北黃海海區(qū)淺地層剖面數(shù)據(jù)資料干擾分析及預(yù)處理.docx

1、ISSN1009-2722CN37-1475/P第27卷第1期Vol27No1海洋地質(zhì)前沿MarineGeologyFrontiers文章編號(hào):1009-2722(2011)01-0027-06北黃海海區(qū)淺地層剖面數(shù)據(jù)資料干擾分析及預(yù)處理陳曉輝J,李日輝，張志菊氣李鐵剛（1中國科學(xué)院海洋研究所，中國科學(xué)院海洋地質(zhì)與環(huán)境柬點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室.青島266071；2青島海洋地質(zhì)研究所，片島266071；3中國科學(xué)院研究生院，北京100049）摘要：在前人工作的基礎(chǔ)上，對(duì)北黃海海區(qū)采集的淺地層割面資料中出現(xiàn)的多次波、鳴震等干擾因素進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，并對(duì)割面的反射品質(zhì)進(jìn)行了評(píng)估，將全區(qū)分為北黃海中部較輕干擾區(qū).北

2、黃海南部較弱干擾區(qū)，北黃海北部較重干擾區(qū)及渤海海峽周邊較重干擾區(qū)。通過濾波處理，對(duì)割面中出現(xiàn)的多次波、鳴震等干擾因素進(jìn)行了有效的壓制，消除了干擾波對(duì)原始資料的污染，為后續(xù)地質(zhì)分析與解釋工作提供了理想的基礎(chǔ)資料。關(guān)鍵詞：北黃海；淺地層剖面；干擾分析中圖分類號(hào):P315.01文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A淺地層剖而測H是一種基于水聲學(xué)原理的連續(xù)走航式探測淺部地層結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的地球物理方法。其干擾因素的產(chǎn)生除了與淺剖系統(tǒng)的本身有宜接的關(guān)系外，測區(qū)的地震地質(zhì)條件及水深條件等也是影響淺地層剖面質(zhì)量的重要因素。前人對(duì)地震剖面干擾的處理研究主要集中在壓制多次波干擾方面，歸結(jié)起來主要有3類：一類是基于聲波波動(dòng)方程的地震波傳播理

3、論.通過模擬波場運(yùn)動(dòng)預(yù)測出多次波的具體位置和能量.然后將其從原始信號(hào)中消除；另一類是分析波場外推預(yù)測多次波，從預(yù)測反褶積和拉東變換衰減不同類型多次波來達(dá)到壓制海上多次波的目的。這兩種方法在單道地震資料處理中取得了較好的效果。再一類是在多道地震勘探中.利用多次波和一次波在動(dòng)校時(shí)差、周期性等性質(zhì)上的差異通過濾波將多次波與有效信號(hào)分離開來并收稿日期：2010-0802基金項(xiàng)目：國土資源部海洋區(qū)域地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)H（GZH200800501）作者簡介：陳曉棒（1981.卯.助理研究員，主妾從事海洋地質(zhì)調(diào)查研究匚作.E-mail：honK2il982切除多次波:以往的成果主要是針對(duì)單道、多道地震的資料處理，鮮

4、見對(duì)淺地層剖面數(shù)據(jù)資料干擾分析及處理的報(bào)道。本文借鑒了前人處理單道地震資料干擾的方法，對(duì)北黃海采集的淺地層剖面進(jìn)行了反射品質(zhì)評(píng)估,對(duì)剖面上出現(xiàn)的多次波、側(cè)面波、鳴震等干擾波的聲學(xué)特征做了系統(tǒng)的分析，通過濾波處理提高數(shù)據(jù)的信噪比，消除了干擾波對(duì)原始資料的污染，為淺地層剖面資料的后續(xù)分析解譯工作提供了理想的基礎(chǔ)資料。1材料與方法青島海洋地質(zhì)研究所于2008年811月在北黃海進(jìn)行了淺地層剖面測量:。此次測址使用英國AAE公司制造的SBP/AAE淺地層剖面系統(tǒng)，由震源（電火花）、水聽器、工作站3部分組成。采用的工作參數(shù)為：電火花激發(fā)能般為400500J，拖曳K度為30m,記錄鼠程為100ms,觸發(fā)間隔

