучение волнового сейсмического поля района А-О

студенту Асатилла Отабеку Улугбек угли группы УГИ-22-08

Содержание работы

Введение

1. Геологическое строение местности

2. Литолого-стратиграфическая характеристика района исследования

3. Физические свойства горных пород

4. Создание геологического разреза

5. Создание цифровой геологической модели в программном комплексе Tesseral Geo Modeling

6. Изучение волнового сейсмического поля и результат сейсмограммы

Заключение

Список литературы

Исходные данные для выполнения работы:

Учебная геологическая карта

Рекомендуемая литература:

Воскресенский Ю.Н. Полевая геофизика: Учебник для вузов. - М.: ООО «Издательский дом Недра», 2010. - 479 с.:

Графическая часть:

Рисунки

Приложения

Руководитель: доцент Ибрагимов Х.Р.

Задание принял к исполнению: студент Асатилла О.У.



Содержание

• Введение
• Глава 1. Геологическое строение площади
• 1.1 Геологическое строение площади района
• 1.2 Литолого-стратиграфическая характеристика района
• Глава 2. Физические свойства горных пород
• 2.1 Скоростная характеристика горных пород
• 2.2 Плотностная характеристика горных пород
• 2.3 Удельное электрическое сопротивление горных пород
• Глава 3. Создание геологического разреза
• 3.1 Построение геологического разреза
• Глава 4. Создание цифровой геологической модели в программе Tesseral
• 4.1 Создание цифровой геологической модели среды
• 4.2 Изучение волнового сейсмического поля
• 4.3 Изучение сейсмограммы
• Заключение
• Список использованной литературы
• Список приложений


Введение

В данной курсовой работе представлен анализ сейсмического волнового поля. Для получения изображения сейсмического волнового поля была решена прямая задача сейсморазведки. Для визуализации сейсмического волнового поля использована программа Tesseral, которая на основе экспериментальных сейсмических записей позволяет наглядно изучить разные типы волн. Данная программа помогает выделять из записи сейсмического сигнала кадры определенной длительности и исследовать изображение волнового поля в пространстве.

Решаемые задачи:

1. Изучить геологическое строение района. Исследовать литолого-стратиграфические характеристики и физические свойства горных пород.

2. Оцифровать учебную геологическую карту и разреза в программе Corel Draw.

3. Создать цифровую геологическую модель среды в программе Tesseral.

4. Изучить волновое сейсмическое поле и результат записи сейсмограммы.



Глава 1. Геологическое строение площади

1.1 Геологическое строение площади района

В географическом плане изучаемая территория представляет собой равнину и среднегорье. С юга на восток территория пологая, с запада на восток имеют место значительные колебание высот, которая обусловлена наличием в восточной части гор. Эти горы сложены эффузивными породами неогенового возраста. С юго-запада на северо-восток изучаемой площади протекает река Белая, в долине которой есть отложения четвертичного возраста. Разрывные нарушения широко развиты, представлены в основном сбросами и сдвигами.

В данной площади самым древним отложением является нижнеюрский отдел. Средний возраст этих отложений составляет 160 млн. лет. Из-за наличия мощных толщ известняков и глин, и отсутствия обломочных пород, можно сказать, что в этой территории находился водоём.

В нижнем меле водоём постепенно начинает заполняться мелкими обломочными материалами, вследствие чего оно становится мелководнее.

В нижнем и верхнем меле, осадки становятся преимущественно карбонатными.

В палеоцене водоём становится мелководнее, ритмично накапливаются глины и песчаники.

В эоцене и олигоцене площадь озера увеличилось, о чем свидетельствует наличие глинистых и кремнистых пород и песчаников.

В миоцене происходит опускание района, начинает накапливаться конгломераты, грубообломочные породы.

В плиоцене активно развивается вулканическая активность, вследствие чего образуются эффузивные породы. [3]



1.2 Литолого-стратиграфическая характеристика района

В геологическом строении рассматриваемого района участвуют осадочные породы юрской, меловой, палеогеновых систем, а также четвертичные отложения. Юрская система представлена верхним и нижним отделами; меловая система представлена верхним и нижним отделами; палеогеновая система представлена палеоценом, эоценом и олигоценом; неогеновая система представлена миоценом и плиоценом.

Юрская система. Юрские отложения разделены на два отдела: нижний и верхний. Среднеюрские отложения отсутствуют. Верхнеюрские отложения представлено Титонским ярусом. Нижнеюрские отложения также сложены глинами Юрские отложения представлены толщами карбонатных пород мощностью от 570 метров, наиболее характерны известняки, мергели. Юрские отложения обнажаются на севере и северо-западе изучаемого региона.

