地震折射波法、反射波法2010

本章主要內(nèi)容：介紹淺層折射波法勘探的野外工作方法及地震資料解釋，重點(diǎn)內(nèi)容為測(cè)線的布置、測(cè)線長(zhǎng)度和探測(cè)深度的關(guān)系、道間距與激發(fā)點(diǎn)的選擇、觀測(cè)系統(tǒng)的布置。第三章淺層折射波法

1目錄第一節(jié)折射波法概述第二節(jié)折射波法的野外工作方法第三節(jié)折射波法的地震資料解釋

2第一節(jié)折射波法概述

在淺層地震勘探中，折射波法是一種使用較久且成熟的方法，常用來(lái)探測(cè)覆蓋層厚度，基巖面起伏，斷層及古河道等水文工程地質(zhì)問(wèn)題。折射波法本身也存在弱點(diǎn)：波速的條件，分辨率低，測(cè)線較長(zhǎng)等

。在淺層地震勘探中，野外工作可分為三個(gè)階段：1、收集資料、現(xiàn)場(chǎng)踏勘2、試驗(yàn)工作3、完成勘探任務(wù)3第二節(jié)折射波的野外工作方法淺層地震數(shù)據(jù)采集方法主要介紹采集系統(tǒng)所使用的儀器設(shè)備、野外觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和有關(guān)采樣參數(shù)的選擇等

。地震儀檢波器4

檢波器又叫檢震器，是把地震波到達(dá)引起地面微弱振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)的換能裝置。目前常用的檢波器主要由線圈、彈簧片和永久磁鋼架及外殼組成。檢波器輸出的信號(hào)電壓和其振動(dòng)時(shí)的位移初速度有關(guān)，因此又叫速度檢波器。用晶體壓電效應(yīng)特性制成的晶體檢波器，固有頻率高的特點(diǎn)，可以測(cè)量物體震動(dòng)加速度，又叫加速度檢波器。

地震儀是將檢震器的輸出的電信號(hào)放大，顯示并記錄下來(lái)的儀器，具有濾波、放大、信號(hào)疊加、高精度計(jì)時(shí)及數(shù)字記錄和微機(jī)處理等功能

。

震源要求有適當(dāng)?shù)哪芰?、安全可靠便于使用，能產(chǎn)生較高頻率成分。常用的有：錘擊震源、雷管和炸藥、地震槍震源、電火花震源等。

5一、測(cè)線布置(1)測(cè)線最好為直線。其切面為一平面，所反映的構(gòu)造形態(tài)較真實(shí)。(2)主測(cè)線垂直巖層或構(gòu)造走向。目的：控制構(gòu)造形態(tài)，利于資料分析與解釋。(3)盡量與其它物探線一致（或過(guò)鉆孔）。便于綜合分析解釋。(4)疏密程度應(yīng)據(jù)地質(zhì)任務(wù)、探測(cè)對(duì)象大小及復(fù)雜程度等因素確定。(5)考慮地形、地物。復(fù)雜條件，彎曲測(cè)線或分段觀測(cè)。6測(cè)線布置原則：1、若地質(zhì)任務(wù)是調(diào)查整個(gè)工區(qū)內(nèi)基巖起伏，需要布置測(cè)網(wǎng)。2、對(duì)于路基或隧道等類的測(cè)線，布置在條帶狀的狹長(zhǎng)地區(qū)。3、若地形起伏較大時(shí)，在必須在起伏的頂部及底部設(shè)置激發(fā)點(diǎn)，保持測(cè)線分段觀測(cè)的直線性。4、調(diào)查滑坡和邊坡的測(cè)線，通常以主滑動(dòng)方向?yàn)橹行牟贾贸上嗷ゴ怪钡木W(wǎng)格狀，其中一組測(cè)線和地層走向平行。5、使用折射波法追蹤斷層時(shí)，測(cè)線與推斷的斷層走向垂直相交。7二、測(cè)線長(zhǎng)度與探測(cè)深度的關(guān)系地震測(cè)線長(zhǎng)度基本要求：測(cè)線長(zhǎng)度必須滿足觀測(cè)追蹤第二層的初至折射波，可靠求取v1、v2波速和觀測(cè)折射波時(shí)距曲線的要求。8三、道間距及激發(fā)點(diǎn)的選擇1.道間距：相鄰兩道檢波器的間距，用△X表示。淺折：5m，10m；淺反：2～5m。有時(shí)為求準(zhǔn)表層速度：震源附近加密點(diǎn)，構(gòu)成不等間距排列。顯然，道間距大，排列長(zhǎng)度大，工作效率高。不宜太大，相位追蹤對(duì)比困難，遠(yuǎn)處能量衰減大。定義：炮點(diǎn)離最近一個(gè)檢波器的距離，用X1表示。工作中：端點(diǎn)不設(shè)檢波器。一般為道間距的整數(shù)倍。3.偏移距2.排列長(zhǎng)度9定義：離開(kāi)炮點(diǎn)最遠(yuǎn)的檢波點(diǎn)與炮點(diǎn)的距離，用Xmax表示。與探測(cè)深度有密切關(guān)系。折射：目的層深度的5～7倍；反射：目的層深度的0.7～1.5倍。4.炮檢距和最大炮檢距在測(cè)線兩端及測(cè)線上，以適當(dāng)?shù)拈g距設(shè)置震源或布置炮點(diǎn)，用以激發(fā)彈性波，其位置和間距對(duì)調(diào)查結(jié)果有重要影響。震源間距越小，測(cè)量精度越高，但通常是按每6至12個(gè)檢波點(diǎn)(即間距為40m至120m)設(shè)一個(gè)震源點(diǎn)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。四、炮間距及激發(fā)點(diǎn)的選擇10五、觀測(cè)系統(tǒng)地震現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集中，為壓制干擾波和確保對(duì)有效波進(jìn)行追蹤，激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)之間的排列和各排列的位置應(yīng)保持一定的相對(duì)關(guān)系。激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)之間的位置關(guān)系和排列和排列間的位置關(guān)系統(tǒng)稱為觀測(cè)系統(tǒng)。折射波法觀測(cè)系統(tǒng)：1、單支時(shí)距曲線觀測(cè)系統(tǒng)2、相遇時(shí)距曲線觀測(cè)系統(tǒng)3、追逐時(shí)距曲線觀測(cè)系統(tǒng)4、雙重相遇時(shí)距曲線觀測(cè)系統(tǒng)5、雙重相遇追逐時(shí)距曲線觀測(cè)系統(tǒng)表示方法有：綜合平面圖和時(shí)距平面圖11觀測(cè)系統(tǒng)適用條件單支時(shí)距曲線觀測(cè)系統(tǒng)

