در برداشت‌های لرزه‌ای از طریق یک چشمه انرژی کنترل شده، امواج لرزه‌ای ایجاد می شوند که این امواج با عبور از لایه‌های زیرسطحی زمین به گیرنده های (geophones) چیده شده در سطح زمین می‌رسند. برگشت امواج به سطح زمین در اثر شکست(refraction) یا بازتاب(reflaction) در مرز لایه‌های دارای اختلاف سرعت موج رخ می‌دهد. با توجه به مشخص بودن زمان فرستادن امواج لرزه‌ای، زمان عبور موج از چشمه تا هر گیرنده به‌دست می‌آید.

برداشت‌های لرزه‌ای برای اولین بار در سال 1920 میلادی به اجرا درآمد. این روش‌ها به دلیل تشابه با مطالعات زلزله که پیش از این تاریخ شروع شده بود و برای مطالعات ساختمان داخلی زمین مورد استفاده قرار گرفت سیر پیشرفت طبیعی را طی کرد. مطالعات زلزله‎‌شناسی اطلاعات حائز اهمیتی را از اعماق زیاد زمین به همراه دارد و اندازه‌گیری سرعت امواج زلزله در مورد خواص فیزیکی و ترکیب سنگ‌ها اطلاعاتی را به‌ دست می‌دهد.

به همین ترتیب و در مقیاسی کوچک‌تر،مطالعات لرزه‌نگاری می‌تواند تصویر دقیقی از زمین‌شناسی و پارامترهای پتروفیزیکی لایه‌های زیرسطحی فراهم آورد. این روش‌ها بدون شک از نظر حجم عملیات و دامنه کاربرد به ویژه در مطالعات اکتشاف نفت از مهم‌ترین روش‌های ژئوفیزیکی به حساب می‌آیند. امروزه در مطالعات اکتشاف نفت از تعداد زیادی نشانگرهای لرزه‌ای استفاده‌ می‌شود.

با وجود کاربرد زیاد این روش ها در اکتشاف نفت، روشهای لرزه‌ای کاربرد کمتری در مطالعات اکتشاف معدن دارند، ولی درزمینه بررسی‌های ژئوتکنیکی و زیست‎محیطی نیز از جایگاه ویژه‌ای برخوردارند.

 

سه روش معمول در این مطالعات عبارتند از:

لرزه‌نگاری شکست(انکساری)

لرزه‌نگاری بازتابی(انعکاسی)

لرزه‌نگاری گمانه‌‌ای شامل روش‌های سطحی به گمانه و گمانه به گمانه

روش لرزه‌نگاری بازتابی به دلیل کاربرد موثر آن در صنعت نفت و پشتوانه قوی اقتصاد نفت، به پیشرفت‌های زیادی رسیده‌ است. امروزه پیش از طراحی شبکه حفاری اکتشاف نفت، مطالعات تفصیلی و اغلب پرهزینه لرزه‌نگاری بازتابی انجام می‌گیرد که در این میان لرزه‌نگاری سه‌بعدی از جایگاه ویژه‌ای در این مطالعات برخوردار شده است.

 

این روش بیشترن عمق بررسی را در میان سایر روش‌های ژئوفیزیکی داراست. در طی سال‌های اخیر با افزایش قدرت و سرعت محاسباتی رایانه‌ها علاوه بر کاربرد اصلی روش بازتابی در اکتشاف نفت(عمق بررسی زیاد) برای عمق‌های کم نیز در مطالعات زیست‌محیطی و هیدروژئولوژی به کار گرفته شده است، اما به طور کلی این روش برای عمق‌های کمتر از 50 متر مناسب نیست.

روش لرزه‌نگاری شکست نسبت به روش بازتابی از عمق بررسی کمتری برخوردار است و از سال‌ها قبل علاوه بر مطالعات اکتشاف نفت، در مطالعات هیدروژئولوژی، زیست محیطی و ژئوتکنیکی و به طور محدودتری در اکتشاف معدن به کار برده شده است.

روش گمانه به گمانه و سطح به گمانه در مطالعات ژئوتکنیکی از جایگاه ویژه‌ای برخوردار است و با استفاده از امواج بازتابی و شکست دستیابی به پارامترهای کشسانی سنگ را میسر می‌سازد. برداشت‌های لرزه‌ی علاوه بر خشکی در دریا نیز به اجرا در می‌آیند.

 

معرفی روش

روش لرزه نگاري انكساري جزو قديمي ترين روش هاي لرزه نگاري مي باشد كه بيشتر در زمينه هاي پروژه هاي مهندسي كاربرد دارد، در صنعت اكتشاف نفت نيز جهت تعيين سرعت امواج مكانيكي و ضخامت لايه هاي سطحی از اين روش استفاده مي گردد.

