О структуре поля упругих колебаний при сейсмоизмерениях

Изучение поля упругих колебаний в твердых средах с самого начала пошло не по законам методологии. А именно, все фундаментальные положения этой области знаний возникли не в результате экспериментальных наблюдений, как это принято в физике, а на основании математического обеспечения чисто мысленной модели.

В 1828 году Пуассон объявил о наличии двух типов упругих колебаний - продольных и поперечных. Это было провозглашено в результате решения волнового уравнения при умозрительно заданных граничных условиях. В дальнейшем, так же умозрительно задавая другие граничные условия, математики получали решения волнового уравнения для множества других типов волн. В результате, сформировалось мнение, что при проведении сейсморазведочных работ возникает и распространяется большое количество типов упругих колебаний.

Не имея технических средств для выявления отдельных типов волн по их базисным параметрам1, с самого начала эры измерений упругие волны различных типов стали различать по скорости их распространения. Так, например, принимая, что продольные волны всегда имеют место, и что скорость их, по определению, наибольшая, первую по времени пачку на сейсмограмме считают именно обусловленной этими самыми продольными волнами. Ну, а вторая пачка - волны поперечные, третья - волны Рэлея и т.д.

Диапазон значений получающихся по этой логике скоростей оказался очень широким- от 100м/с до 7000м/с. И здесь нашлось место для множества типов волн. Однако в этой логике есть одна неувязка. Дело в том, что инициатор упругих колебаний при сейсмоработах - ударного типа. Удар или взрыв. То есть, короткий импульс. А форма сейсмосигнала имеет вид гармонических затухающих колебаний.

Из общефизических представлений известно, что если отклик на ударное, импульсное воздействие представляет собой гармонический затухающий процесс, то это значит, что воздействию подверглась какая-то колебательная система. Это важнейший в физике принцип. Так, например, исходя из этой логики, в XIX веке был открыт L-C колебательный контур.

Таким образом, первое, что необходимо было сделать, обнаружив, что отклик на удар имеет вид затухающего гармонического процесса, это найти ту колебательную систему, которая осуществляет преобразование импульса в гармонический сигнал. Нам это удалось сделать, и, как оказалось, оно осуществляется не одной колебательной системой, а несколькими.