適用于地質(zhì)情況簡(jiǎn)單，折射界面規(guī)則且近水平情況。特點(diǎn)：施工簡(jiǎn)單，效率高，界面起伏較大誤差大，不適用。相遇時(shí)距曲線觀測(cè)系統(tǒng)折射界面起伏明顯，不規(guī)則。特點(diǎn)：解釋精度高，中間部分重復(fù)觀測(cè)。追逐時(shí)距曲線觀測(cè)系統(tǒng)對(duì)折射界面連續(xù)追蹤，曲線形態(tài)和折射界面形態(tài)相關(guān)。特點(diǎn)：時(shí)距曲線平行相似；界面上凸，則不平行12雙重相遇時(shí)距曲線觀測(cè)系統(tǒng)表層條件復(fù)雜條件下采用特點(diǎn)：可彌補(bǔ)近炮點(diǎn)時(shí)距曲線不足，并可連續(xù)追蹤。雙重相遇追逐時(shí)距曲線觀測(cè)系統(tǒng)13單邊觀測(cè)系統(tǒng)相遇系統(tǒng)追逐系統(tǒng)

相遇追逐系統(tǒng)

雙重相遇追逐系統(tǒng)14第四章淺層反射波法

本章主要內(nèi)容：介紹淺層反射波法勘探的野外工作方法及地震資料解釋，重點(diǎn)內(nèi)容為多次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)，要求掌握綜合平面圖的繪制方法及反射波資料處理與解釋。15目錄第一節(jié)反射波法概述第二節(jié)反射波法的野外工作方法第三節(jié)反射波法的地震資料解釋

16折射波利用首波初至?xí)r間繪制時(shí)距曲線，推斷地下構(gòu)造，而反射波法則主要利用反射波相位的時(shí)空特性推斷解釋地下構(gòu)造。不僅能直觀的反映地層界面的起伏變化，而且能探測(cè)地下隱伏斷層、空洞及異常物體。

第一節(jié)反射波法概述

反射波法和折射波法的區(qū)別：探測(cè)深度范圍不同工作頻率不同，中、深：幾十赫茲，淺層：100～300Hz淺層比中、深層探測(cè)難度更大低速帶厚度變化對(duì)波的傳播有滯后作用，使得時(shí)距曲線為雙曲線。17第二節(jié)反射波法的野外工作方法

