In general usage, the term ‘earthquake’ describes a sudden shaking of the ground. Earth scientists, however, typically use the word ‘earthquake’ somewhat differently – to describe the ‘source’ of seismic waves, which is nearly always sudden shear slip on a fault within the Earth (see Figure 1). In this article, we follow the scientific usage of the term, and focus our review on how earthquakes are studied using the motion of the ground remote from the earthquake source itself, that is, by interpreting the same shaking that most people consider to be ‘the earthquake’. The field defined by the use of seismic waves to understand earthquakes is known as earthquake seismology. The nature of the earthquakes makes them intrinsically difficult to study. Different aspects of the earthquake process span a tremendous range in length scales – all the way from the size of individual mineral grains to the size of the largest plates. They span a tremendous range in timescales as well. The smallest micro-earthquakes rupture faults for only a small fractionof a second andthe durationof even the verylargest earthquakes can be measured in hundreds of seconds. Compare this with the length of strain accumulation in the earthquake cycle, which can be measured in decades, centuries, and even millenniums in regions of slow strain rate. The evolution of fault systems spans longer times still, since that can require the action of thousands of earthquakes. At different physical dimensions or temporal scales, different physical mechanisms may become important, or perhaps negligible. Earthquakes occur in geologically, and hence physically, complicated environments. The behavior of earthquakes has been held up as a type example of a complex natural system. The sudden transformation of faults from being locked, or perhaps slipping quasistatically, to slipping unstably at large slip speeds, as is nearly universally observed for earthquakes, also makes them a challenging physical system to understand. Despite these challenges, seismologists have made tremendous progress in understanding many aspects of earthquakes – elucidating their mechanisms based on the radiated seismic wavefield, determining where they occur and the deep structure of faults with great precision, documenting the frequency and the regularity (or irregularity) with which they occur (and recur) over the long-term, gaining insight into the ways in which they interact with one another, and so on. Yet, the obvious goal of short-term prediction of earthquakes, that is specifying the time, location, and size of future significant earthquakes on a timescale shorter than decades, remains elusive. Earthquakes are different in this sense from nearly all other deadly natural hazards such as hurricanes, floods, and tornadoes, and even volcanic eruptions, which to varying degrees are predictable over a timescale of hours to days. The worst earthquakes rank at the very top of known disasters. The deadliest known earthquake killed over half a million people in a matter of minutes.

Geophysics is the physics of the Earth, the science that studies the Earth by measuring the physical consequences of its presence and activity. It is a science of extraordinary breadth, requiring 10 volumes of this treatise for its description. Only a treatise can present a science with the breadth of geophysics if, in addition to completeness of the subject matter, it is intended to discuss the material in great depth. Thus, while there are many books on geophysics dealing with its many subdivisions, a single book cannot give more than an introductory flavor of each topic. At the other extreme, a single book can cover one aspect of geophysics in great detail, as is done in each of the volumes of  this treatise, but the treatise has the unique advantage of having been designed as an integrated series, an important feature of an interdisciplinary science such as geophysics. From the outset, the treatise was planned to cover each area of geophysics from the basics to the cutting edge so that the beginning student could learn the subject and the advanced researcher could have an up-to-date and thorough exposition of the state of the field. The planning of the contents of each volume was carried out with the active participation of the editors of all the volumes to insure that each subject area of the treatise benefited from the multitude of connections to other areas. Geophysics includes the study of the Earth’s fluid envelope and its near-space environment. However, in this treatise, the subject has been narrowed to the solid Earth. The Treatise on Geophysics discusses the atmosphere, ocean, and plasmasphere of the Earth only in connection with how these parts of the Earth affect the solid planet. While the realm of geophysics has here been narrowed to the solid Earth, it is broadened to include other planets of our solar system and the planets of other stars. Accordingly, the treatise includes a volume on the planets, although that volume deals mostly with the terrestrial planets of our own solar system. The gas and ice giant planets of the outer solar system and similar extra-solar planets are discussed in only one chapter of the treatise. Even the Treatise on Geophysics must be circumscribed to some extent. One could envision a future treatise on Planetary and Space Physics or a treatise on Atmospheric and Oceanic Physics. Geophysics is fundamentally an interdisciplinary endeavor, built on the foundations of physics, mathematics, geology, astronomy, and other disciplines. Its roots therefore go far back in history, but the science has blossomed only in the last century with the explosive increase in our ability to measure the properties of the Earth and the processes going on inside the Earth and on and above its surface. The technological advances of the last century in laboratory and field instrumentation, computing, and satellite-based remote sensing are largely responsible for the explosive growth of geophysics. In addition to the enhanced ability to make crucial measurements and collect and analyze enormous amounts of data, progress in geophysics was facilitated by the acceptance of the paradigm of plate tectonics and mantle convection in the 1960s. This new view of how the Earth works enabled an understanding of earthquakes, volcanoes, mountain building, indeed all of geology, at a fundamental level. The exploration of the planets and moons of our solar system, beginning with the Apollo missions to the Moon, has invigorated geophysics and further extended its purview beyond the Earth. Today geophysics is a vital and thriving enterprise involving many thousands of scientists throughout the world. The interdisciplinarity and global nature of geophysics identifies it as one of the great unifying endeavors of humanity. 