Меловая система. Меловая система представлена нижним и верхним отделами. Нижнемеловые отложения представлены Полянской свитой состоящий из разнозернистого песчаника. Верхнемеловые отложения представлены Лютитской свитой, состоящей из песчаника и пачкой ритмично чередующихся мергелей и глин. Мощность меловых отложений составляет более 880 м. Меловые отложения периодически выходят на поверхность по всему региону.

Палеогеновая система. Палеогеновая система представлена палеоценом, эоценом, олигоценом. Палеоцен представлен алевролитами и глинами. Эоцен представлен Лумшорской свитой, состоящей из ритмично чередующихся алевролитов, аргиллитов и мергелей. Олигоцен представлен Петровской свитой, состоящей из кремнистых мергелей, аргиллитов, известняков. Мощность палеогеновых отложений составляет 1260 м. Палеогеновые отложения встречаются в западной и южной части региона.

Неогеновая система. Неогеновые отложения представлены миоценом и плиоценом. Миоцен представлен Дусинской, Черникской и Михайловскими свитами.

Дусинская свита состоит из конгломератов, песчаников и гравелитов. Черникская свита состоит из гравелитов, песчаников и глин с прослоями бурых углей. Михайловская свита состоит из конгломератов, песчаников и глин с прослоями липоритовых туфов. Мощность отложений миоцена составляет более 1400 метров. Отложения миоцена встречаются преимущественно в северной части местности. Плиоцен представлен эффузивными породами: андезитовыми и базальтовыми лавами, липаритовыми игнимбритами и туфами. Мощность этих отложений составляет 1200 метров. Плиоценовые отложения встречаются преимущественно в восточной и в южной части района исследования.



Глава 2. Физические свойства горных пород

2.1 Скоростная характеристика горных пород

Скорость распространения упругих волн в среде зависит от ее свойств. В геологических средах скорость упругих волн может меняться в зависимости от типа породы, ее плотности, пористости и упругих модулей.

Существует два основных типа упругих волн: продольные (P-волны), поперечные (S-волны).

Скорость распространения продольных (P-волн) всегда выше, чем скорость распространения поперечных (S-волн). В типичных горных породах скорость распространения P-волн составляет от 2 км/с до 8 км/с, а скорость распространения S-волн от 1 км/с до 5 км/с.

Для юрских известняков, доломитов, аргиллитов, песчаников характерная граничная скорость 4,3-4,5 км/с, для меловых песчаников, мергелей и известняков - 4-4,2 км/с, для палеогеновых глин, мергелей и известняков - 3,5-4,5 км/с, для конгломератов, гравелитов и песчаников неогенового возраста - 4-4,5 км/с, для андезитовых туфов, андезитов и базальтов неогена - 5-6,5 км/с. [2; с. 74-86].

2.2 Плотностная характеристика горных пород

Плотность пород в изучаемой местности изменяется от 1,8 до 3 г/см³. Плотность осадочных горных пород находится в пределах от 1850 до 3200 кг/м³. Важным структурным фактором является объемная масса горной породы. Это масса единицы объема породы в ее естественном состоянии, то есть с минеральным скелетом, порами и трещинами. Объемная масса имеет то же значение, что и плотность пород без пор и трещин.

Для пористых пород объемная масса всегда меньше их плотности. Объемная масса пород, имеющих в порах и трещинах капельную жидкость, больше объемной массы сухих пород. Разница возрастает по мере роста пористости и минерализации пластовой воды.

При увеличении глубины за счет роста горного давления происходит уплотнение пород, смятие пор и пустот, поэтому объемная масса возрастает. Горные породы осадочного комплекса имеют объемную массу, равную 1800-2500 кг/м³, а насыщенные водой осадочные породы имеют объемную массу 2000-2700 кг/м³.

С ростом глубины увеличивается температура горных пород. Повышение температуры вызывает увеличение объема минерального скелета, поэтому объемная масса несколько снижается.

Наиболее важным структурным признаком породы является пористость, определяемая наличием в ней пор, трещин (пустот). Общая (абсолютная, физическая, полная) пористость характеризуется отношением объема пор к объему всей породы.

Наибольшую общую пористость имеют глины, пески, песчаники, но у глины поры в основном закрытые, то есть не сообщающиеся друг с другом.

Обломочные породы весьма пористы. С ростом глубины пористость обломочных пород уменьшается.