一、淺層地震地質(zhì)條件地質(zhì)條件：深度地震地質(zhì)條件和淺層地震地質(zhì)條件研究地質(zhì)條件的目的是為了獲取高質(zhì)量的地震記錄1、地表松散層的影響（反射波產(chǎn)生偏移和時(shí)間滯后，吸收高頻信號(hào)，產(chǎn)生多次反射波干擾）2、潛水面的影響潛水面下或泥巖、粘土巖中激發(fā)，頻率豐富，能量較強(qiáng)3、表層不均勻性影響18二、地震測(cè)線的布置布置測(cè)線的原則：測(cè)線為直線，盡量垂直地層或構(gòu)造線走向；測(cè)線均勻分布于全測(cè)區(qū)，最好與鉆探線重合；測(cè)線間距和疏密程度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)任務(wù)、測(cè)區(qū)勘探程度及探測(cè)對(duì)象等因素確定。三、反射波法觀測(cè)系統(tǒng)1、簡(jiǎn)單連續(xù)觀測(cè)系統(tǒng)2、間隔連續(xù)觀測(cè)系統(tǒng)3、多次疊加觀測(cè)系統(tǒng)19折射法：多用時(shí)距平面圖表示。反射法：多用綜合平面圖表示。形式簡(jiǎn)單，直觀地表示炮點(diǎn)和排列之間的關(guān)系。1.單次覆蓋簡(jiǎn)單連續(xù)觀測(cè)系統(tǒng)如圖所示，O1、O2…O5是激發(fā)點(diǎn)，A、B、C、D表示互換點(diǎn)，實(shí)線段O1A、AO2、O2B…等在水平直線上的投影正好連續(xù)單次地覆蓋了整條測(cè)線。這種觀測(cè)系統(tǒng)，可連續(xù)勘探整條測(cè)線以下反射界面，所得地震剖面為單次剖面。(a)雙邊激發(fā)20如固定在排列一端激發(fā)，每激發(fā)一次，排列沿測(cè)線方向移動(dòng)一次（半個(gè)排列長(zhǎng)度），稱單邊激發(fā)觀測(cè)系統(tǒng)。如圖所示。(b)單邊激發(fā)2.單次覆蓋間隔連續(xù)觀測(cè)系統(tǒng)定義：炮點(diǎn)離接收點(diǎn)一定距離激發(fā)。避開(kāi)震源附近面波和聲波的強(qiáng)干擾，又稱偏移觀測(cè)系統(tǒng)。21R2R3O2激發(fā)，O1O2接收，用斜線段O2A表示，對(duì)R2R3進(jìn)行了一次觀測(cè)，叫單次覆蓋；O1激發(fā)，又在O2O3接收，用斜線段AB表示，又對(duì)R2R3進(jìn)行了一次觀測(cè)，叫二次覆蓋。同理，可對(duì)R2R3段進(jìn)行更多次覆蓋。多次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)：對(duì)整條反射界面進(jìn)行多次覆蓋的系統(tǒng)。多次覆蓋技術(shù)：壓制多次反射波之類的特殊干擾波，以提高地震記錄的信噪比。223、多次疊加觀測(cè)系統(tǒng)組合：壓制面波等低視速度干擾作用明顯，但降低了分辨率；此外不能壓制多次反射波、折射波之類干擾波（其波長(zhǎng)往往達(dá)數(shù)十米）。在淺層地震勘探中，廣泛采用多次疊加法。共反射點(diǎn)多次疊加法：共深度點(diǎn)多次疊加法、多次覆蓋法、水平疊加法?；舅枷耄簩?duì)地下反射界面上各點(diǎn)的地質(zhì)信息進(jìn)行多次觀測(cè)，以排除由于地面上個(gè)別觀測(cè)點(diǎn)受到某種干擾而歪曲地下真實(shí)信息的影響。23共反射點(diǎn)示意圖水平疊加的概念：又稱為共反射點(diǎn)疊加或共中心點(diǎn)疊加（處理），就是以O(shè)點(diǎn)為中心，左右兩側(cè)對(duì)稱位置選擇激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)，接收到的記錄來(lái)自于同一反射點(diǎn)，將地震記錄進(jìn)行疊加，可以壓制多次波和各種隨機(jī)干擾波，從而大大提高信噪比和地震剖面質(zhì)量，并且可以提取速度等參數(shù)。24條件：建立在水平界面假設(shè)的基礎(chǔ)上。如下圖示：在O1、O2、O3…激發(fā)，在與M點(diǎn)為對(duì)稱的S1、S2、S3…接收R界面上同一點(diǎn)A的反射波。1.共反射點(diǎn)疊加原理多次覆蓋：在測(cè)線上不同點(diǎn)激發(fā)、相應(yīng)點(diǎn)接收來(lái)自地下界面相同反射點(diǎn)的多個(gè)地震記錄道進(jìn)行疊加。25A點(diǎn)：共反射點(diǎn)或共深度點(diǎn)。M點(diǎn)：A的投影點(diǎn)，共中心點(diǎn)或共地面點(diǎn)。S1、S2、S3…地震道：共反射點(diǎn)或共深度點(diǎn)）疊加道。集合稱CDP(共深度點(diǎn))道集。以炮檢距X為橫坐標(biāo)，以反射波到達(dá)各疊加道的時(shí)間t為縱坐標(biāo)，可繪出對(duì)應(yīng)A點(diǎn)的半支時(shí)距曲線。將炮點(diǎn)和接收點(diǎn)互換，得到另半支時(shí)距曲線。(1)共炮點(diǎn)反映一個(gè)區(qū)段，共反射點(diǎn)反映一個(gè)點(diǎn)；(2)共炮點(diǎn)t0表示炮點(diǎn)回聲時(shí)間，共反射點(diǎn)t0表示A的垂直反射時(shí)間，即M點(diǎn)的回聲時(shí)間。當(dāng)Xi=0時(shí)，t0=2h/V。對(duì)共反射點(diǎn)時(shí)距曲線動(dòng)校正：26把各疊加道的時(shí)間校正到M點(diǎn)的回聲時(shí)間，或者把曲線拉平，如圖(c)示。假設(shè)各疊加道波形相似，必是同相疊加，疊加后振幅成倍增加。如圖(d)示。27如圖示，在水平界面R1上產(chǎn)生二次全程反射，在R2界面上產(chǎn)生一次反射，假設(shè)一次波的t0時(shí)間等于二次波的t0時(shí)間t0D。用視速度定理易證：具有相同t0時(shí)間的二次波曲線比一次波彎曲。對(duì)時(shí)距曲線t及tD按一次波的速度進(jìn)行動(dòng)校正：一次波：t被拉平到t0；多次波：tD不能拉平(為δtD)，校正量不足，校正后仍上彎，叫剩余時(shí)差曲線。剩余時(shí)差：多次波時(shí)距曲線按一次波校正后與t0的時(shí)差，用δtD表示。2.共反射點(diǎn)多次波的疊加效應(yīng)28各疊加道δtD不同，疊加時(shí)非同相疊加,疊加后多次波被削弱，從而達(dá)到壓制多次波的目的，如右圖示。共反射點(diǎn)經(jīng)動(dòng)校正后，疊加時(shí)同相疊加,疊加后振幅成倍增加，達(dá)到突出有效波的目的，如右圖示。3.多次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)定義：對(duì)整條反射界面進(jìn)行多次覆蓋的系觀。主要有兩種形式：端點(diǎn)(單邊)，中間放炮。29疊加次數(shù)：1122334455665544332211共反射點(diǎn)地震記錄30以地面接收排列表示，則疊加次數(shù)為傾斜線上接收點(diǎn)個(gè)數(shù)。31第1炮第21道，第2炮第17道，第3炮第13道，第4炮第9道，第5炮第5道，第6炮第1道。以簡(jiǎn)單常用的單邊放炮六次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)為例討論。如右圖所示：每放一炮可得地下24個(gè)反射點(diǎn)，放完六炮，可得相應(yīng)六個(gè)反射界面段。其中ABCD界面段，每次放炮都進(jìn)行了觀測(cè)，觀測(cè)了六次。叫六次覆蓋。單邊放炮六次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)平面圖其中都是來(lái)自A點(diǎn)的反射，都是A的疊加道集。32排列展開(kāi)示意圖多次疊加觀測(cè)系統(tǒng)綜合平面圖33對(duì)其它反射點(diǎn)，也可找到相應(yīng)的共反射點(diǎn)道集。在放完6炮后，繼續(xù)放第7炮、第8炮、第9炮、……，可得一條連續(xù)的六次覆蓋剖面。為設(shè)計(jì)多次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)，引入一些專業(yè)術(shù)語(yǔ)：n－覆蓋次數(shù)；ν－炮點(diǎn)移動(dòng)道數(shù)；N－儀器道數(shù)；S－系數(shù)（單邊S=1，雙邊S=2）。有如下關(guān)系：如采用單邊放炮，且接收道為24道，上式變?yōu)楫?dāng)n＝6，ν=2，即每移動(dòng)兩道放一炮；當(dāng)n=12,則ν=1。為施工方便及便于資料處理，ν應(yīng)取正整數(shù)。顯然，對(duì)于單邊放炮的24道地震儀，覆蓋次數(shù)n只能取12、6、4、3、2等5種形式。34垂直疊加垂直疊加：把同一點(diǎn)上重復(fù)激發(fā)、同一排列上重復(fù)接收到的信號(hào)依次疊加在一起，達(dá)到增強(qiáng)有效波的目的。淺震中，經(jīng)ｍ次激發(fā)后，接收到的歸一化振幅為式中：S－有效波振幅；n－干擾波振幅對(duì)有效波：經(jīng)ｍ次疊加后，由于是同相疊加，振幅增加ｍ倍；對(duì)隨機(jī)干擾：經(jīng)ｍ次疊加后，由概率統(tǒng)計(jì)規(guī)律，振幅增強(qiáng)因此，有效波相對(duì)干擾波增加了：倍。頻率濾波定義：在信號(hào)采集時(shí)，在頻率上選用合適的檢波器和設(shè)置儀器濾波參數(shù)，達(dá)到壓制干擾波的目的。35抗干擾與分辨率1.抗干擾與分辨率的關(guān)系

