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 نگاری انکساری جزو قدیمی ترین روش های لرزه نگاری می باشد که بیشتر در زمینه های پروژه های مهندسی کاربرد دارد، در صنعت اکتشاف نفت نیز جهت تعیین سرعت امواج مکانیکی و ضخامت لایه های سطحی از این روش استفاده می گردد.

روش لرزه نگاری انکساری مبتنی بر اندازه گیری زمان رسید موج P از منبع انرژی لرزه ای به گیرنده های امواج لرزه ای یا ژئوفون ها می باشد. 

امواج تولیدشده از منبع انرژی لرزه ای، از درون لایه های سطحی زمین عبور کرده و پس از انکسار در مرز بین لایه های زمین به سطح زمین باز می گردند و توسط گیرنده های امواج لرزه ای ثبت می شوند.

امواج ثبت شده بر روی سایز موگرام ها توسط مفسرین داده های لرزه نگاری بررسی شده و پس از تفسیر این اطلاعات، سرعت امواج مکانیکی و ضخامت لایه های سطحی زمین محاسبه می شود.

 البته در روش های پیشرفته تر کارهای انکساری مانند روش های هاگیوارا- ماسودا و روش های GRM می توان توپوگرافی لایه های زیرسطحی را نیز مشخص نمود.

به طورکلی روش های شکست مرزی می توانند برای اهداف دولایه، سه لایه و بیشتر طراحی و اجرا شوند، همچنین با استفاده از این روش ها می توان لایه های شیبدار را نیز شناسایی نمود.

در این دستورالعمل تنها به مدل های دولایه‌ای، سه لایه ای و دولایه شیب دار پرداخته شده است و از ذکر سایر روش ها که کمتر در کارهای مهندسی کاربرد دارد و از قطعیت بالایی برخوردار نمی باشند خودداری می گردد.

 حوزه های کاربرد:

روش لرزه نگاری انکساری در پروژه های راه سازی، پل سازی، تونل سازی، سد سازی، احداث نیروگاه و تمام پروژه هایی که نیاز به ارزیابی لایه های سطحی ساختگاه را دارند، می تواند کاربرد داشته باشد.

روش انکساری همچنین در به دست آوردن توپوگرافی لایه های زیرسطحی و به دست آوردن محدوده معادن کم عمق نیز با ترکیب روش های غیر لرزه ای می تواند مورداستفاده قرار گیرد.

در اکتشاف منابع نفتی نیز از روش انکساری استفاده می شود، هرچند که عمق نفوذ روش انکساری کم است و مستقیما قادر به کشف مخازن هیدروکربوری نمی باشد و لیکن به عنوان یک روش تکمیلی جهت به دست آوردن سرعت امواج مکانیکی در لایه های سطحی مورد استفاده قرار می گیرد.

مراحل روش های انکساری:

1. طراحی عملیات لرزه نگاری انکساری

2. چیدمان آرایه ژئوفونی بر روی سطح زمین

3. ایجاد موج در محل نقاط چشمه طراحی شده

4. ثبت موج لرزه ای توسط دستگاه های گیرنده

5. قرائت اولین زمان رسید موج انکساری

6. رسم منحنی های زمان مسافت

7. تفسیر منحنی های زمان مسافت به صورت دولایه ای و سه لایه ای و به دست آوردن ضخامت و سرعت امواج مکانیکی در لایه های اول، دوم و سرعت لایه سوم

طراحی عملیات صحرایی و برداشت اطلاعات:

1- الگوی خطوط پیمایش: 

خطوط پیمایش لرزه نگاری باید به صورتی طراحی شوند که همواره عمود بر پدیده های زمین شناسی (مانند گسل وغیره) باشند.

2- آرایه ژئوفونی: 

طراحی آرایه ژئوفونی بستگی به عمق نفوذ موردنیاز و توانایی دستگاه های ثبات به کار گرفته شده در عملیات دارد.

3- برداشت های صحرایی:

تجهیزات صحرایی لازم برای برداشت اطلاعات در روش لرزه نگاری انکساری به شرح زیر می باشد:

دستگاه لرزه نگار (ثبات)

منابع انرژی

گیرنده های امواج (ژئوفون)

کابل های رابط

سیستم های 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 وS

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