第三節(jié)地震波的激發(fā)與接收

第三節(jié)地震波的激發(fā)與接收第1頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月主要內(nèi)容對(duì)激發(fā)的要求陸上炸藥震源陸上非炸藥震源對(duì)地震儀器的基本要求道間距選擇與空間假頻檢波器的埋置條件檢波器組合原理

地震數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)說(shuō)明實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)要求第2頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在地震勘探野外數(shù)據(jù)采集中，首先要用人工方法激發(fā)地震波。但由于地表?xiàng)l件的復(fù)雜性（沙漠、戈壁、黃土覆蓋區(qū)、淺灘區(qū)），所用震源及檢波器的不同，會(huì)造成地震子波差異較大，從而影響后續(xù)的資料處理工作，為此，對(duì)地震波的激發(fā)和接收有一些基本要求。第3頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、對(duì)激發(fā)的要求首先要有足夠強(qiáng)的能量

在石油勘探中，要用地震反射法查明地下幾千米深度范圍的一整套地層的構(gòu)造形態(tài)，地震波從震源出發(fā)，傳到地下再反射回地面，傳播這樣長(zhǎng)的距離，沒(méi)有足夠的能量是不行的。在激發(fā)出有效波的同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生各種各樣的波，如干擾波，異常波等，故應(yīng)使地震有效波具有較強(qiáng)能量、顯著的頻譜特性和較高的分辨能力，以利于記錄有效波。第4頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月地震勘探使用的震源，基本上分為兩大類：一類是炸藥震源另一類是非炸藥震源第5頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月人工錘擊炸藥可控震源地震勘探中的幾種激勵(lì)源第6頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月濱海505號(hào)海洋勘探船我國(guó)第一臺(tái)600kJ陸地電火花震源車（2005年）海洋石油震源船

第7頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、陸上用炸藥震源地震勘探方法一直采用炸藥為主要震源，特點(diǎn)：以爆炸力強(qiáng)的炸藥為主要材料，需要雷管進(jìn)行引爆，產(chǎn)生的脈沖尖銳，頻率范圍較寬。第8頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月普通炸藥震源一般需要鉆炮井，起爆時(shí)有相當(dāng)一部分能量消耗在巖石的破碎上。爆炸索只需埋藏在0.3～0.6米深度處引爆，不需炮井，但在掩埋不好時(shí)，易引起氣爆現(xiàn)象，造成干擾。用炸藥激發(fā)時(shí)，激發(fā)方式一般有井中爆炸，水中爆炸，坑中爆炸和空氣中爆炸等幾種，一般以井中爆炸效果最好。井中爆炸是地震勘探中最常用的一種激發(fā)方式。第9頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月井中爆炸的優(yōu)點(diǎn)是：首先能減低面波的強(qiáng)度，消除聲波在記錄反射波時(shí)造成的困難。其次，爆炸時(shí)，在直達(dá)波中形成很寬的振動(dòng)頻譜。第三，可以大大減少炸藥量。準(zhǔn)備爆炸的時(shí)間大為縮短，加快了野外工作。第10頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月激發(fā)條件選擇：1、首先考慮激發(fā)巖性爆炸時(shí)所產(chǎn)生的地震波的頻譜，很大程度上決定于激發(fā)巖石的物理性質(zhì)。若在松軟的干燥巖層如砂層或在松散的巖層如淤泥中爆炸，則頻率很低，而且爆炸能量大部分被松散的巖層所吸收，轉(zhuǎn)化為有效波的彈性能量不大；而在堅(jiān)硬的巖石(如石灰?guī)r、結(jié)晶片巖、冰等)中爆炸，則會(huì)產(chǎn)生極高的頻率，但是隨著地震波在巖層中的傳播，這種高頻的振動(dòng)將很快被吸收掉。第11頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月而且在堅(jiān)硬的巖層中爆炸，大部分能量消耗在破壞井壁周圍的巖石上。轉(zhuǎn)換為彈性能量的不多，造成激發(fā)的地震波能量不強(qiáng)。因此激發(fā)巖性應(yīng)選取潮濕的可塑性巖層，如膠泥、粘土、濕砂等這樣的巖性可使大量的爆炸能量轉(zhuǎn)化為彈性振動(dòng)能量，使激發(fā)的地震波具有顯著的振動(dòng)特性。