Если руководство вашей компании до этого осуществляло 3D съемку, потребуется меньше обучения, проводимого  техническим персоналом (обычно геофизиками), которое необходимо до рекомендации 3D съемки. Руководство ознакомится с типами сбора данных, требованиями обработки и интерпретации, которые могут предъявляться к персоналу, работающему на 3D съемке. Могут быть заранее сложившиеся идеи по отношению к окончательным результатам, которые могут быть предоставлены на разных стадиях работ. Важно подчеркнуть, что успех или неудача при предыдущих опытах с 3D съемкой могут  необязательно повторяться в будущих программах. Значительные улучшения могут быть получены при изменении параметров проектирования, сбора данных и обработки. Наоборот, результаты могут быть хуже, чем ожидалось, если были выбраны неудачные параметры проектирования. 

Технология вибрационной сейсморазведки включает в себя ряд процедур, направленных на обеспечение качества излучения сейсмических сигналов вибрационными источниками. К ним относится и правильный выбор рабочего режима вибраторов, и контроль качества их работы. Единых нормативных документов, регламентирующих выполнение этих работ, не существует. Состав их и уровень требований определяет, как правило, заказчик работ, исходя из собственного опыта. 

Упругие волны, используемые при сейсмической разведке, создается преимущественно при помощи взрывов зарядов кон­денсированных взрывчатых веществ. При взрыве возникает мощный кратковременный единичный волновой импульс. Это облег­чает наблюдение за распространением в среде этого импульса и  различных волн, образующихся при его прохождении через гра­ницы и неоднородности среды. Накоплен значительный опыт преимущественного возбуждения заданного типа упругих коле­баний путем управления взрывом, который сохранил свое зна­чение в качестве основного способа возбуждения колебаний в толще пород, несмотря на появление иных способов, основанных на вибрации тяжелой плиты, ударе груза, электрическом разряде и других процессах.

В решении задач по строительству материально-технической базы коммунизма большую роль играют поиски и разведка полезных ископаемых. Одним из ведущих поисковых методов является сейсморазведка. Геологическая результативность сейсморазведки зависит от степени изученности скоростпой характеристики разреза. Без знания скоростей распрострапепия упругих волн невозможна пи геометрическая, пи дипамическая интерпретация сейсморазведочных данных, давно как и их геологическое истолкование. Сведения о скоростях используются при анализе экспериментальных сейсмограмм, построении сейсмических границ и установлении их геологической приуроченности. На предварительном знании скоростпого разреза базируются построение и использование сиптетических (теоретических) сейсмограмм. Кроме того, данные о скоростях в реальных средах можно использовать при решении мпогих специальных геологических и геофизических задач. К числу таких задач относятся изучение состава глубинпых слоев земной коры, картирование зон выклинивания и фациального замещения слоев, изучение современного регионального тектопического плапа и особенностей тектогенеза, поиски локальных подпятий, выявлепие зон трещиноватости и повышенной пористости отложений, прямые поиски пефтяпых и газовых месторождений и др. Возможность использования сведений о скоростях при решении упомянутых задач вытекает из известных зависимостей скорости от геологических факторов и связи скорости с другими физическими свойствами. В настоящей книге обобщены способы определения скорости в сейсморазведке. Особое внимание уделено способам, осповапным па интерпретации сейсмозаписсй, наблюдаемых на земной поверхности с помощью метода отраженных волн. Автор выражает глубокую благодарность профессору Л. А. Рябинкииу за ценные советы и критические замечания, которые были учтены при подготовке рукописи к изданию.

