Hình 1 Bố trí hệ thống thiết bị khảo sát Đcnpgc
tải về 125.43 Kb.
|
2.1. Phương pháp địa chấn nông phân giải cao2.1.1. Hệ thiết bị khảo sátPhương pháp ĐCNPGC được trình bày trong luận văn này là địa chấn một mạch, phát và thu sóng địa chấn được tiến hành trong lớp nước biển và sử dụng các kỹ thuật đơn giản để tiến hành quan sát liên tục một lần các sóng phản xạ từ đáy biển và các ranh giới địa chất sát đáy biển. Tùy mục đích của nghiên cứu mà thực hiện lựa chọn hệ thống thu phát và các tham số hợp lý. Một hệ thống địa chấn gồm một nguồn phát sóng âm, một hệ thống máy thu để ghi nhận các tín hiệu phản xạ và một máy in tương tự để chuyển các tín hiệu này thành các băng ghi (mặt cắt) tương tự [5](Hình 2.1). Băng ghi này thể hiện trường thời gian liên tục thẳng đứng bên dưới hành trình của tàu khảo sát với trục thẳng đứng là thời gian truyền sóng 2 chiều và trục ngang là vị trí tàu khảo sát trên biển. Hình 2.1 Bố trí hệ thống thiết bị khảo sát ĐCNPGC Nguồn phát Nguyên lý vận hành và đặc điểm cấu tạo của các loại nguồn âm học khác nhau được trình bày cụ thể trong các tài liệu chuyên môn liên quan [5], [23], [24]. Ở Việt nam hai loại nguồn phát đang được sử dụng phổ biến là: Boomer Là loại nguồn cơ điện hoặc điện động. Năng lượng điện phát ra được nạp vào các tụ điện thông qua cuộn dây gắn trong chất cách điện nằm dưới một tấm kim loại. Điện lượng này sinh ra một từ trường mạnh trong cuộn dây, tạo ra các dòng điện xoáy làm sinh ra một từ trường mạnh trong tấm kim loại. Từ trường này đối kháng với từ trường trong cuộn dây làm cho tấm kim loại bị bật ra rất nhanh tạo nên một xung âm học sắc nhọn. Năng lượng phát của Boomer phổ biến nhất trong các khảo sát phân giải cao vào khoảng 200 đến 500J. Tần số ưu thế của tín hiệu thông thường trong khoảng 2000 đến 10.000 Hz, do đó Boomer được coi là một loại nguồn âm có dải tần số rộng và được sử dụng rất hiệu quả trong các khảo sát với yêu cầu độ phân giải rất cao. Các thiết bị Boomer ngày nay có thể loại bỏ gần như hoàn toàn xung thứ cấp (xung bong bóng) và phát ra các xung gần như xung nửa chu kỳ lý tưởng, nhờ đó độ phân giải có thể đạt tới 0.5 - 1m. Độ xuyên sâu trong hầu hết các trầm tích cát hoặc cát pha sét nói chung vào khoảng 30 - 50 m và có thể sâu hơn đối với các trầm tích mịn hơn. Ưu điểm của loại thiết bị này là tín hiệu ngắn, có thể đạt độ phân giải rất cao; dải tần số rộng, có thể áp dụng cho nhiều mục đích khảo sát khác nhau và có thể khảo sát được trong môi trường nước ngọt. Nhược điểm của nó là hệ thống thiết bị tương đối cồng kềnh, điều kiện thi công phức tạp và độ xuyên sâu hạn chế, thường chỉ đạt tới khoảng 50 m trong điều kiện bình thường. Sparker Sparker hoạt động thông qua quá trình phóng năng lượng điện nạp trong các tụ, từ một hoặc nhiều điện cực vào môi trường dẫn điện (nước biển) phía sau tàu khảo sát. Sự phóng điện theo chu kỳ làm bốc hơi tức thời một lượng nước nhỏ xung quanh mỗi đầu điện cực để tạo ra một bong bóng khí có áp suất lớn. Bong bóng này co giãn sinh ra một chuỗi các xung áp lực âm - dương tắt dần kế tiếp nhau, chính là tín hiệu âm học phát ra. Tần số và thời gian tồn tại của quá trình co giãn này phụ thuộc vào chiều sâu thả điện cực và công suất của quá trình phóng điện tính theo đơn vị Joule (J). Đặc điểm này sinh ra hiện tượng một tín hiệu phản xạ thường