Сейсмические волны
распространяются в гетерогенных
средах не прямолинейно, а проделывают
сложный путь, и скорость волн
на различных глубинах определяется
по годографам - графикам зависимости
времени от координат точек
наблюдения. Линейные годографы
- это основной источник сведений
о типах волн в сейсмологии.
Если сейсмические
волны генерируются многими источниками,
например очагами землетрясений,
они достигают регистрирующих
станций в расчетное время,
которое устанавливается по принятой
модели, допустим PREM. Но когда на
их пути встречается какая-то
аномальная масса, то скорость
волн будет или уменьшаться,
или, наоборот, увеличиваться в
зависимости от значения плотности.
Чем выше плотность, тем выше
скорость сейсмических волн. Таким
образом, объемные продольные
и поперечные волны, проникая
глубоко в мантию Земли, позволяют
выявить неоднородности в ее
пределах (рис. 1).
Вполне очевидно, что,
чем больше сейсмических волн
проходит через какую-либо неоднородность
в мантии Земли или земной
коре, тем более подробную информацию
об изменениях фаз, периодов, амплитуд
и скоростей этих волн мы
будем иметь. Количество записей
особенно важно, так как одно
землетрясение дает лишь одну,
усредненную скорость волны вдоль
луча, попавшего на сейсмоприемник.
Но когда лучей много и они
идут с разных сторон, взаимно
пересекаясь, тогда информация
об источнике волн гораздо
более полная. Иными словами, на
сейсмоприемники поступят данные
о флуктуациях многих физических
параметров, которые после трудоемкого
процесса их обработки покажут,
какие существуют отклонения
от стандартной модели. Поскольку
землетрясений ежегодно происходит
сотни тысяч, а станций, регистрирующих
сейсмические волны, многие тысячи,
необходимо обработать колоссальный
объем материала, который может
сделать только быстродействующая
ЭВМ. Современные цифровые сейсмографы
регистрируют сейсмические волны
и позволяют сразу же вводить
их в ЭВМ. Следует отметить,
что исследования сейсмических
границ и неоднородностей внутри
Земли представляют собой сложную,
непрерывно совершенствуемую задачу.
Необходимо отфильтровать помехи
и шумы, неизбежно возникающие
при определении времени вступления
продольных, поперечных и других
волн на сейсмограмме.
Существуют различные
методы для определения глубинных
сейсмических границ и неоднородностей,
связанные с отраженными, преломленными
и обменными волнами. Но можно
использовать, как это и делается
в сейсмотомографии, сразу все типы
волн, не изучая их последовательно, а
как бы суммируя их вместе. Это так называемая
многоволновая томография, которая дает
гораздо более качественное представление
о глубинных неоднородностях. Надо подчеркнуть,
что известные алгоритмы для построения
изображений на основе анализа скоростей
сейсмических волн удачно дополняются
знанием особенностей геологических разрезов,
которые хорошо известны для верхних горизонтов
земной коры и прежде всего осадочных
толщ, но хуже для ее более глубинных уровней
и еще хуже для мантии Земли.
Процесс отбора необходимых
сейсмических параметров и оценка
их качества для получения
томографического изображения столь же
важны, как и конечный результат - построение
трехмерной картины интересующей нас
неоднородности в недрах Земли. Именно
отбор экспериментальных сейсмических
данных, а также их первичная обработка
являются тем необходимым основанием,
на котором строится вся дальнейшая работа
для получения изображения [4]. Это особо
следует подчеркнуть для того, чтобы было
понятно, почему сейсмотомографические
изображения, в основу которых положен,
казалось бы, одинаковый первичный материал,
при обработке разными исследователями
могут значительно отличаться.