Description:

"Взгляд через затемненное стекло: стратегии построения структур, перекрытых базальтами (Seeing through a glass, darkly: strategies for imaging through basalt Jennifer Maresh and Robert S. White*)" Хорошо известна проблема трудности построения структур, перекрываемых мощными комплексами вулканических отложений, с помощью сейсмических методов. Это особенно важно при поисках нефтяных компаний для разведки нефтегазоносных отложений в месторождениях с обширным магматизмом. Такие месторождения имеются в большом количестве в граничащих с водой площадях разведки, включающих окраины Атлантического океана Северо-Западной Европы и Южной Америки, окраины юга Атлантического океана в районе Африки, а также прибрежные и отдаленные от побережья зоны Индии. В этой статье мы подведем итоги последних исследований эффективного ослабления влияния магматических слоев с применением вертикального сейсмического профилирования (ВСП) в скважинах, пронизывающих базальты. Затем мы приведем результаты теоретического моделирования, которые доказывают, что большая часть затухания сейсмических волн вызвана скачками импеданса, которые вызывают рассеивание волн на кровлях и подошвах многочисленных тонких магматических слоев, из которых состоит базальтовый разрез. В заключение мы предложим пути оптимизации морских источников и приемников с целью усиления низкочастотных отражений, которые необходимы для построения структур, подстилающих базальтовые слои. Введение К причинам слабого отражения сейсмической энергии от слоев, перекрываемых базальтами, относятся большой скачок импеданса на верхнем базальтовом горизонте (Fliedner и White, 2001), рассеивание волн, вызванное шероховатостью поверхности базальта (Martini и Bean, 2002; Maresh, 2004) и внутренняя структура застывших лавовых потоков, являющаяся причиной сильного рассеивания волн, проходящих через базальтовые слои, и появления кратных волн. Как мы покажем ниже, этот эффект рассеивания особенно заметен для высоких частот. Низкочастотные волны рассеиваются меньше, поэтому регистрируемые волны, отразившиеся от слоев, перекрываемых базальтами, характеризуются низкими частотами, высокочастотная компонента намного слабее. Фильтрационный эффект базальтовой пачки имитирует поглощение и может быть охарактеризован как показатель качества Q. Для плотных базальтов характерное значение Q обычно больше 100 (Rutledge and Winkler, 1987), поэтому они не сильно поглощают. Самое низкое эффективное значение Q мы измерили на пачках лавовых потоков, поэтому здесь возможно слабое проявление внутреннего поглощения и более сильного эффекта рассеивания. Для скоростного строения среды с типичными пачками лавовых потоков рассеивание порождает дисперсию энергии, преимущественно рассеивая высокочастотные компоненты и, таким образом, удаляя их из когерентных отражений. Измерения Q в слоистых базальтах Мы используем данные продольного ВСП в скважине 164 07-1, пробуренной через 1200 м палеоценовых излившихся базальтов в северной части впадины Rockall (рис. 1), для определения эффективного значения Q. Базальты были излиты на уровне моря, треть разреза в подводных условиях, остальная - в субаэральных (Archer и др., 2005). Мы использовали стратиграфию базальтов в этой скважине как практический пример теоретических моделей поглощения, вызванного пачками базальтов. Рис. 1 Расположение скважины 164 07-1 в северной части впадины Rockall и скважин Glyvursnes и Lopra на островах Faroe. Выделенные площади обозначают территории палеогенового экструзивного вулканизма по Stoker и др. (1993). Сейсмический профиль через буровую площадку показан на рис. 2 с основными стратиграфическими особенностями, определенными в скважинах. Этот профиль демонстрирует трудность построения изображения структур внутри и под базальтовыми слоями. Рис. 2 2D сейсмический профиль через скважину 164 07-1. Кровля