Необходимость написания монографии “Морская сейсморазведка" определяется как возрастающим интересом к запасам Мирового океана и особенно шельфа морей, так и прогрессом в области технических средств, методики и технологии работ, а также способов обработки и интерпретации сейсмических материалов. В последнее время издано очень мало литературы на русском языке по сейсморазведочным работам, в частности монография, посвященная морской сейсморазведке методом преломленных волн, вышла в 1984 г. Сейсморазведку можно определить как самостоятельную научную дисциплину: геофизический метод изучения акустических свойств среды с помошью распространения упругих волн для прогнозирования ее геологического строения и месторождений полезных ископаемых. Объект ее исследования - геологическая среда; в качестве метода используется распространение упругих волн, а предметом изучения являются акустические свойства геологической среды. Результатом сейсмических работ должны быть детальные сведения об акустических свойствах изучаемого геологического разреза. В свою очередь, акустические свойства связаны с составом и условиями осадконакопления отложений и образования пород, что является основой для геологической интерпретации сейсмических результатов - прогнозирования геологического строения изучаемой территории и месторождений полезных ископаемых (нефти, газа, угля, руды и т.п.) и проведения инженерно-гидрогеологических изысканий. В основе проведения сейсмических работ (полевых наблюдений, обработки получаемых материалов и интерпретации результатов) лежит физическое представление о волновой картине, возникающей в некоторой акустической среде при возбуждении в ней упругих волн. Хотя геологическая среда, как правило, очень сложная - неоднородная и анизотропная, се можно с различной степенью приближения представить в виде упрощенных акустических моделей, волновую картину в которых можно описать простыми физическими законами.

Справочник является самостоятельным томом серии «Справочник геофизика». Первый справочник этой серии «Физические свойства горных пород и полезных ископаемых» (петрофизика) вышел в свет в 1976 г., справочник «Разведочная ядерная геофизика» — в 1977 г., «Скважинная ядерная геофизика» — в 1978 г., «Электроразведка» и «Магниторазведка» — в 1980 г. В данном справочнике содержатся сведения о физике и кинематике сейсмических волн. Описаны аппаратура, методика работ, обработка и интерпретация сейсморазведочных данных. Рассмотрены применение сейсморазведки при решении геологических задач, организация и планирование работ. Справочник предназначен для широкого круга геофизиков и геологов и может быть полезен преподавателям и студентам высших учебных заведений геофизических, геологических, нефтяных и горных специальностей. Табл. 78, ил. 224, список лит. — 116 назв.

Проблема учета неоднородностей верхней части разреза (ВЧР) при обработке сейсморазведочных данных общеизвестна и является частью общей задачи определения параметров среды по характеристикам отраженных сигналов в условиях переменных по горизонтали скоростей распространения упругих колебаний. Теоретическими и экспериментальными исследованиями показано, что качество, надежность и достоверность результирующих временных и глубинных разрезов в значительной степени определяются тем, насколько правильно и обоснованно были рассчитаны введенные в исходные записи временные поправки за верхнюю часть разреза и поверхностный рельеф. В первую очередь это относится к районам со сложными приповерхностными условиями, характеризующимися наличием многолетнемерзлых пород, чередующихся с зонами растепления, конусов выноса, сыпучих песков и других неблагоприятных факторов. Поскольку данные о ВЧР при разведке глубоких границ не имеют обычно самостоятельной разведочной ценности, изучению поверхностных отложений при сейсморазведочных работах уделяется, как правило, неоправданно мало внимания. Развитие способов автоматического определения и коррекции статических поправок при обработке сейсмических данных привело к существенному сокращению, а нередко исключению специальных работ по изучению ВЧР. Так как возможности выявления и учета поверхностных неоднородностей по материалам основной съемки вследствие возникающих неоднозначностей имеют принципиальные ограничения, результатом экономии на проведении исследований ВЧР во многих районах являются недопустимые ошибки в определении глубины отражающих границ, скоростных характеристик слоев, искажения динамических параметров, иногда и невозможность выделения отраженных сигналов. Определение и коррекция статических поправок были и остаются одними из основных процедур обработки сейсмических материалов в методе отраженных волн. Многообразие типов строения ВЧР привело к разработке большого количества модификаций способов изучения распределения скоростей в поверхностных отложениях, необходимого для определения первичных поправок до уровня приведения.