第12頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月時(shí)間軸第13頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、激發(fā)深度以反射波來(lái)說(shuō)，要選在潛水面以下，最好是在潛水面以下3～5米的粘土層或泥巖中爆炸。這樣可使激發(fā)的頻譜適中，且由于激發(fā)離上面的潛水面不遠(yuǎn)，潛水面又是一個(gè)強(qiáng)反射界面，爆炸所激發(fā)的能量由于潛水面的強(qiáng)烈反射作用而大部分往下傳播，從而增強(qiáng)了有效波的能量，減少了干擾波的能量。若能考慮到在離開(kāi)地面一個(gè)面波波長(zhǎng)的深度激發(fā)，就可以較好地抑制面波。生產(chǎn)中可以通過(guò)調(diào)查民用水井的水位，撈取鉆井的巖樣分析或通過(guò)電測(cè)井，微地震測(cè)井，淺層折射求低速帶來(lái)進(jìn)行潛水面深度、激發(fā)巖性等的了解。第14頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第15頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、激發(fā)藥量的選擇應(yīng)考慮幾個(gè)方面的因素：炸藥包周圍的巖性；要求的勘探深度；爆炸點(diǎn)與接收點(diǎn)之間的距離；儀器的靈敏度等。在上述因素都不變的情況下，適當(dāng)增加炸藥量，可以提高有效波的振幅。第16頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月振幅藥量彈性波振幅A與藥量Q的關(guān)系：由實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明是A=KQｍ，這里m＝0．2～1．0，當(dāng)Q較小時(shí)m近似于1，激發(fā)產(chǎn)生的彈性波振幅與炸藥量Q成正比地增加，但隨著Q值的不斷增加，A隨Q增加而加大的速度變慢，當(dāng)炸藥量增大到某一定值時(shí)，彈性波振幅不再隨炸藥量的增大而增大。第17頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月其原因是炸藥量增大后，巖石的破壞作用急速增大，而激發(fā)彈性振動(dòng)的能量反而相對(duì)減少，所以激發(fā)產(chǎn)生的地震波振幅也就不會(huì)再隨炸藥量的增加而加大。這時(shí)如果要想只通過(guò)加大炸藥量來(lái)增大振幅值，效果不會(huì)好，反而會(huì)引起野外工作成本的增加。第18頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如果在遠(yuǎn)距離接收時(shí)，必須使用大炸藥量進(jìn)行激發(fā)或者在已經(jīng)采用了一定的藥量，儀器的靈敏度也最大限度地提高了，尚未獲得所需深層的反射，在這種情況下，為了減少爆炸對(duì)巖石的破壞作用，使更多的能量轉(zhuǎn)化為彈性波能量，可以將炸藥分散包裝成小炸藥包，按一定方式排列，然后同時(shí)起爆，這種方法稱為組合爆炸，組合爆炸的方式有直線組合和面積組合。第19頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生產(chǎn)實(shí)踐表明，組合爆炸的效果較好，可以相對(duì)地減小由爆炸產(chǎn)生的偶然干擾水平，提高有效波信號(hào)的振幅（提高有效波振幅與其它和爆炸無(wú)關(guān)的干擾水平的比值），有利于有效波的方向選擇接收。要使組合爆炸得到良好的效果，很重要的是選擇好組合參數(shù)，特別是炸藥包之間的距離十分重要，爆炸物理過(guò)程的實(shí)驗(yàn)研究工作表明，爆炸能量主要部分(80％以上)損耗在炸藥包破壞半徑8~10倍的距離上(大致為塑性帶范圍)，在進(jìn)行組合時(shí)，如果鄰近二個(gè)炸藥包距離過(guò)小，爆炸使炸點(diǎn)間介質(zhì)壓力突然增加，加劇爆炸對(duì)巖石的破壞作用，引起過(guò)多能量的損耗，降低爆炸的地震效應(yīng)。第20頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月因此必須使最近二個(gè)爆炸點(diǎn)間距離不少于由單個(gè)炮點(diǎn)起爆時(shí)形成的塑性帶半徑r２的二倍，用于實(shí)際計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式有