前面討論可知，抗干擾淺層地震勘探技術(shù)提高了記錄的信噪比，壓制了干擾波。另一方面，采用的組合檢波、水平多次疊加和垂直疊加等抗干擾技術(shù)都具有低通濾波特性，采用的頻率濾波（包括高切、低切、陷切濾波）和高頻檢波器接收，縮小了地震信號(hào)的頻帶寬度，所有這些方法都降低了地震勘探的分辨率。因此可以說(shuō)，在強(qiáng)干擾背景條件下，提高地震記錄的信噪比是以降低記錄的分辨率為代價(jià)的，分辨率和信噪比似乎是“矛盾”的。

經(jīng)研究可知，地震記錄的信噪比與分辨率之間有如下的關(guān)系:36式中：r為信噪比；Pn為噪聲干擾時(shí)的分辨率；Pa為無(wú)噪聲時(shí)的分辨率；ｑ＝1/(1+1/r2)為信號(hào)純潔度，反映噪聲對(duì)信號(hào)的破壞程度。當(dāng)信噪比r→0時(shí)，即無(wú)信號(hào)時(shí)，信號(hào)純潔度為0，Pn→0；當(dāng)無(wú)噪聲時(shí)，r→∞，信號(hào)純潔度為1，就是無(wú)噪聲時(shí)的分辨率。顯然，地震記錄的分辨率隨著信噪比的降低而降低。根據(jù)信號(hào)純潔度ｑ和信噪比ｒ之間的關(guān)系，可得出不同當(dāng)信噪比ｒ?qū)?yīng)的ｑ值，見(jiàn)下表。r01/81/41/2124816∞q00.01540.05880.20.50.80.94120.98460.99611表1信噪比ｒ與信號(hào)純潔度ｑ的關(guān)系37因此，在較強(qiáng)干擾背景條件下，如果不采取相應(yīng)的技術(shù)措施，壓制地震噪聲和背景噪聲，獲取較高信噪比的地震記錄，而只注重強(qiáng)調(diào)獲取高、寬頻反射波，其結(jié)果是獲取的反射波頻率最高，頻帶最寬也是沒(méi)有用的，因?yàn)槲覀儾荒茉趶?qiáng)干擾背景中提取很弱幅度的有效信息，因此也就不能利用地震資料解決地質(zhì)問(wèn)題。分析表1和公式可知，實(shí)際地震記錄的分辨率隨著信噪比的提高而得到改善，隨著記錄信噪比的降低而惡化。因此，只有在地震記錄具有一定的信噪比（從表中可見(jiàn)，保持ｒ在2～4之間比較合適）的前提下才能談提高地震記錄的分辨率。38