5、為1000ms,濾波為5005000Hz,海上施工船速控制在5節(jié)以下。2問題分析由于北黃海海區(qū)特定的淺地層聲阻抗結(jié)構(gòu)和實(shí)測作業(yè)及記錄處理方法所限，研究所涉及到的北黃海聲學(xué)反射記錄中仍然含有多種干擾因素，在了解前人對(duì)聲學(xué)地層剖面干擾因素分析及壓制方法的基礎(chǔ)上,對(duì)北黃海采集的淺地層剖面資料進(jìn)行了反射品質(zhì)評(píng)估，將全區(qū)分為4個(gè)擾區(qū)（圖l）e圖1北黃海淺地層割面聲學(xué)反射品質(zhì)評(píng)估分區(qū)Fig.1QualityoftheshallowprofilereflectionintheNorthYellowSea（1）渤海海峽周邊較重干擾區(qū)（I區(qū)）該區(qū)鳴震、全程多次波相互混合出現(xiàn).掩蓋了記錄上的大所有效聲學(xué)反射圖像，

6、導(dǎo)致面貌雜亂，結(jié)構(gòu)不清。（2）北黃海南部較弱干擾區(qū)（n區(qū)）該區(qū)水深多為5070m,多次波二次反射出現(xiàn)的位置接近剖面記錄的底部,大多數(shù)側(cè)線結(jié)構(gòu)較清楚.對(duì)解釋的影響小。（3）北黃海中部較輕干擾區(qū)（Ill區(qū)）該區(qū)多數(shù)測線的反射層次、結(jié)構(gòu)尚清楚，僅陰部區(qū)段的低頻鳴震、全程一次、層間多次等干擾波較嚴(yán)幣（4）北黃海北部較重干擾區(qū)（IV區(qū)）該區(qū)低頻鳴震全程多次波干擾較為嚴(yán)重，剖面能量弱，信噪比低，資料對(duì)比解釋難度較大。2. 1多次波干擾海上地震勘探的常見干擾波類型有多次反射波、反射一折射波、折射一反射波、繞射一反射波等其中多次波是在淺水區(qū)域?qū)Φ卣鹌拭嫫焚|(zhì)影響最為嚴(yán)重的干擾波。在淺地層剖面測中,當(dāng)聲源波由海水

7、向海底及其以下地層傳播.先后形成了相應(yīng)的“聲學(xué)回波，又傳回至海水之中，由于海平面與空氣、海水與海底分界面的波阻抗差明顯，聲學(xué)回波”到達(dá)這些界面時(shí)，又會(huì)發(fā)生向下傳播，并再度形成第2次的“聲學(xué)回波”返回海水。顯然.按此接收記錄的多次“聲學(xué)回波”不僅毫無利用價(jià)值.而II.在實(shí)際的聲學(xué)反射記錄中成為嚴(yán)垂的干擾因素。此類多次波在時(shí)間域中表現(xiàn)為水深的2倍或多倍走時(shí)（圖2、3）,在剖面中易于識(shí)別，在北黃海水深2040m的海域和近于水平海底的剖面上影響嚴(yán)重.在水深較深且目的層較淺時(shí)，不受多次波的影響。圖2北黃海北部二次反射干擾聲學(xué)反射圖像Fig.2Thesecond-reflectionsinthenorth

8、ofNorthYellowSeaonin圖3北黃海北部全層多次波聲學(xué)反射圖像Fig.3Themultiple-wavesinthenorthofNorthYellowSea當(dāng)反射能量較強(qiáng)的“聲學(xué)回波”向上傳播至某些波阻抗差較大的地層界面時(shí).既會(huì)“穿透上傳”，也會(huì)“反射下傳”，這種在多個(gè)反射界面向來回傳播的聲學(xué)叫波”稱之為層間多次波（圖4）,同樣是毫無利用價(jià)值、又不同程度影響聲學(xué)反射記錄的干擾波，此類多次波多見于北黃海海域水深2025m海底面之下。9707An圖4山東半島北部層間多次波聲學(xué)反射圖像Fig.4Theinterlayermultiple-wavesinthenorthofShando