Пористость зависит от формы и размеров зерен, степени их окатанности, уплотнения, цементирования обломков и зерен. [2; с. 308-310].

2.3 Удельное электрическое сопротивление горных пород

Численные значения удельного электрического сопротивления горных пород определяются объемными соотношениями различных фаз, составляющих породу и обладающих различной электропроводностью. На величину удельного электрического сопротивления влияют следующие факторы: водонасыщенность породы (влажность); минерализация поровой влаги (степень засоленности); пористость, структура порового пространства; водопроницаемость; литологический состав пород, глинистость; температура; давление.

Поровая влага является обязательным компонентом горных пород. Она оказывает значительное влияние на величину удельного электрического сопротивления практически всех пород. Понижающее воздействие влаги на электрическое сопротивление пород обусловлено тем, что ее сопротивление на много порядков меньше сопротивления большинства породообразующих минералов. Характер количественной зависимости электрического сопротивления от влажности определяется типом породы, пористостью, проницаемостью. Даже небольшие изменения в содержании влаги (пористость колеблется от 1,4 до 2,8%) приводят к резкому снижению величины удельного электрического сопротивления. Удельное электрическое сопротивление рыхлых песчано-глинистых пород плавно уменьшается с ростом влажности.

Минерализация подземных вод оказывает определяющее влияние на величину удельного электрического сопротивления. Электропроводность подземных вод зависит от их состава и, особенно, от концентрации растворенных в них солей. Степень засоленности пород зоны аэрации также оказывает существенное влияние на удельное сопротивление пород.

В карбонатных породах основное влияние на величину удельного электрического сопротивления оказывает водонасыщенность и трещиноватость. Наличие в трещинах глинистого материала снижает величину удельного электрического сопротивления. Наиболее высоким удельным сопротивлением характеризуются доломиты и известняки. [2; с. 394-398].

стратиграфический физический горный геологический сейсмический



Глава 3. Создание геологического разреза

3.1 Построение геологического разреза

Геологический разрез или геологический профиль -- это вертикальное изображение структуры земной коры, демонстрирующее последовательность горных пород и других геологических формаций на определенной территории. Этот разрез может быть представлен в виде графической диаграммы или рисунка, отображающего слоистую структуру и взаимное расположение различных горных пород и их характеристики.

Алгоритм построения геологического разреза:

1. Нарисовать топографический профиль

Для создания геологического разреза нужно нарисовать линию разреза на листе миллиметровки и отметить точки, где эта линия пересекает горизонтали, указав высоту каждой точки. Затем нужно провести нулевую линию и отложить от нее вертикальные расстояния в масштабе карты. После этого соединить точки плавной линией, чтобы получить готовый топографический профиль.

2. Снести геологические границы

Таким же образом, как и горизонтали. Необходимо подписать возраст выходящих на этих отрезках пород. Лучше сносить выходы границ прямо на линию рельефа, короткими тонкими вертикальными штрихами.

3. Нарисовать разрывные нарушения

При отсутствии на линии разреза данных образований, пункт нужно пропустить.

Если для разрывного нарушения не указано элементов залегания, считать его вертикальным. Если нет иных данных, считать, что разрыв пронизывает всю толщу пород.

4. Отрисовать геологические границы, начиная с самых молодых слоёв и придерживаясь мощности пород

При этом необходимо учитывать следующие особенности:

Самый верхний слой не обязательно имеет полную мощность, он чаще всего срезан денудацией. Также, как и ядра складок.

Мощности слоев необходимо выдерживать, в первую очередь, на крыльях складок. В замке изоклинальных складок она может значительно возрастать. Там, где породы данного слоя выходят на поверхность, могут находиться осложняющие складки, это тоже нужно учитывать.

Нижняя граница нижнего слоя не рисуется, нижний слой просто закрашивается на величину мощности.

Геологический разрез позволяет:

1. Изучить структуры. Геологический разрез позволяет изучить структуры, такие как складки, сбросы, сдвиги и трещины. Это помогает понять геологическую историю региона и влияние этих структур на формирование горных пород

2. Определить стратиграфии. Геологический разрез позволяет определить последовательность горных пород, их возраст и взаимосвязи. Это помогает понять, как формировался регион на протяжении истории.

3. Определить ресурсы и резервуары - разрез может помочь в определении наличия и характеристик полезных ископаемых, таких как нефть, газ, уголь или руды. Это помогает при планировании добычи и эксплуатации ресурсов.