r2=1.5Q1/3D=2r2=3.0Q1/3其中Q為藥量，r2為起爆時(shí)形成的塑性帶半徑，D為組合井的井距。應(yīng)注意的一個(gè)問(wèn)題是，當(dāng)藥量一定時(shí)，隨著藥包個(gè)數(shù)的增加，激發(fā)振幅加大，增至某一數(shù)值時(shí)，再增加藥包個(gè)數(shù)，將會(huì)因能量的過(guò)于分散而使效果減弱。第21頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水中爆炸是在海洋、湖泊或河流中進(jìn)行地震勘探時(shí)，所利用的激發(fā)方式。在淺水中爆炸，應(yīng)注意藥包接觸的巖性，要避免在淤泥中激發(fā)。若在深水中激發(fā)，則應(yīng)正確選擇沉放深度，沉放深度過(guò)大，將由于氣泡慣性脹縮而造成重復(fù)沖擊，使記錄受到嚴(yán)重干擾，消除重復(fù)沖擊的方法是加大炸藥量或?qū)⒊练派疃茸儨\，使爆炸后氣泡迅速?zèng)_破水面接觸空氣而破裂。至于藥量，根據(jù)某些試驗(yàn)結(jié)果表明，按1米水深為6公斤，1米5水深藥量為9公斤，2米水深藥量須15公斤的關(guān)系，效果較好。但為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境和漁業(yè)資源，水中爆炸應(yīng)盡可能避免。水中激發(fā)第22頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月坑中爆炸又叫土坑炮。在沙漠、黃土溝、礫石覆蓋區(qū)等地區(qū)，不便鉆炮井，潛水面又很深，只能采用土坑組合爆炸。例如我國(guó)西北地區(qū)不少地方的勘探工作使用坑炮，獲得良好效果。坑數(shù)及藥量，可通過(guò)試驗(yàn)決定，坑炮同樣應(yīng)注意選擇激發(fā)巖性，以膠泥粘土、泥巖等為好，但要注意藥包應(yīng)放在坑底的斜洞內(nèi)，填上土，給藥包以一定壓力，增加爆炸能量的下傳。坑距的要求，以爆炸后各點(diǎn)巖石的破壞圈互不相切為適宜，一般在10～20米左右?？又屑ぐl(fā)第23頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月我國(guó)目前在陸上大部分地區(qū)仍主要采用井中炸藥進(jìn)行爆炸的激發(fā)方式。但是，隨著勘探規(guī)模的擴(kuò)大和技術(shù)發(fā)展，炸藥震源逐漸暴露出如下缺點(diǎn)：鉆炮井和使用炸藥所需費(fèi)用較大，時(shí)間較長(zhǎng)，在需要鉆較深炮井才能獲得良好激發(fā)條件的地區(qū)，耗費(fèi)就更大。缺水地區(qū)，地形復(fù)雜、表層為礫石，流砂沼澤等鉆井困難地區(qū)，施工不便。工業(yè)區(qū)，人口稠密區(qū)均不宜使用炸藥。海上由于保護(hù)漁業(yè)生產(chǎn)，亦不宜使用炸藥。第24頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在需要較大能量才能獲得反射的地區(qū)，除了加大藥量以外，不能用延長(zhǎng)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間這一辦法來(lái)積累能量，而炸藥量的加大是受一定限制的。炸藥的運(yùn)輸，保管和使用中容易發(fā)生危險(xiǎn)。為了克服上述的不利因素，出現(xiàn)了非炸藥震源。第25頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、非炸藥震源為了克服炸藥震源的缺點(diǎn)，使地震勘探可以在沙漠、黃土覆蓋等地表?xiàng)l件惡劣的地區(qū)開(kāi)展工作，很早以來(lái)就開(kāi)始了地面非炸藥震源的研究工作。由于能量弱，干擾強(qiáng)，信噪比低等缺點(diǎn)未能得到很好解決，不能真正用于生產(chǎn)。直到六十年代，隨著多次疊加、數(shù)字記錄、計(jì)算機(jī)處理等新技術(shù)的應(yīng)用，各種新型非炸藥震源裝置才具有實(shí)際使用價(jià)值，這幾方面互相促進(jìn)，使地震勘探水平不斷提高。第26頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在我國(guó)，玉門地區(qū)使用可控震源取得了很好的地質(zhì)效果，是我國(guó)在陸上使用非炸藥震源的一個(gè)良好的開(kāi)端，這對(duì)在我國(guó)西北、西南地區(qū)開(kāi)展地震勘探工作是一個(gè)有力的促進(jìn)。陸上非炸藥震源主要分為撞擊型(如重錘和氣動(dòng)震源)和振動(dòng)型(如可控震源)。第27頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、氣動(dòng)震源是一種車裝非炸藥震源，地震波發(fā)生器為密閉的扁平圓柱體，有的型號(hào)直徑約1.5米，高約20公分，由高強(qiáng)度的金屬構(gòu)成一個(gè)側(cè)壁可以伸縮的爆炸室。爆炸室頂部為一沉重的反沖體，底板與地面接觸。在將地震波發(fā)生器放置好后，將約85公升的丙烷及氧氣混合物導(dǎo)入爆炸室，在2個(gè)大氣壓力下，由電火花引爆。爆炸時(shí)，較輕的底板(230公斤)能迅速作出反應(yīng)，將脈沖傳至地下。傳至地下所需時(shí)間約2毫秒。第28頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氣動(dòng)震源和其它沖擊型地面震源一樣，屬于低頻、低能量震源。因而對(duì)于噪音的抑制、提高分辨能力和穿透深度等問(wèn)題，均需采取相應(yīng)的措施加以解決。第29頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、重錘