bao gồm một chuỗi các xung liên tiếp nhau, đôi khi có thể che khuất các tín hiệu phản xạ kế tiếp, làm giảm độ phân giải của phương pháp. Năng lượng sử dụng trong các khảo sát nông phân giải cao thường nằm trong khoảng 250 đến 1000J, tần số ưu thế của các tín hiệu địa chấn phát ra thường nằm trong khoảng 200 - 1000Hz, số lượng điện cực có thể là 10, 100 thậm chí lớn hơn nhằm nâng cao đáng kể độ phân giải đồng thời vẫn giữ được độ xuyên sâu tốt. Thực tế qua nhiều chuyến khảo sát trên thềm lục địa Việt nam cho thấy với công suất phát của Sparker là 500J, sử dụng cực phát có 50 -100 điện cực cho kết quả tối ưu nhất. Sparker được coi là một loại nguồn lý tưởng cho phần lớn các khảo sát thăm dò địa chất – địa vật lý biển. Nó có thể đạt tới độ xuyên sâu tới vài trăm mét và độ phân giải từ 2 đến 5 m trong các điều kiện thông thường với các ưu điểm vượt trội là đơn giản, gọn nhẹ, dễ lắp đặt trên tàu nhỏ; có thể phát được năng lượng lớn, thay đổi trong một phạm vi rộng với dải tần số rộng, có thể áp dụng cho nhiều mục đích khảo sát khác nhau và nguồn điện cung cấp tương đối đơn giản, ổn định và chi phí thấp hơn so với các hệ thống khác. Bên cạnh đó, nó cũng có nhược điểm là rất khó loại trừ hoàn toàn xung thứ cấp (xung bong bóng) và khó phóng điện trong môi trường nước ngọt.
Hệ thống ghi Địa chấn nông phân giải cao một mạch hiện là một trong số các phương pháp địa chấn thăm dò phục vụ đắc lực cho công tác nghiên cứu địa chất các tầng nông dựa vào các ưu điểm đặc thù của nó là độ phân giải cao, có thể khảo sát được các lát cắt địa chất có bề dày nhỏ với mức độ chi tiết và định lượng hơn so với các phương pháp truyền thống khác. Theo đó các hệ thống thiết bị cũng được cải tiến nâng cấp, được quan tâm đầu tư và đã có hiệu quả.Đầu thu gồm nhiều máy thu triệt tiêu gia tốc mắc song song, mỗi máy thu gồm hai tinh thể thạch anh áp điện được ghép đối xứng sao cho gia tốc theo phương nằm ngang do chuyển động của tàu gây ra là bằng nhau, ngược chiều để tự triệt tiêu. Các máy thu này được đặt trong một ống chất dẻo chứa dầu kéo theo sau tàu. Dầu trong ống này có tác dụng cách điện và bù tỉ trọng để đầu thu có thể ngập trong nước, ổn định ở một độ sâu nhất định nhằm hạn chế một phần nhiễu đồng thời tăng đáng kể chất lượng tín hiệu có ích, qua đó có tác dụng tăng tỉ số tín hiệu/nhiễu bằng cách tăng biên độ tín hiệu theo hiệu ứng cộng đồng pha, đồng thời giảm các loại nhiễu trên cả hai phương diện: a) Tăng hiệu ứng thống kê: với số lượng máy thu là N, tỷ số tín hiệu/nhiễu ngẫu nhiên sẽ tăng lên gấp N1/2 lần; b) tăng hiệu ứng định hướng: khi đầu thu được kéo theo phương nằm ngang trên mặt biển, tín hiệu phản xạ từ các ranh giới trầm tích sẽ được cộng đồng pha trong khi nhiễu từ các hướng khác cộng không đồng pha, làm cho tỉ số tín hiệu/nhiễu được tăng lên đáng kể. Khoảng cách giữa các máy thu trong một đầu thu cũng được khống chế bởi lý thuyết lấy mẫu Nyquist. Để tránh hiện tượng méo dạng, phải có ít nhất hai máy thu đối với mỗi bước sóng của tần số cao nhất nằm trong dải tần số cần quan tâm nhằm rời rạc hóa chính xác hình dạng sóng. Ví dụ, trong trường hợp góc tới thẳng đứng và tần số cao nhất (f) cần được rời rạc hóa là 750 Hz, phải có ít nhất hai máy thu liên tiếp nhau trong khoảng cách 1 m theo công thức: tải về 125.43 Kb. Chia sẻ với bạn bè của bạn:
|