4.2.3. Сейсмическая и сейсмоакустическая аппаратура. Сейсмическая аппаратура предназначена для регистрации упругих волн от естественных (землетрясения) или искусственных источников (взрывы, невзрывные источники).

Для круглосуточной регистрации упругих волн от землетрясений на обсерваториях (их в мире свыше 200) используются сейсмографы. Конструктивно они состоят из инертной массы, подвешенной на пружине в жестком массивном корпусе. Упругие волны вызывают колебания корпуса, тогда как инертная масса стремится сохранить свое положение. Если к инертной массе присоединить механическое записывающее устройство, например перо, легко касающееся бумаги, закрепленной на корпусе вращающегося барабана, то можно получить сейсмограмму. Кроме такого механического способа записи существуют оптические или электромагнитные способы автоматической регистрации сейсмических волн от землетрясений.

В сейсморазведке возбуждение упругих волн иногда проводится взрывным способом. Взрывчатое вещество массой от нескольких десятков килограмм до десятков тонн помещается в скважине и подрывается электродетонатором. С увеличением массы глубинность возрастает от сотен метров до сотен километров.

В качестве альтернативных источников в сейсморазведке используют: 1) удары по земной поверхности молотком, кувалдой или с помощью падающего груза (глубинность соответственно растет от десятков до сотен метров); 2) импульсные газовзрывные источники, представляющие собой цилиндр, в котором при подрыве пропана в кислороде вследствие газовой детонации движется поршень, ударяющий по земной поверхности; 3) импульсные возбудители от высоковольтных электроискровых источников, разряд которых в воде создает упругую волну; 4) вибрационные пневматические или гидравлические датчики, действующие

88

по принципу перфораторов или гидравлических домкратов, и др. Глубинность разведки с помощью источников последних трех типов меняется от нескольких сотен метров до нескольких километров.

В сейсморазведке улавливание упругих колебаний почвы и превращение их в электрические сигналы производится сейсмоприемниками. Они похожи на сейсмографы, но построены на индукционном или пьезоэлектрическом принципе, т.е. электрические сигналы возникают в движущейся внутри магнита катушке или вследствие возникновения пьезоэлектрических зарядов на особых кристаллах при изменении давления на них. Электрические сигналы на выходе сейсмоприемников очень малы (порядка 1 - 10 мкВ), поэтому они усиливаются электронными усилителями, осуществляющими также фильтрацию помех, и записываются оптическим ими магнитным регистратором.

Совокупность сейсмоприемников, усилителей и регистрирующих устройств носит название сейсмического канала или канала записи. В сейсмических (сейсморазведочных) станциях, монтируемых на автомашинах или кораблях, бывает от одного-двух до сотен идентичных каналов, а сейсмоприемники с выходящими от них проводами соединяются в сейсмические косы. Иногда сигналы от сейсмоприемников на регистрирующую станцию передаются по радиоканалу.

Многоканальная запись необходима для того, чтобы непрерывно по площади прослеживать и разделять разные упругие волны, приходящие от разных объектов. Она может быть либо прямой (запись ведется на электротермической или обычной рулонной фотобумаге регистратора), либо воспроизводимой (регистрация осуществляется на широкой магнитной ленте специального магнитофона). Прямая и воспроизводимая записи бывают аналоговыми, когда развертка сигналов во времени осуществляется в видимой форме, или цифровыми, когда сигналы кодируются в двоичном коде, как в ЭВМ, и записываются на магнитофон. С помощью графопостроителей (плоттеров) цифровые магнитограммы можно преобразовывать в аналоговые сейсмограммы. Частотный диапазон упругих колебаний при сейсморазведке меняется от долей герца до нескольких килогерц.

Таким образом, современная сейсмостанция для геофизической разведки - это сложный измерительный комплекс, фактически представляющий специализированную ЭВМ. Он содержит следующие блоки: набор сейсмоприемников, усилителей, регистрирующих головок по числу каналов в станции; коммутатор каналов; преобразователи аналоговой записи в цифровую и обратно; цифровой магнитный и аналоговый регистраторы; блоки питания и контроля работы станции. Существуют различные

89

типы сейсмических станций, отличающихся интервалами изучения глубин, числом каналов, технологией работ (наземные, морские, скважинные).

Для некоторых морских и скважинных исследований, а также лабораторных измерений упругих свойств образцов горных пород используются различные сейсмоакустические станции, работающие в диапазоне от десятков до сотен килогерц.

90