重錘震源系統(tǒng)是車裝的機(jī)械裝置。將3噸以上的重錘高舉至3米然后讓其墜落向地面沖擊以產(chǎn)生地震信號(hào)。在重錘撞擊地面之后就馬上把它從地面提起，以便使重錘在幾秒鐘之內(nèi)在另一個(gè)地點(diǎn)再次落下，在這段時(shí)間，卡車移動(dòng)了3公尺。每次激發(fā)的地震波由一個(gè)排列接收，記錄在磁帶上以便隨后進(jìn)行疊加。在使用重錘的最初一段時(shí)間，主要采用這種固定接收排列、使震源本身移動(dòng)的辦法。第30頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由于重錘的撞擊產(chǎn)生的面波較強(qiáng)，一般也使用大量檢波器組合和組合激發(fā)以及多次疊加。此法比較簡(jiǎn)單，但也有許多具體的復(fù)雜技術(shù)問(wèn)題，如使用大型的運(yùn)輸車輛，需要能通過(guò)重型車輛的公路等。第31頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、可控震源可控震源系統(tǒng)的野外工作方法，在許多方面與炸藥震源基本上一致。比較特殊的是在采用可控震源時(shí)要進(jìn)行大量的組合、疊加，即同時(shí)用幾臺(tái)震源，以一定的組合形式，在一個(gè)振點(diǎn)(即炮點(diǎn))上振動(dòng)幾次至幾十次。每次振動(dòng)后，各臺(tái)震源保持其組合形式，向同一方向挪動(dòng)一定距離，再振動(dòng)第二次。第32頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月振完第二次后再向前挪動(dòng)同等距離振動(dòng)第三次；依次直到振動(dòng)完所規(guī)定的次數(shù)為止，這樣才算完成一個(gè)振點(diǎn)(即一炮)。野外記錄是上述許多次振動(dòng)疊加的結(jié)果，經(jīng)相關(guān)后得到能供監(jiān)視的記錄。第33頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第34頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月可控震源工作原理：R1R2R3振動(dòng)掃描信號(hào)與a互相關(guān)后的波形第35頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月為了使掃描頻率選擇靈活、準(zhǔn)確，掃描信號(hào)是用固定程序通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算產(chǎn)生，然后控制液壓伺服系統(tǒng)，推動(dòng)振動(dòng)器振動(dòng)。此掃描信號(hào)的延續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，如10~20s，最長(zhǎng)可大30~40s。但它的自相關(guān)函數(shù)卻是很短的脈沖：第36頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月需要強(qiáng)調(diào)的是：得到的記錄波形不是反射波信號(hào)本身，而是它的自相關(guān)函數(shù)圖形，所以求取反射波到達(dá)時(shí)間時(shí)，不能看起始振動(dòng)時(shí)間，而是相關(guān)函數(shù)極大值對(duì)應(yīng)的時(shí)間。（這很重要，不要與炸藥震源記錄混為一談）第37頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月要注意可控震源的組合激發(fā)是“雙重的”，即在一個(gè)振次中若干臺(tái)震源組合；在一個(gè)振點(diǎn)上若干個(gè)振次的組合。再加上每一道用多個(gè)檢波器組合接收，又采用多次復(fù)蓋。在經(jīng)過(guò)水平疊加處理后的剖面上，每一個(gè)地震道實(shí)際上的“疊加總次數(shù)”(指為了得到最終的結(jié)果，加在一起的各種射線的總數(shù)。即每一爆炸點(diǎn)的震源數(shù)乘上每道的檢波器數(shù)，再乘上疊加所用的道數(shù)，也叫重復(fù)次數(shù))是很高的。可控震源的參數(shù)主要包括理想子波波形(與掃描頻率信號(hào)的起始和終了頻率有關(guān))、震源臺(tái)數(shù)、掃描長(zhǎng)度、振動(dòng)次數(shù)等。