базальтового горизонта проявляется как высокоамплитудное отражение и погружается к северо востоку от 1,8 с до 2,75 с. Вдоль скважины показана основная стратиграфия. Эффективное значение Q для этого 1200 м разреза базальтов колеблется в пределах 15-35 (Maresh и др., 2003) и было измерено с помощью метода спектрального коэффициента, который основан на изменении спектра сейсмического сигнала с глубиной при работах ВСП. Похожие значения (10-45) были получены Shaw и др. (2004) по результатам работ ВСП в скважине Glyvursnes, пронизывающей верхнюю и среднюю серию палеоценовых лав, излившихся близ островов Faroe (рис. 1). Christie и др. (2002) дают значения Q в районе 35 по результатам работ ВСП в скважине Lopra, проходящей через нижние серии лав островов Faroe (табл. 1). Рис. 3 Каротажные диаграммы скважины 164 07-1 разреза базальтов. (а) Vp для всей пачки базальтов. (b) Сопоставление литологии, Vp, плотности, удельного сопротивления и гамма каротажа для четырех базальтовых лав. Лавовые потоки отделяются друг от друга либо слоем туфа, либо слоем брекчии. На базальтах наблюдаются более высокие значения Vp, плотности, удельного сопротивления и более низкие значения интенсивности гамма-излучения, чем на граничных слоях. Регистрируемые сигналы характеризуются острыми пиками и большим разбросом значений Vp в разрезе. Табл. 1 Сводка эффективных значений Q для слоистых базальтов. Местоположение Q Данные Автор Базальты плоскогорья Колумбии, Вашингтон ВСП Pujol и Smithson (1991) Верхняя и нижняя серии островов Faroe -45 ВСП Shaw и др. (2004) Нижняя серия островов Faroe ~ 35 ВСП Christie и др. (2002) Рис. 4 Гистограмма мощности лавового потока для скважины 164 07-1 в северной части впадины Rockall и скважины Lopra, проходящей через нижнюю серию базальтов в районе островов Faroe (Hald и Waagstein, 1984). Мощности отдельных потоков достигают 50 м и это одни из мощных потоков, среди исследованных потоков данного региона. Потоки с наименьшими мощностями зарегистрированы в вулканической провинции Северной Атлантики и характеризуются значениями меньше 0,2 м, измеренными и в средней базальтовой серии в районе Faroe (Hald и Waagstein, 1984), и в скважине 163 6-1А в районе впадины Rockall (Morton и др., 1988). Ключевые слова: muller, импульс, малый, отложение, vp, эффективный, амплитуда, технический, geophysics, сейсмический профиль, мощность, attenuation, использовать, исследование, пояснение, лава, затухание, winkler, лавовый поток, колебание, white, seismic, приемник равный, море, кратный волна, скорость, показать, базальтовый слой, вызвать, амплитуда сигнал, basalt, базальтовый, форма, глубина, район, скорость звук, пушка, пачка, lopra, усиление, плотность, метод, поток, применение, высокий частота, интерференция, изменение, lunnon, apparent attenuation, maresh, источник приёмник, сравнение, равный, ziolkowski, приводить, размер, глубина источник, частота, использование, faroe, всп, либо, средний, измеренный, статья, hobbs, кратный, дать, скачок, geological society, лавовый, приемник, низкий, рассеивание, преимущество, break, эффект, levin, приведенный, разрез, построение, воздушный пушка, буксировка, место, мощный, расположенный, получить, кратное, впадина rockall, табла, интенсивность, счет, journal, break май, характеризоваться, скважина, rockall, сильный, jerram, christie, базальтовый поток, источник, prospecting, слой, процесс, прохождение, конструктивный интерференция, гц, изображенный, технический статья, брекчия, comparison, низкочастотный, энергия, пузырь, приёмник, базальт, нижний, сейсмический, воздушный, waagstein, серия, полученный, сложный, профиль, geophysical prospecting, расстояние, северный, низкий частота, результирующий, май, sub-basalt imaging, результат, отражение, значение, неровный, основанный, высокий, остров, basin, внутренний, roberts, eage, волна, geophysical, сигнал