4. Понять геологическую историю региона - геологический разрез позволяет увидеть процессы, которые привели к формированию горных пород в данной местности. Изучение различных слоев и структур помогает раскрыть историю геологических событий, произошедших в течение многих миллионов лет.

В программе Corel Draw был построен геологический разрез по линии А-B и С-D. Геологический профиль A-B был построен в направлении с запада на восток, а профиль C-D c юга на север для большей информативности. [5; с. 6-8].

Рисунок 1. Геологический разрез по профилю А-В

Рисунок 2. Геологический разрез по профилю C-D



Глава 4. Создание цифровой геологической модели в программе Tesseral

Программное обеспечение Tesseral предназначено для проведения моделирования волновых процессов в двухмерном (2D) и трехмерном (3D) пространствах с использованием конечно-разностных методов. Эта программа позволяет создавать различные конфигурации сейсмических наблюдений, строить глубинные скоростные модели сложных геологических разрезов, а также создавать карты геологических поверхностей и 2D модели сейсмических скоростей.

4.1 Создание цифровой геологической модели среды

Для построения геологического разреза был предпринят следующий алгоритм действий:

1. Загрузка данных: В первую очередь были загружены в ПО Tesseral данные: часть геологического разреза, скорости распространения волн, геометрию источников и приемников, а также информацию о геологической структуре.

2. Создание модели: Следующим шагом является создание части двухмерной модели геологического разреза (рис. 2). Это включает определение границ различных горных пород, определение их физических свойств (например, скоростей распространения волн) и построение структурной модели. Модель может быть создана путем ввода данных в программу

3. Расчет сейсмического поля: после создания модели ПО Tesseral выполняет расчет сейсмического поля, т.е. определяет, как будут распространяться сейсмические волны в моделированной земной коре. Это включает моделирование прохождения волн через различные горные породы, отражение и преломление волн на границах, дифракцию и другие физические процессы.

4. Инверсия данных: ПО Tesseral предоставляет инструменты для выполнения инверсии данных, т.е. определения параметров модели на основе сейсмических данных. Это может включать оптимизацию параметров модели таким образом, чтобы они наилучшим образом соответствовали измеренным данным.

5. Визуализация и интерпретация результатов: ПО Tesseral позволяет визуализировать и анализировать результаты моделирования и инверсии. Это может быть выполнено с помощью графических инструментов, предоставляемых программой, и позволяет интерпретировать геологическую структуру и определить потенциальные резервуары полезных ископаемых. [4; с. 1-75].

Рисунок 3. Запуск сейсмического моделирования



Рисунок 4. Этапы обработки данных: вкладка «Источники»

Рисунок 5. Этапы обработки данных: вкладка «Приемники»

Рис. 6. Этапы обработки данных: вкладка «Сигнал»

Рис. 7. Цифровая геологическая модель среды

4.2 Изучение волнового сейсмического поля

Рассмотрим явления, возникающие при падении волны на границу раздела упругих сред. В верхней среде скорость распространения продольной волны составляет , поперечной - , плотность , в нижней среде - , соответственно. В момент, когда до границы доходит падающая волна, граница сама становится источником вторичных волн; образовавшиеся волны распространяются в обратном направлении в первой среде - это отраженные волны и проходят через границу (вниз) во вторую среду - проходящие волны.

Рис. 8. Волновое сейсмическое поле

Рассмотрим случай падения сферической Р-волны из источника S на поверхности на плоскую горизонтальную границу R двух сред, когда скорость в нижней среде больше, чем в верхней (). Достигнув границы, падающая волна возбуждает отраженную и проходящую волны. При малых углах падения изохроны отраженной и проходящей волн совпадают на границе вплоть до одинаковой точки. Однако при больших углах падения проходящая волна обгоняет отраженную волну и между фронтами этих волн возникает разрыв (изохронны отраженной и проходящей волн в точках не совпадают и все более расходятся), что приводит к образованию в верхней среде вторичной волны с плоским фронтом в верхней среде. Эта волна, называемая преломленной (или головной) волной (), выходит на поверхность в вдали от источника и распространяется в направлении от источника. Отсюда следует, что преломленные волны не выходят на поверхность вблизи источника возбуждения.

С динамической точки зрения преломленные волны имеют следующие особенности. Амплитуды преломленных волн значительно меньше, чем отраженных волн от одной и той же границы, форма импульса преломленной волны не подобна, как в случае отраженной волны, форме импульса падающей волны и характеризуется более низкой преобладающей частотой. Это объясняется тем, что преломленные волны проходят большие пути, чем отраженные волны, и из-за избирательности поглощения их спектры обеднены высокочастотными составляющими [2; с. 21-45].