第38頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月與炸藥震源相比，可控震源有如下三個(gè)方面的突出優(yōu)點(diǎn)：（1）不產(chǎn)生地層不傳播的振動(dòng)頻率，從而節(jié)約能量。當(dāng)炸藥爆炸時(shí)，在炸藥附近產(chǎn)生的是一個(gè)尖脈沖，它的頻帶很寬，隨著這個(gè)脈沖向地下傳播時(shí)，高頻和部分低頻被地層吸收，而只有一部分頻率的波得到比較順利的傳播。爆炸震源消耗了一部分能量于產(chǎn)生無(wú)用的頻率。而可控震源則可以根據(jù)地層特性選擇損耗最少、最適于地層傳播的頻帶作為掃描的頻帶，這樣，震源的能量便能夠發(fā)揮最大的效果。第39頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）不破壞巖石，不消耗能量于巖石破碎上。用炸藥震源時(shí)，在炸藥附近相當(dāng)一個(gè)范圍是巖石破碎圈，所以炸藥的很大一部分能量消耗在這里。而可控震源沖擊地面的力量一般是5～15噸，所以對(duì)巖石的破壞較小，大部分能量用于產(chǎn)生彈性波。（3）抗干擾能力較強(qiáng)。由于可控震源系統(tǒng)采用了相關(guān)技術(shù)，所以可避免許多干擾，提高資料的信噪比。第40頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月除此以外，可控震源的特殊優(yōu)點(diǎn)還在于，引起地面損害小，特別適宜于居民稠密的工區(qū)工作，但缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜，對(duì)地表復(fù)雜的地區(qū)，使用不便。到目前為止，作為地震波激發(fā)使用的震源，種類繁多，尤其是非炸藥的震源，種類更多，盡管各有優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)卻也各有缺點(diǎn)，目前還沒(méi)有哪一種震源能在大多數(shù)情況下超過(guò)炸藥的性能和適應(yīng)性。因而現(xiàn)階段非炸藥震源還只是炸藥震源的一種補(bǔ)充而不是取代。然而從長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)看，非炸藥震源是很有發(fā)展前途的。第41頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月為了突出有效波，增強(qiáng)有效波的能量，壓制干擾波，除了采用檢波器組合外，在野外還采用震源組合。生產(chǎn)實(shí)踐證明，組合檢波的效果是比較顯著的，它已成為地震勘探野外工作的基本方法技術(shù)。組合爆炸則因成本高，費(fèi)時(shí)多，在一般情況下不常采用。隨著可控震源的采用，震源的組合又使用得較廣泛了。在地震地質(zhì)條件比較復(fù)雜的地區(qū)要得到好的地震記錄，一般采用震源組合、檢波器組合和多次覆蓋相結(jié)合來(lái)提高疊加次數(shù)。組合的方向特性是炮點(diǎn)組合的方向特性和檢波器組合的方向特性的乘積。震源組合：第42頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月從上面看到，不論是炸藥震源還是非炸藥震源，都提到組合激發(fā)，即震源組合問(wèn)題。組合激發(fā)就是多個(gè)炮點(diǎn)同時(shí)爆炸或幾臺(tái)可控震源同時(shí)工作，用于突出有效波，增強(qiáng)有效波能量，壓制干擾波。大量生產(chǎn)實(shí)踐證明，組合激發(fā)效果明顯。如，玉門地區(qū)，地表地質(zhì)條件十分復(fù)雜，過(guò)去一直得不到深層反射，采用了可控震源，在每個(gè)激發(fā)點(diǎn)上震10次，每次4臺(tái)震源組合，檢波器5串8并，每道40個(gè)，又采用12次覆蓋，所以總疊加次數(shù)高達(dá)：

4*10*40*12=19200第43頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由于總疊加次生如此之高，取得了較好的地質(zhì)效果。（若采用炸藥組合，藥量相當(dāng)可觀，多達(dá)1噸）第44頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月地震波的接收問(wèn)題就是使用專門的儀器設(shè)備，采用合適的工作方法，把地震波傳播情況記錄下來(lái)。關(guān)于地震檢波器、傳輸線（有線和無(wú)線）、采集站、交叉站、電源站、數(shù)字地震儀等的工作原理，有興趣的同學(xué)可參閱相關(guān)文獻(xiàn)。這里只談?wù)剬?duì)地震儀器的基本要求。四、地震波的接收第45頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月地震檢波器水路兩用第46頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月HYD-1型壓電檢波器

