Способ изучения донных отложений

 

Использование: при геофизических исследованиях геологических образований на акваториях, в частности при картировании и изучении придонных отложений. Сущность изобретения: излучение и прием производят широкополосными излучателями и приемниками . Определяют резонансные частоты, интенсивность и энергию отраженных волн. Сравнивают их с аналогичными параметрами прямой волны. По .смещению резонансной частоты в высокочастотную или низкочастотную области и изменению параметров отраженной волны по сравнению с прямой судят о типе донных отложений .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 I/ 1/38

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ! г mslnO — пз!пО10!оц — =

, - (-.ынтътл Г (21) 4900210/25 (22) 09,01.91 (46) 30.03.93. Бюл. № 12 (71) Южное отделение Всесоюзного научноисследовательского института геофизических методов и разведки (72)!О.Г.-О.Ганбаров и З,Б.Тагиев (73) Азербайджанский научно-исследовательский институт геофизических методов разведки (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 938130, кл, G 01 N 29/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N 1520458, кл. G 01 Ч 1/38, 1987.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям геологических образований на акваториях и, в частности предназначено для изучения и картирования придонных отложений.

Цель изобретения — повышение достоверности литологического расчленения донных отложений.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, основанном на излучении и приеме упругих колебаний звуковой частоты, излучение и прием производят широкополосными излучателем и приемником, определяют коэффициенты отражения на различных частотах в диапазоне 1000-10000

Гц, строят частотные характеристики прямой и отраженных волн вдоль профиля съемки и по сравнению параметров отраженных волн с параметрами прямой волны и эталонными параметрами отражений от различных пород судят о литологии отложений.

„„5LI,, 1806388 АЗ (54) СПОСОБ ИЗУЧЕНИЯ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ (57); при геофизических исследованиях геологических образований на акваториях, в частности при картировании и изучении придонных отложений, Сущность изобретения: излучение и прием производят широкополосными излучателями и приемниками. Определяют резонансные частоты, интенсивность и энергию отраженных волн. Сравнивают их с аналогичными параметрами прямой волны. По.смещению резонансной частоты в высокочастотную или низкочастотную области и изменению параметров отраженной волны по сравнению с прямой судят о типе донных отложений.

Как известно, морское дно представляет собой отражающую, рассеивающую и поглощающую границу, имеющую ряд характерных особенностей, обусловленных ОО различием их акустических свойств, так как С„) по составу может меняться от твердой скалы ©, до мягкого ила и зачастую является сложной слоистой структурой, имеющей плотность и скорость звука постепенно или резко меняющиеся с глубиной.

Потери при отражении представляют собой логарифмическую меру отношения интенсивности отраженной волны li к интенсивности падающей волны lI и имеют вид гдев= —;n= —; р, С1

Р1 С2

p,pz — плотности граничащих сред;

1806388

10 а= kf", 20

30

40

50

С;, С2 — скорости звука в граничащих средах, (-.1 - угол падающей и отраженной волВместе с тем, многочисленные измерения поглощения звука в осадочных отложениях показали, что коэффициент поглощения волн сжатия в морских осадках в функции от частоты определяется зависимостью где а — выражается в децибелах на метр;

f — в килогерцах, а К и и являются эмпирическими параметрами, В песчаных, илистых, глинистых и других типах грунтов и практически равно единице, К зависит от пористости и примерно оавно 0,5 для пористости 35-бО ф,.

Учитывая вышеизложенное, для повышения эффективности изучения донных отложений предпочтительнее проводить измерения комплекса параметров отраженных волн, включающих амплитуду, энергию, частотную характеристику в определенном оиапазоне, например в диапазоне 1000—

10000 Гц, и сравнивая данные измерений с параметрами прямой и эталонных отраженных волн можно с большой достоверностью судить о литологии донных отложений, Так при прохождении прямой и отраженных от дна импульсов через ряд фильтров с полосой пропускания f> = 1000 Гц +. 250 Гц;

f2 = 2000 Гц + 250 Гц; fa = 3000 Гц + 250 Гц и т.д. наблюдаются смещения в ту или другую сторону от f >, б, fg„. основной частоты, спектра, изменения энергии, амплитуды импульсов отраженной волны относительно этих же параметров прямой волны, В случае мягких грунтов (ил, глины, песок) интенсивность и энергия отраженной волны существенно уменьшаются и составляют 0,30-0,40 прямой волны, а "резонансная (преобладающая) частота" спектра импульса смещается в область низких частот.

При твердых грунтах (известняки, плотные песчаники и т.д.) интенсивность и энергия отраженных волн увеличивается, доходя до 0,7-0,9, а резонансная частота смещается в область высоких частот.

Выполненные измерения на частотах 1 = 940 Гц, f = 2300 Гц и 1з = 3700 Гц, приведенные в таблице, позволяют утверждать, что анализ частотного спектра отраженных волн совместно с коэффициентом отражения по интенсивности существенно повышает эффективность литоло;ического расчленения донных грунтов.

Способ осуществляется след/к1щим об разом, Электрический импульс от накопителя поступает на излучатель. где преобразуется в импульсы упругих колебаний.

Волны, отраженные от поверхности дна и нижележащих пород, а также прямая волна воспринимаются широкополосным приемником-пьезокосой, преобразуютс в электрические сигналы и поступают на вход усилителя, Усиленный сигнал по отдельным каналам подается на входы узкополосных фильтров.

Количество фильтров определяется диапазоном принятых частот измерений, т.е, 1000 — 10000 Гц или 500 — 5000 Гц и т.д., а также характеристикой фильтров, полосой их пропускания и конструктивными особенностями, габаритами. При полосе пропускания 450-500 Гц желательная разность резонансных частот фильтров составляет не менее 800-1000 Гц.

С выхода фильтров сигналы поступают на входы широкополосных регистраторов, в качестве которых используются электрические (осциллографические, магнитные) записывающие устройства, В каждом канале на записи вначале регистрируются прямая волна и далее, через определенный промежуток времени (в зависимости от глубины водоема), отраженные волны от дна и подданных отложений.

Измеряют амплитуду, частотный спектр, энергии прямой и отраженных волн и, сравнивая их с параметрами прямой волны, а также эталонны:,: отражений, определенных на участках с известными породами донных отложений, устанавливают литологию исследуемого участка дна.

Технико-экономическая эффективность предложенного технического решения заключается в повышении достоверности распознавания донных грунтов, что позволяет в несколько раз сократить сроки морских наблюдений и объем отбора образцов грунта.

Формула изобретения

Способ изучения донных отложений, основанный на излучении и приеме упругих колебаний, по которым судят о литологии отложений, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности литологического расчленения донных отложений, излучение и прием производят широкополосными излучателем и приемником, определяют коэффициенты отражения на различных частотах в диапазоне 1000

10000 Гц, строят частотные характеристики прямой и отраженных волн вдоль профиля съемки, сравнивают резонансные частоты. интенсивность и энергию отраженных волн

1806388

Составитель 3.Тагиев

Техред M.Moðãåíòàë

Редактор Н.Коляда

Корректор И.Шмакова

Заказ 975 Тираж Подписное ,ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рэушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 г анлл(.си нь ми нарам Ф! : )ми прямы t волн и, .;. яеличен;.к. óñ р; t > ическик параметров волны и см;-.ц =:нию резонан.".;ной частоты в низкочастотную область выделяют

t „ëü Hb;;-; таины и соот ветстве! о о по Мх уменьи:ению и смен -.-. иа резо; ансной астоты в высокочастотну о область выделяют рыхлые отлсжения