9、ngPeninsula圖5北黃海南部低頻鳴震干擾聲學(xué)反射圖像Fig.5LowfrequencyreverberationinterferenceinthesouthofNorthYellowSea本文研究的淺地層剖面中多次波的干擾有些表現(xiàn)為與海底、海平面及地層內(nèi)部多種機(jī)理形成多次波的疊合.這種多次波很難從周期性上區(qū)分表現(xiàn)得更為夏雜，給地層的準(zhǔn)確劃定及追蹤造成困難。2.2鳴震干擾由于海水表面與海底是兩個(gè)反射系數(shù)相差較大的反射界面，當(dāng)海底比較平坦且反射系數(shù)比較穩(wěn)定時(shí),進(jìn)入水層內(nèi)的“聲學(xué)回波”不僅會(huì)產(chǎn)生多次反射.還會(huì)造成水層共振現(xiàn)象稱為鳴震。鳴震具有比較穩(wěn)定的的波形,特別是其延續(xù)時(shí)間長，會(huì)大量掩蓋有

10、效的反射波特征。研究認(rèn)為.鳴膜的頻率決定于水層厚度和水中的波速,也與海底反射系數(shù)、記錄儀器特性、入射到水層中的聲波頻譜等因素有關(guān)，鳴震干擾有低頻（圖5）和高頻（圖6）2類。2.3其他局部性干擾作業(yè)船減速干擾、波涌干擾和側(cè)而波干擾等，不僅會(huì)影響區(qū)域?qū)Ρ茸粉?更會(huì)宜接影響特殊地質(zhì)體的聲學(xué)圖像識(shí)別。45_433一圖6渤海海峽高頻鳴或干擾聲學(xué)反射圖像Fig.6HighfrequencyreverberationinterferenceinBohaiStrail3淺地層剖面干擾波的壓制3. 1原始資料的頻率分析圖7北黃海淺地層剖面原始資料高頻段頻譜分析Fig.7Spectralanalysisforhi

11、ghfrequencycomponentsoforiginalshallowprofilefromNorthYellowSea通過處理系統(tǒng)對(duì)有效波進(jìn)行頻譜分析.可以確定淺地層剖面數(shù)據(jù)資料的有效頻帶范圍。從頻譜分析結(jié)果看.有效波的高截頻在40005000Hz（圖7）,有效波的低截頻在150200Hz（圖8）。圖8北黃海淺地層剖面原始資料低頻段頻譜分析Fig.8SpectralanalysisforlowfrequencycomponentsoforiginalshallowprofilefromNorthYellowSea3.2頻率掃描處理波波姓理是改善資料品質(zhì)的有效方法之一，為了突出不同的聲學(xué)

12、反射單元的主要特征.根據(jù)上述的淺地層聲學(xué)波阻抗結(jié)構(gòu)和有效頻帶分析,對(duì)北黃海北部聲學(xué)反射品質(zhì)比較復(fù)雜淺地層剖面原始數(shù)據(jù)開展了濾波處理試毀.采用頻率掃描濾波的處理方式.得到了圖9所示的不同低截頻的高通泌波效果.綜合分析認(rèn)為，有效波的低截頻率定為150Hz比較合理。3.3多次波的壓制a未經(jīng)淀波的原始制面，b低裁頗為100Hzic低裁糠為150圖9不同低截頻的高通海波效果圖Fig.9Theresultsfromhighpassingfilteringfordifferentlowcutfrequencies因受淺地層剖面測ht的野外采集方法的限制.目前對(duì)壓制海底多次波的處理方法仍在探索之中，本文針對(duì)北