地震記錄信噪比對(duì)時(shí)間分辨率的影響也可用時(shí)間分辨率與振幅分辨率之間的關(guān)系來(lái)描述。振幅分辨率，就是有效波振幅超過(guò)干擾水平的程度，在地震記錄上發(fā)現(xiàn)信號(hào)的可能性決定于記錄的振幅分辨率。為了能在記錄上可靠地識(shí)別地震脈沖信號(hào)，它的振幅至少要超過(guò)干擾波均方差的1.5～2倍。2.振幅分辨率與時(shí)間分辨率在大多數(shù)情況下有效波和干擾波的頻譜是重疊的，經(jīng)頻率濾波后，在濾除干擾波的過(guò)程中，有效波的頻帶寬度也相應(yīng)變窄，使得有效波的延續(xù)時(shí)間增長(zhǎng)，導(dǎo)致時(shí)間分辨率降低。為了提高時(shí)間分辨率，必須縮短有效波脈沖的寬度，即擴(kuò)展它的頻譜，在擴(kuò)展有效波頻譜的同時(shí)，也帶來(lái)了強(qiáng)大的干擾噪聲，因此降低了振幅分辨率。39在抗干擾條件下開(kāi)展淺層地震勘探，首要的問(wèn)題就是如何正確、合理地解決振幅分辨率與時(shí)間分辨率之間的矛盾，解決的辦法通常采用折中的辦法，即在保證充分的振幅分辨率條件下，達(dá)到記錄的最大時(shí)間分辨率。(1)信號(hào)比干擾弱得多

在這種不利的條件下，為了在記錄上發(fā)現(xiàn)有效波，要力求記錄有較大的振幅分辨率。在數(shù)據(jù)采集和處理中，應(yīng)以提高地震記錄的信噪比為主攻方向，允許適當(dāng)降低記錄的時(shí)間分辨率。在強(qiáng)干擾條件下開(kāi)展淺層地震勘探就屬于這種情況。(2)信號(hào)與干擾相當(dāng)

在這種條件下，不僅能發(fā)現(xiàn)有效波，而且可估計(jì)有效波的振幅。這時(shí)，應(yīng)在不嚴(yán)重降低時(shí)間分辨率的前提下，提高記錄的振幅分辨率。在一般干擾水平條件下，開(kāi)展淺層地震勘探當(dāng)屬此種情況。40(3)信號(hào)比干擾強(qiáng)得多

在這種條件下，比較容易發(fā)現(xiàn)有效信號(hào)，甚至于不用擔(dān)心記錄的振幅分辨率。這時(shí)，應(yīng)以提高記錄的時(shí)間分辨率為目的，即設(shè)法提高記錄的頻帶寬度與上限頻率。在外界干擾背景很小，地震地質(zhì)條件很好的條件下，開(kāi)展淺層地震勘探屬于此種情況。41兩種有效的淺層地震反射技術(shù)一、最佳窗口接收技術(shù)

在淺層反射波法勘探中，一種觀測(cè)方式是選擇最佳窗口法，它的目的是為了選擇最佳接收地段。為了使面波、聲波、直達(dá)波和折射波產(chǎn)生較少的干擾，可以把接收地段選擇在既不受面波的影響，也不受折射波影響的地段。這種最佳接收地段稱為最佳窗口，一般要通過(guò)實(shí)地試驗(yàn)來(lái)選擇確定。42(a)相對(duì)振幅曲線(b)相位曲線反射波振幅相對(duì)平穩(wěn)地段、相位相對(duì)穩(wěn)定段為最佳窗口地段。

值得指出的是，最佳窗口接收技術(shù)在探測(cè)比較單一的目的層時(shí)效果較好，若要求探測(cè)的目的層是深淺相差較大的多層介質(zhì)，就很難選擇最佳窗口，尤其當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較復(fù)雜，或外界干擾背景較大，或要求探測(cè)的淺、深層范圍較大時(shí)，必須采用水平多次疊加技術(shù)。43二、最佳偏移距技術(shù)所謂最佳偏移距技術(shù)，就是在最佳窗口內(nèi)選擇一個(gè)公共偏移距，然后如下圖所示，移動(dòng)震源，保持所選定的偏移距。每激發(fā)一次只用一道接收，用12道（或24道）地震儀在每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)上激發(fā)接收，最后得到一張多道記錄，各道具有相同的偏移距。利用這種共偏移距地震剖面，容易正確識(shí)別同相軸，由于偏移距相同，不需作動(dòng)校正。在進(jìn)行其它數(shù)據(jù)處理之前，常用來(lái)了解反射波同相軸的大致位置。最佳偏移距技術(shù)的觀測(cè)方法和反射波射線路徑