4.3 Изучение сейсмограммы

К основным типам волн, наблюдаемым на сейсмограмме, относятся прямые, головные, отраженные, кратные, поверхностные. Все эти волны за исключением поверхностных могут быть еще продольными, поперечными. Обычно система наблюдений обеспечивает преимущественную регистрацию только монотипных и чаще всего продольных волн. Поэтому будем предполагать, что получены записи продольных волн. Переход к поперечным или обменным волнам сводится только к замене значений скоростей и не создает сложностей.

Основными волнами, регистрируемыми сейсморазведкой, являются полезные однократно-отраженные и дифрагированные волны, а также кратно-отраженные волны, являющиеся волнами-помехами. Оценка формы годографов различных волн дает возможность ослабить (или даже подавить) волны-помехи и построить сейсмические изображения по полезным волнам.

Скорость зависит от упругих характеристик среды, в которой он развивается, и его распределение можно изучить, наблюдая время пробега и амплитуду этих волн.

От пункта возбуждения во все стороны распространяются упругие волны. Вдоль земной поверхности идут поверхностные волны, а в глубь слоя распространяются прямые или падающие (продольная и поперечная) волны. На границах раздела сред с разными скоростями упругих волн за счет энергии падающей волны возникают отраженные и преломленные волны. При этом могут образоваться отраженные и преломленные волны как того же типа, что и падающая (монотипные, однотипные волны), так и другого типа (обменные волны).

Поскольку продольные волны обладают большими скоростями, чем поперечные, и поэтому к пунктам регистрации приходят первыми, а при возбуждении упругих волн взрывами и многими невзрывными источниками возникают в основном продольные волны, то в сейсморазведке они используются чаще.

Отражение монотипных продольных сейсмических волн происходит на границах слоев с разными волновыми сопротивлениями, то есть условие образования отраженной волны определяется необходимым неравенством зависящий от скорости распространения волн и плотности пород в первом и втором слоях, а угол падения равен углу отражения.

Кроме перечисленных полезных для глубинных исследований волн на записях наблюдаются различные волны-помехи (полно- и неполнократные отраженно-преломленные, звуковые, микросейсмы и т.п.).

На границе воздух - земная поверхность образуются поверхностные волны Рэлея и Лява, которые быстро затухают с глубиной.

При распространении сейсмических волн в средах сложного строения (дайки, уступы, сбросы и т.п.) в зоне тени для проходящих волн могут возникать дифрагированныеволны.

Если скорость распространения упругой волны в среде возрастает с глубиной, то лучи проходящих волн искривляются и возвращаются на поверхность. Такие волны называются рефрагированными.

Рис. 9. Сейсмограмма: годографы прямой, преломленной и отраженной волны



Заключение

На протяжении выполнения данной работы, я изучил использование программы Tesseral и проектирование 2D съемки с расчетом карт и освещенности разреза более детально. Также была проверена устойчивость любой сейсмической интерпретации и выявлены сложности формирования обменных волн, многократно отражённых волн и помех, связанных с земной поверхностью и формой залегания пластов.

В дальнейшем, используя эти сейсмические данные, можно исследовать глубинное строение Земли, выделять месторождения полезных ископаемых, решать различные инженерно-геологические и гидрогеологические задачи, а также проводить сейсмическое микрорайонирование.

Сейсморазведка отличается высокой разрешающей способностью, технологичностью и большим объемом получаемой информации.



Список использованной литературы

1. Амон Э.О., Стратиграфия: Учебное пособие. Екатеринбург: Издательство УГГУ, 2008 г., 366 с.

2. Воскресенский Ю.Н., Полевая геофизика: Учеб. для вузов.- М.: ООО «Издательский дом Недра», 2010. 479 с.

3. Кайнозойские моря Донбасса: стратиграфия и палеогеография нижнего палеогена и неогена / С.А. Мороз, Э.Б. Савронь. - К.: Вища школа, 1975. - 200 с.: ил.

4. Комплекс программ Tesseral Geo Modeling. 2012 г., 75 с.

5. Построение геологических разрезов: метод. указ. / сост. Е.В. Иванчук. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2007. - 32 с.

Список приложений

1. Учебная геологическая карта

2. Условные обозначения.

3. Литолого-стратиграфическая колонка.

4. Профиль скорости и плотности.

Размещено на Allbest.Ru