Краткая характеристика скорости распространения упругих волн

Рис. 2.39. Схема образования головных волн

Рис. 2.38. Образование различных типов волн на границе двух твердых сред

 и α΄- углы падения и отражения волны

 

Волна не поменявшая свой тип называется монотонной, а поменявшая обменной.

Если в среде существует граница (границы) разделяющая среды, где нижележащий слой имеет скорость v2 большую, чем у вышележащих слоев, скорость которых v1, то при падении лучей (сейсмических волн) на такую границу создаются головные (преломленные) волны. Они образуются только на определенном удалении от источника, когда возникает скользящая вдоль границы волна при угле падения α (см. рис. 65), равному некоему критическому углу i:

(2.25)

Головной волны параллельны друг другу (рис. 2.29).

Скорость распространения головных волн больше, чем падающих и отраженных, поскольку υ2>υ1. Эти волны имеют и значительно большую амплитуду. Однако, приведенная картина не означает, что на рассматриваемой границе нет других волн. Соответственно присутствуют и отраженные и второстепенные волны.

Для P1P1 волн принцип Ферма΄ приводит к закону Снеллиуса, который утверждает, что луч отраженной волны лежит в плоскости падения, направлен вверх от границы и угол α' между этим углом и нормалью всегда равен углу α (см. рис. 2.39).

Второстепенные волны возникают, как правило, на сложных геологических границах, которые имеют неровности и характеризуются прерывистостью. В тех случаях, когда размеры «шероховатости» меньше длины волны λ, возможно образование дифрагированных волн то есть волн с изгибами фронтов. В результате получается «радужная» картина, которая соответственно осложняет общую картину основных типов сейсмических волн.

Другой тип второстепенных волн - это интерференционные волны. Они представляют собой сложение когерентных (совпадающих по фазе) волн. В результате получается картина чередования полос волн большой и малой амплитуд то есть обычная интерференционная картина.

Особый вид второстепенных волн - боковые волны, возникающие в пределах границ, где раздела существуют малые отражающие площадки. Создается эффект бликов волновой ряби на поверхность водоема.

К волнам-помехам относят поверхностные волны, особый вид которых связан с границей «свободной поверхности» земля-воздух. Основная из этих волн - волна Релея, которая распространяется вдоль земной поверхности по эллипсоидной траектории, вертикальной к поверхности и имеет скорость меньшую, чем у поперечных объемных волн.

Дифференциация пород геологических разрезов по скорости распространения упругих волн предопределяет способность этих волн к отражению, преломлению, дифракции и.т.д. на границах разделов сред.

Твердая фаза.

Для основных породообразующих минералов тенденция изменения скорости распространения упругих волн несколько иная, чем у плотности и определяется удельным весом, физико-механическими характеристиками и строением кристаллической решетки (рис.40).

Увеличение 