44激發(fā)方式和接收條件的選擇激發(fā)方式包括：井中、水中、空中、地面、坑中、錘擊、夯擊、電火花等。錘擊震源電火花震源雷管接收條件選擇：壓制干擾波，突出有效波。45一、地震波的激發(fā)1.地震勘探對(duì)激發(fā)條件的基本要求激發(fā)條件：影響地震記錄好壞的第一因素，得到好的有效波的基礎(chǔ)條件。(1)有一定能量，保證獲得勘探目的層的反射；(2)有效波能量強(qiáng)，干擾波相對(duì)微弱，有較高的信噪比；(3)頻帶較寬，盡可能接近尖脈沖，以利提高分辯率；(4)同點(diǎn)激發(fā)，地震記錄重復(fù)性好。2.震源類型兩類：炸藥震源，非炸藥震源。(1)炸藥震源淺震中，普遍使用的震源，炸藥激發(fā)產(chǎn)生的地震波頻譜寬、能量強(qiáng)、高頻成為豐富。炸藥激發(fā)產(chǎn)生的地震波主頻f與藥量Q的關(guān)系：46藥量對(duì)頻率成分的影響上式可見(jiàn)，藥量越大，激發(fā)產(chǎn)生的頻率越低。結(jié)論：在保證獲得勘探目的層反射前提下，盡量小藥量激發(fā)，以獲得高頻的地震波。淺震：常用幾十克到上千克的小藥量或雷管激發(fā)。激發(fā)方式：地面爆炸，淺井爆炸。淺井爆炸：井深0.7～1米，藥包放在井中并將土回填埋實(shí)，促使能量向下傳播，壓制干擾波（面波、聲波等）。47地表結(jié)構(gòu)：潮濕密實(shí)地面效果好，干燥松軟地面效果較差。優(yōu)點(diǎn)：可多次激發(fā)，重復(fù)性好（保持鋼板與地面的耦合好），信號(hào)增強(qiáng)。缺點(diǎn)：頻譜低于炸藥震源，能量有限，不適合深層。（3）高頻震源槍用震源彈射入淺孔(充水或潮濕的孔)，爆炸激發(fā)地震波。優(yōu)點(diǎn)：定向發(fā)射，利于能量向下傳播；高頻成分豐富，利于高分辯率勘探。(2)錘擊震源錘擊置于地面的鋼板，18磅或24磅。48（4）電火花和空氣槍震源多用于水上勘探。電火花震源：利用電容器儲(chǔ)存高壓電能，在一瞬間通過(guò)水介質(zhì)釋放，在水中產(chǎn)生壓力作用于大地而形成地震波?？諝鈽屨鹪矗簩嚎s空氣在短暫瞬間釋放于水中，從而產(chǎn)生地震波。特點(diǎn)：兩種震源都安全，無(wú)環(huán)境污染，高頻成分豐富，能量可調(diào)。價(jià)格較貴。以上幾種震源，當(dāng)目的層深度H：H＜50m，錘擊、小炸藥量；H＝50～100m，小炸藥量、高頻震源槍；H＝50～1000m，電火花、高能炸藥。49二、地震波的接收1.地震勘探對(duì)接收條件的基本要求(1)有效波突出，并有明顯特征；(2)有效波層次分明，波間關(guān)系清楚，尤其是目的層反射應(yīng)明顯；(3)干擾波少，強(qiáng)度弱，并易于分辨。2.檢波器的頻率特性高頻檢波器：高頻響應(yīng)好，低頻響應(yīng)差。①大地濾波衰減曲線；②檢波器頻率響應(yīng)特性曲線；③大地+檢波器特性，高低頻檢波器信號(hào)輸出曲線.大地衰減和檢波器特性曲線503.檢波器的方向特性檢波器最靈敏方向，應(yīng)與波的振動(dòng)方向一致，所接收到的信號(hào)最強(qiáng)。接收縱波：檢波器最靈敏方向?qū)?zhǔn)波的傳播方向；接收橫波：檢波器最靈敏方向垂直于傳播方向。4.檢波器與大地耦合耦合取決于：檢波器重量，檢波器與地面的有效接觸面積，地面振動(dòng)幅度，地表彈性模量。因此，檢波器應(yīng)埋直、埋深，土層應(yīng)潮濕、致密。51對(duì)基巖、水泥地：石膏等固結(jié)。對(duì)泥水：加長(zhǎng)尾錐。圖(a)：△t≤Ta/2，可辨認(rèn)有效波的相同相位。圖(b)：△t＞Ta/2，易造成相位對(duì)比錯(cuò)誤。5.道間距△X的選擇△X選擇原則：各道間相位關(guān)系清楚，同相軸明顯。52考慮到有效波的視速度，常把道間距的最大限度定為對(duì)于深層：反射波Va大，△X大；