13、黃海采集的淺地層剖面通過人工追蹤海底多次波.再使用多維濾波的方式壓制多次波。具體處理流程如圖10。圖12壓制多次波后的聲學(xué)反射圖像Fig.12Thereflectionprofileaftermultiple-waveattenuation圖10壓制多次波流程圖Fig.10Theflowchartshowingattenuationformultiplewaves借助于交互地震資料處理系統(tǒng)，可以人工拾取出海底多次波反射層位，再參照多次波反射層位.定義一個(gè)僅僅包含多次波的時(shí)窗.如圖11所示。圖中紅色虔線是交互拾取的多次波層位；兩條藍(lán)色線是定義用于壓制多次波的時(shí)由圖11北黃海北部淺地層剖面多次波層

14、位及壓制多次波時(shí)窗Fig.11Positionofmultiple-wavesandtimewindowformultiple-waveattenuationofshallowprofilefromthenorthofNorthYellowSea3.4鳴震的壓制3.4.1層間鳴震的壓制在時(shí)窗內(nèi)應(yīng)用F-K濾波手段.利用多次波速（海水速度）或一個(gè)介于一次波和多次波之間的速度，對(duì)削面數(shù)據(jù)資料做動(dòng)校正。由于動(dòng)校速度的差異.在多次波得到校正或校正不足時(shí).有效波則校正過抵.這樣在F-K域就可將一次和多次波分開.以此有效壓制多次波（圖12）。經(jīng)多次波壓制處理后.聲學(xué)反射圖像有所改善.明顯淡化了相應(yīng)干擾深度范

15、闈的“反射假象”,凸顯了原已掩蓋或扭曲的實(shí)際聲學(xué)反射圖像，整體效果較好。圖14層間鳴震壓制時(shí)藺定義Fig.14Thetimewindowdefinedafterofsuppressinginterlayerreverberation本文涉及到的北黃海采集的淺地層剖面資料鳴震干擾多出現(xiàn)在聲學(xué)反射層之間（圖13）。海區(qū)地震勘探可在數(shù)字姓理中采用反濾波等技術(shù)有效克服鳴震干擾.相比而言，淺地層剖面數(shù)據(jù)資料還缺少相應(yīng)的處理方法。本文采用的壓制鳴震干擾的主要處理方法是交互定義氏制時(shí)窗（圖14）.在時(shí)窗內(nèi)采用F-K濾波等芹段進(jìn)行壓制,可以取得比較好的處理效果（圖15）.圖13層間鳴覆聲學(xué)反射圖像Fig.13

16、Thereflectionprofileofinterlayerreverberation圖15壓制鳴震后的聲學(xué)反射圖像Fig.15Thereflectionprofileaftersuppressingreverberation3.4.2高頻鳴震的壓制高頻鳴震通常為高頻鋸齒狀干擾波(圖16),主要采用濾波的方法加以濾除。通過頻譜分析,確定鋸齒波的頻率，之后采用陷波或窄帶通濾波處理方法.有效壓制F擾波的能量，達(dá)到壓制高頻鳴震干擾的目的(圖17)。圖16高頻鋸齒狀干擾波剖面Fig.16Theprofileofhighfrequencywithserratednoisewaves圖17壓制高頻鋸齒

17、狀干擾波后的剖面Eig.17Theprofileaftersuppressinghighfrequencyserratednoisewaves4結(jié)論與認(rèn)識(shí)(1) 本文對(duì)北黃海取得的淺地層聲學(xué)剖面進(jìn)行了系統(tǒng)的品質(zhì)分析，將全區(qū)分為北黃海中部較輕干擾區(qū)、北黃海南部較弱干擾區(qū)、北黃海北部較重干擾區(qū)及渤海海峽周邊較重干擾區(qū)。(2) 通過濾波處理試驗(yàn)，采用頻率掃描濾波的方式，綜合分析不同低截頻的高通濾波效果，得出有效波的低截頻率為150Hz。(3) 針對(duì)淺地層聲學(xué)剖面中出現(xiàn)的多次波、鳴震等干擾，借鑒前人處理單道地宸干擾資料的成果.利用一次波與多次波存在動(dòng)校時(shí)差、周期性等性質(zhì)方面的差異.通過FK濾波處理.使