روش لرزه نگاري انكساري مبتني بر اندازه گيري زمان رسيد موج P از منبع انرژي لرزه اي به گيرنده هاي امواج لرزه اي يا ژئوفون ها مي باشد. 

امواج توليدشده از منبع انرژي لرزه اي، از درون لايه هاي سطحي زمين عبور كرده و پس از انكسار در مرز بين لايه هاي زمين به سطح زمين باز مي گردند و توسط گيرنده هاي امواج لرزه اي ثبت مي شوند.

امواج ثبت شده بر روي سايز موگرام ها توسط مفسرين داده هاي لرزه نگاري بررسی شده و پس از تفسير اين اطلاعات، سرعت امواج مكانيكي و ضخامت لايه هاي سطحي زمين محاسبه مي شود.

 البته در روش هاي پيشرفته تر كارهاي انكساري مانند روش هاي هاگيوارا- ماسودا و روش هاي GRM مي توان توپوگرافي لايه هاي زيرسطحي را نيز مشخص نمود.

به طوركلي روش هاي شكست مرزي مي توانند براي اهداف دولايه، سه لايه و بيشتر طراحي و اجرا شوند، همچنين با استفاده از اين روش ها مي توان لايه هاي شیبدار را نيز شناسايي نمود.

در اين دستورالعمل تنها به مدل هاي دولایه‌اي، سه لايه اي و دولايه شيب دار پرداخته شده است و از ذكر ساير روش ها كه كمتر در كارهاي مهندسي كاربرد دارد و از قطعيت بالايي برخوردار نمي باشند خودداري مي گردد.

 

 حوزه هاي كاربرد

روش لرزه نگاري انكساري در پروژه هاي راه سازي، پل سازي، تونل سازي، سد سازي، احداث نيروگاه و تمام پروژه هايي كه نياز به ارزيابي لايه هاي سطحي ساختگاه را دارند، مي تواند كاربرد داشته باشد.

روش انكساري همچنين در به دست آوردن توپوگرافي لايه هاي زيرسطحي و به دست آوردن محدوده معادن كم عمق نيز با تركيب روش هاي غير لرزه اي مي تواند مورداستفاده قرار گيرد.

در اكتشاف منابع نفتي نيز از روش انكساري استفاده مي شود، هرچند كه عمق نفوذ روش انكساري كم است و مستقيما قادر به كشف مخازن هيدروكربوري نمي باشد و ليكن به عنوان يك روش تكميلي جهت به دست آوردن سرعت امواج مكانيكي در لايه هاي سطحي مورد استفاده قرار مي گيرد.

 

مراحل روش هاي انكساري

1. طراحي عمليات لرزه نگاري انكساري

2. چيدمان آرايه ژئوفوني بر روي سطح زمين

3. ايجاد موج در محل نقاط چشمه طراحي شده

4. ثبت موج لرزه اي توسط دستگاه هاي گيرنده

5. قرائت اولين زمان رسيد موج انكساري

6. رسم منحني هاي زمان مسافت

7. تفسير منحني هاي زمان مسافت به صورت دولايه اي و سه لايه اي و به دست آوردن ضخامت و سرعت امواج مكانيكي در لايه هاي اول، دوم و سرعت لايه سوم

 

طراحي عمليات صحرايي و برداشت اطلاعات

1- الگوي خطوط پيمايش: 

خطوط پيمايش لرزه نگاري بايد به صورتي طراحي شوند كه همواره عمود بر پديده هاي زمين شناسي (مانند گسل وغيره) باشند.

2- آرايه ژئوفوني: 

طراحي آرايه ژئوفوني بستگي به عمق نفوذ موردنياز و توانايي دستگاه هاي ثبات به كار گرفته شده در عمليات دارد.

3- برداشت هاي صحرايي:

تجهيزات صحرايي لازم براي برداشت اطلاعات در روش لرزه نگاري انكساري به شرح زير مي باشد:

دستگاه لرزه نگار (ثبات)

منابع انرژي

گيرنده هاي امواج (ژئوفون)

كابل هاي رابط

سيستم هاي ماشه

 

با توجه به اینکه این مبحث، بحث گسترده ای است در همین حد بسنده کرده و علاقمندان را دعوت به دانلود فایل زیر میکنیم که بصورت جامع و گسترده به مبحث اکتشافات لرزه ای و سایر روش های ژئوفیزیکی پرداخته است.

فایل pdf انواع روشهای کاربردی ژئوفیزیک از جمله لرزه نگاری انکساری

تجهیزات لیتوس:

دستگاه لرزه نگاری انکساری دانهول

یک دستگاه لرزه‌نگاری 24 کاناله DMT SUMMIT II Compact با ژئوفون‌های P و S

 

جهت انجام خدمات لرزه نگاری می توانید به شرکت لیتوس مراجعه نمایید و از تخصص همکاران لیتوس بهره مند گردید.