Большая часть содержащегося в книге материала появилась в виде записей лекций для магистерского курса вначале по нефтяной сейсморазведке в Оксфордском университете и затем по разведочной геофизике в Имперском колледже Лондонского университета. Основной контингент слушателей этих курсов составляют вчерашние студенты-геологи, физики, математики, инженеры, геофизики или других естественно-научных специальностей, которые работают в различных компаниях, занимающихся разведкой углеводородного или минерального сырья. Математическая подготовка слушателей всегда была неоднородной. По этой причине в данной книге математическое содержание сведено к минимуму. Тем не менее предполагается, что читатель знаком с основными принципами дифференциального и интегрального исчислений, рядами Фурье и основами матричной алгебры, включая понятия собственных значений, собственных векторов и диагонализации. Мы вполне отдаем себе отчет в том, что некоторые из рассматриваемых здесь вопросов освещены также и в других прекрасных книгах, причем нередко на значительно более строгом уровне. Взяться за написание этой книги нас побудила уверенность в том, что практические советы и указания всегда в дефиците. Предполагается, что читатель имеет доступ к вычислительной системе (и соответствующему математическому обеспечению), и вопрос состоит в том, как с максимальной пользой ее эксплуатировать. Глава 1 кратко знакомит читателя с вычислительной техникой, обычно используемой при промышленной обработке сейсмических данных. В гл. 2 приводятся теоретические основы для гл. 3, посвященной более практическим вопросам. Здесь можно заметить почти полное отсутствие символов интегралов по сравнению с обозначениями сумм. Поскольку на практике все вычисления выполняются на цифровых вычислительных машинах, основное внимание уделено дискретному преобразованию Фурье. В гл. 3 и 4 описываются решения задач, которые в любом сейсмическом центре по обработке данных приходится ежедневно решать множество раз. Мы признательны компаниям Merlin Profilers Ltd и Ensign Geophysics Ltd, предоставившим нам свои вычислительные системы, программы и средства машинной графики, а также компаниям ARCO я Merlin Profilers Lid, давшим разрешение на публикацию материалов, использованных в этих главах. В гл. 5 мы попытались представить на возможно более простом уровне теорию геофизических обратных задач. Вычислительные системы на базе малых и универсальных ЭВМ обычно имеют в составе библиотеки подпрограмм все необходимые модули для выполнения любых описанных в этой главе процедур. Исключение могут составлять лишь некоторые алгоритмы томографии. Многие студенты и коллеги помогали нам в работе над книгой либо непосредственно, либо оказывая косвенное влияние. Всем им мы весьма благодарны. Однако особенную признательность хотелось бы выразить А. Горски за его большую помощь в обсуждении двумерных спектральных методов (гл. 2 и 3); С. Смиту за его вклад в разд. 3.6; Г. Паркесу за участие в подготовке гл. 4; М. Ористег-лио, Ш. Стейнсби, М. Ловриджу и А. Мейсону за некоторые идеи, включенные в гл. 5; П. Беннету и Э. Райту за чтение корректуры и полезные замечания; компании Ensign Geophysics Ltd, разрешившей Дж. Мейкину завершить работу над рукописью, и членам наших семей, которые мирились с нервозной обстановкой, вызываемой литературными амбициями авторов.