18、有效信號(hào)更加突出.得到的剖面更加理想，為后續(xù)的地質(zhì)分析與解釋工作提供更理想的基礎(chǔ)資料。淺地層剖面數(shù)據(jù)資料f擾壓制是件復(fù)雜的工作，多次波的處理方法在單道、多道地震方面比較成熟，在淺地層剖面資料方面仍待探討。參考文獻(xiàn)：Cij趙鐵虎.張志南.許楓.淺水區(qū)淺地層剖面測量典型何財(cái)分析JJ.物探化探汁算技術(shù).2002.24(3):215-219.23牛濱華.沈操.黃新武.波動(dòng)方程多次波壓制技術(shù)的進(jìn)展J.地球物理學(xué)進(jìn)展.2002,】7(3)：48O-485.3王建立,王r(理.張洪宙.等.海上多次波的聯(lián)合衰減法lj.地球物理學(xué)進(jìn)展，2009.24(6，2070-2078.I金德剛.常旭.劉伊克.逆亍波域消除

19、多次波方法研究J.地球物理學(xué)報(bào)2008,51(1)：250-259.5 王維紅.崔寶文.劉洪.表面多次波熨獄的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展J.地球物理學(xué)2007.22(1)；156164.6 李景葉.陳小宏.芮振華.基于匹配濾波的多次波慶制方法研究D1地球物理學(xué)iit2007,22(.1),200-206.7 大迪，椅長春.數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型多次波衰減方法的研究J地球物理學(xué)進(jìn)展.2008,23(1):98103.8 黃新武.孫春巖.牛域華.等.基于數(shù)據(jù)致性預(yù)測與壓制自由表面多次波理論研究與預(yù)處理J.地球物理學(xué)報(bào).2005.48(1):173-180.(下轉(zhuǎn)第37頁)THEDISCOVERYOFCALCAREOUSN

20、ANNOFOSSILSINMESOZOICMARINESTRAIAAlGYANGZE,SOUTHERNTIBETANDITSSIGNIFICANCEGAOUanfeng-2.SUNJuan口.WANXiaoqia/,WANGYu*2,ZUOWenzhe,?(1CollegeofResourcesandEnvironments.HebeiPolytechnicUniversityTangshan.063009,Chinai2KeyLaboratoryofBiogeologyandEnvironmentalGeology.Ministryofbxiucacion.ChinaUniversityof

21、(eociencesWuhan430074*China：3ChinaUniversityofGeosciences*Beijing)00083China)Abstract：l*hemarinestrataaroundtheJurassicCretaceousboundarycropoutwellinsouthernTibet.ThesamplescollectedfromtheJiabulaFormationintheJiabula-GokousectionofGyangzeareawereanalyzedbytheauthorsunderhigh-resolutionmicroscope.T

22、hecalcareouszonalnannofossilsofBcrriasian-ValanginianstagesofearlyCretaceouswerefoundforthefirsttimeinthesection.Someglobalorintercontinentalspecieswithregionalsignificanceforcorrelationwerealsodiscovered.Ingeneral,thenannofossilsdiscoveredhavethesamefeaturesoftheEarlyCretaceousassemblage.Thediscove

23、ryprovidesnewpaleontologicalevidencefordelineationoftheJurassicCretaceousboundaryinsouthern7ibet.Keywords：calcareousnannofossils；JurassicCretaceous；JabulaFormation；Gyangzearea；southernTibetCCCC-CCCCCGCCCCCCC-C-CCCtCCeCG-CCGC-CCCCC-GCCCCCCCCCGCCGC-C-tGCG-CC-CCCC-CCCCC(上接第32頁)INTERFERENCEANALYSISANDPREPROCESSINGOFTHESHALLOWPROFILINGDATAINTHENORTHYELLOWSEACHENXiaohui,?LIRihui2,ZHANGZhixun2,LITiegang1IInstituteof(keanology.ChineseAcad