對(duì)于淺層：反射波Va小，△X小。而Va折＞Va反，△X折＞△X反。因此，很多情況下，反射波法的道間距應(yīng)小于折射波法的道間距。6.組合檢波目的：利用有效波和干擾波在視速度或傳播方向上的差異來(lái)削弱干擾波。定義：使用兩個(gè)以上檢波器組成一組，按一定的形式（直線或面積）安置在排列上，作為某一道的地震信號(hào)。即將幾個(gè)檢波器當(dāng)成一個(gè)檢波器使用。要求：具有相同方向特性和頻率特性。531、有效波和干擾波的定義有效波：在地震勘探中用來(lái)解決地質(zhì)任務(wù)的波。干擾波：對(duì)有效波起干擾和破壞作用的波。七、有效波和干擾波有效波和干擾波只是一種相對(duì)的概念，可相互轉(zhuǎn)化。干擾波：震源干擾波，外界干擾波。為解決地質(zhì)任務(wù)，應(yīng)設(shè)法突出有效波，躲開(kāi)、壓制和消除干擾波，提高信噪比。信噪比：有效波與干擾波強(qiáng)度之比。即：信噪比＝S/n54在淺震的數(shù)據(jù)采集、資料處理和解釋的全過(guò)程中，都有一個(gè)如何提高信噪比的問(wèn)題。2、各種干擾波的來(lái)源和特征震源干擾波1)聲波聲波：在空氣中傳播的彈性波。特點(diǎn)：傳播速度穩(wěn)定(約340m/s)，頻率高（大于100Hz），延續(xù)時(shí)間短。地震記錄上，一般為1～3個(gè)波峰的窄條帶直線同相軸。如下圖所示。淺震中，偏移距小，排列長(zhǎng)度短，聲波干擾嚴(yán)重。數(shù)據(jù)采集時(shí)，把炸藥放在井中激發(fā)，可減弱聲波干擾。55有聲波和地滾波干擾時(shí)的淺層反射記錄(2)面波幾乎出現(xiàn)在所有地震記錄上，是一種主要干擾波。特點(diǎn)：視速度小(100～500m/s)，頻率低(10～30Hz)、能量強(qiáng)、衰減慢，如圖示。面波沿地表傳播，由于地表介質(zhì)不均勻，在水平方向尤其垂直方向速度變化大。因此，隨著傳播距離增大，顯示明顯的頻散特點(diǎn)，在地震記錄上形成“掃帚狀”。這種發(fā)生頻散，形成“掃帚狀”的面波通常稱為地滾波。面波聲波56在干燥或疏松的巖土中激發(fā)時(shí)，對(duì)有效波吸收強(qiáng)烈，面波能量相對(duì)增強(qiáng)；爆炸井深時(shí)面波減弱，井淺時(shí)面波增強(qiáng)。(3)多次反射當(dāng)?shù)叵麓嬖趶?qiáng)波阻抗界面時(shí)會(huì)產(chǎn)生多次反射。特點(diǎn)：與一般反射波相似，但視速度稍低，通過(guò)時(shí)差分析來(lái)識(shí)別。2.外界干擾波(1)隨機(jī)干擾定義：指無(wú)一定規(guī)律、無(wú)一定頻率及視速度、雜亂無(wú)章的振動(dòng)。隨機(jī)干擾頻譜很寬，不能利用頻率濾波壓制。57隨機(jī)干擾分為三類：第一類：地面微震和其它外界干擾。如風(fēng)吹草動(dòng)、人為因素引起的無(wú)規(guī)則振動(dòng)，特點(diǎn)是頻帶寬(1～200Hz)；第二類：儀器在接收時(shí)或處理過(guò)程中的噪音；第三類：震源激發(fā)后產(chǎn)生的不規(guī)則干擾。隨機(jī)干擾表面上不規(guī)則，實(shí)際遵循統(tǒng)計(jì)規(guī)律。工作中，利用統(tǒng)計(jì)規(guī)律，采用組合檢波、水平疊加、垂直疊加方法壓制隨機(jī)干擾。(2)相干干擾定義：指外界產(chǎn)生的具有一定規(guī)律性的干擾。特點(diǎn)：在地震記錄上表現(xiàn)為有規(guī)律的振動(dòng)，具有一定的頻率和視速度。58相干干擾波記錄(3)工業(yè)電干擾在城市工作，當(dāng)?shù)卣饻y(cè)線通過(guò)輸電線路時(shí)，檢波器電纜會(huì)感應(yīng)50Hz電壓，形成工業(yè)電干擾。相干干擾產(chǎn)生：在大型廠礦附近，機(jī)器有規(guī)律地連續(xù)振動(dòng)，江、河波浪沖擊岸坡等。如圖所示。59為了解各種干擾波的分布特征，以便采取一系列壓制干擾波的方法技術(shù)，在野外地震數(shù)據(jù)采集之前，必須進(jìn)行干擾波調(diào)查。1.震源干擾波調(diào)查3、干擾波調(diào)查60目的：確定反射波和干擾波的分布特征，確定有效的觀測(cè)系統(tǒng)。具體做法：以小道間距埋置檢波器，在零偏移距處激發(fā)，隨后移動(dòng)檢波器排列或移動(dòng)激發(fā)震源。每次移動(dòng)距離應(yīng)等于一個(gè)排列長(zhǎng)度，以保持干擾波同相軸的連續(xù)性。2.外界干擾波調(diào)查目的：了解非地震勘探震源干擾波的特征。具體做法：不激發(fā)震源，記錄外界背景噪聲。此時(shí)記錄信號(hào)是外界干擾和儀器噪聲所引起。分析結(jié)果，可了解外界干擾源的強(qiáng)度、分布特征和頻率等。61二、淺層反射波地震資料的數(shù)字處理與解釋地震數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換抽道集振幅平衡頻譜分析反褶積濾波速度譜時(shí)深轉(zhuǎn)換偏移處理1反射波地震資料數(shù)字處理流程62第三節(jié)反射波法的資料解釋地震資料解釋的主要任務(wù)：

1、波的對(duì)比。運(yùn)用地震波運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)知識(shí)對(duì)地震剖面進(jìn)行去粗取精、去偽存真、由此及彼、由表及里的分析研究，識(shí)別出真正來(lái)自地下地層界面的反射波，并將同一剖面中所有來(lái)自地下同一地層的反射波找出來(lái)，把屬于地下同一地層的反射波識(shí)別出來(lái)2、地質(zhì)解釋。據(jù)鉆井資料和各地層反射波剖面特征，推斷地震剖面上各反射層所相當(dāng)?shù)牡刭|(zhì)層位。并分析地震剖面所反映的各種地質(zhì)現(xiàn)象和構(gòu)造現(xiàn)象，如斷層、地層尖滅、不整合、古潛山等3、繪制構(gòu)造圖。據(jù)工區(qū)內(nèi)各條縱橫交錯(cuò)的地震測(cè)線所得到的地震剖面，作出反應(yīng)地下某一地層起伏變化的完整情況圖件——地震構(gòu)造圖。最后根據(jù)地質(zhì)資料、推斷構(gòu)造是否含油氣或與成礦分布的關(guān)系，提供開(kāi)采井位。63地震波對(duì)比原則——反射波對(duì)比三大標(biāo)志：1、振幅顯著增強(qiáng)—反射波能量一般都大于干擾背景的能量2、波形相似—震源所激發(fā)的振動(dòng)波形基本相同，同一界面反射波傳播路程、所遇到的地層吸收作用等相近，故同一界面反射波在相臨地震道上的波形相似（主周期、相位數(shù)、各極值間的強(qiáng)弱關(guān)系相似）3、同相軸平行—同一界面反射波到達(dá)相鄰很近的兩個(gè)檢波點(diǎn)的路程很相近，故同一反射波相同相位在相鄰道上的記錄時(shí)間相近，同相軸應(yīng)為圓滑的曲線。單炮記錄上為雙曲線，動(dòng)校后為一條直線64時(shí)間剖面解釋方法步驟1、對(duì)比方法（1）相位對(duì)比——反射界面連續(xù)性好、巖性穩(wěn)定、波形特征明顯強(qiáng)相位對(duì)比：選擇最強(qiáng)、最穩(wěn)定的相位進(jìn)行波的對(duì)比追蹤——斷裂發(fā)育或地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖性變化明顯、波形不穩(wěn)定、甚至出現(xiàn)強(qiáng)相位轉(zhuǎn)換想象多相位對(duì)比：對(duì)比波的兩個(gè)或兩個(gè)以上的相位（2）波組對(duì)比

各相鄰反射層密切聯(lián)系、厚度穩(wěn)定或漸變，決定了地震反射波組的組合關(guān)系也具有穩(wěn)定性，通過(guò)認(rèn)識(shí)波組的組合關(guān)系、變化規(guī)律識(shí)別追蹤各反射波。（3）剖面間的對(duì)比

同一異?，F(xiàn)象在相距不太遠(yuǎn)的相鄰剖面上也應(yīng)有反映，可采用相鄰剖面相互參照對(duì)比，在兩條相交測(cè)線交點(diǎn)處同一反射T0時(shí)間相等（4）運(yùn)用地質(zhì)規(guī)律對(duì)比解釋

地震波及其變化規(guī)律反映了地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)，反之，地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)決定了地震波的變化規(guī)律，二者關(guān)系密切。充分了解工區(qū)和鄰區(qū)地質(zhì)資料有利于指導(dǎo)對(duì)比解釋、避免片面性錯(cuò)誤652、剖面的地質(zhì)解釋方法剖面地質(zhì)解釋的主要任務(wù)：（1）確定標(biāo)準(zhǔn)層及其相當(dāng)?shù)牡刭|(zhì)層位，搞清楚地層厚度的變化關(guān)系及其接觸關(guān)系——最重要（2）確定構(gòu)造形態(tài)及其特征（3）確定斷層的性質(zhì)、落差及斷面產(chǎn)狀（4）了解基底埋藏深度即沉積厚度（5）正確判斷古潛山的存在與否及其構(gòu)造情況標(biāo)準(zhǔn)層應(yīng)具備的條件：

反射層的特征明顯，變化穩(wěn)定；分布范圍廣，能在較大范圍內(nèi)連續(xù)追蹤；反射層次能反映地下地質(zhì)構(gòu)造的主要特征，即能反映地下淺、中、深層的起伏情況。662反射波地震資料解釋1、煤層反射波特征2、時(shí)間剖面的顯示3、時(shí)間剖面的特點(diǎn)4、時(shí)間地質(zhì)剖面的地質(zhì)解釋5、深度剖面圖和構(gòu)造圖的繪制67

煤層及其地質(zhì)、地震特性煤層是地震勘探的主要目的層。煤層是一個(gè)巖性、厚度橫向穩(wěn)定、連續(xù)性好的巖層。煤層的厚度一般小于10-15m，目前開(kāi)采的多數(shù)