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HYD-1型壓電檢波器是一種用于淺水地層勘探的壓電傳感器，它具有體積小、密封性能好、靈敏度高等特點(diǎn)。水下工作深度1米—35米，可以和美國(guó)2512型壓電檢波器互換使用。可用于海洋、水庫(kù)、河流等水域地震勘探。

第47頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月dB系列水聽(tīng)器是一種用于水域地震勘探的壓電傳感器，它是借鑒國(guó)外相關(guān)技術(shù)而研發(fā)的，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一種全新壓電式檢波器。它具有體積小、密封防水性能好、靈敏度高等特點(diǎn)。水下工作深度最大可達(dá)到150米。第48頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第49頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月互聯(lián)網(wǎng)用戶拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：第50頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月地震儀將返回地表的地震波記錄下來(lái)，為勘探工作者提供推斷地下地質(zhì)情況的依據(jù)。為了保證勘探工作者能準(zhǔn)確、細(xì)致的推斷地下地質(zhì)情況，就要求地震儀盡可能真實(shí)地把地震波的各種特征如實(shí)記錄下來(lái)，既不丟失有用信息也不增添任何不需要的成份，這是衡量一個(gè)地震儀性能好壞的標(biāo)準(zhǔn)，也是設(shè)計(jì)和制造地震儀的基本要求。對(duì)地震儀器的基本要求：第51頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(1)來(lái)自地層深處的地震信號(hào)是很微弱的，一般地震波引起的地面位移只有微米的數(shù)量級(jí)。為了能把微弱的信號(hào)記錄下來(lái)，必須對(duì)它進(jìn)行放大。而為了便于進(jìn)行放大、傳輸及記錄，首先需要把地面的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。(2)在接收地震波時(shí)，同時(shí)傳到接收點(diǎn)的，除了有效波(一次反射波)外，還不可避免的有許多干擾波(如面波等)。為了突出有效波，壓制干擾波提高記錄的質(zhì)量，地震儀器必需有頻率選擇作用，以便讓有效波的頻率成分全部通過(guò)，干擾波的頻率成分被濾掉。第52頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)地震波在地層內(nèi)傳播的過(guò)程中，因?yàn)椴ㄇ暗臄U(kuò)散，地層的吸收等原因，它的能量會(huì)受到損耗。結(jié)果就造成了當(dāng)波傳到地面時(shí)，淺層反射波因傳播路程短，能量很強(qiáng)；深層反射波因傳播路程長(zhǎng)，損耗大，而變得能量很弱。實(shí)際資料表明，這種差別可達(dá)百萬(wàn)倍，用分貝表示，即相差120分貝。在地震勘探文獻(xiàn)里，習(xí)慣于把地震波這種強(qiáng)弱的差別在振幅上的變化范圍稱為地震波的“動(dòng)態(tài)范圍”。第53頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月地震波動(dòng)態(tài)范圍的數(shù)值與許多因素有關(guān)，其中包括地層剖面上各反射界面的性質(zhì)，所考慮的最深勘探層次、以及激發(fā)條件、接收條件等。從地震波能量變化的特點(diǎn)可知，一方面總的來(lái)說(shuō)，地震波的能量是比較弱的，需要放大，有時(shí)甚至放大幾十萬(wàn)倍才能記錄下來(lái)；同時(shí)，深淺層反射波在能量上的差別也會(huì)是很懸殊的，這又進(jìn)一步要求記錄地震波的儀器不僅有很大的放大倍數(shù)，并且放大倍數(shù)是可變的?？拷鹪吹臋z波器(炮檢距100米)記錄到的地震波動(dòng)態(tài)范圍是100分貝；炮檢距較大(1000米)時(shí)．動(dòng)態(tài)范圍是30分貝。第54頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第55頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(4)地震記錄儀器還要具備良好的分辨能力當(dāng)?shù)卣鸩ǖ难永m(xù)時(shí)間△t小于時(shí)，這兩個(gè)相鄰界面的反射波在地震記錄上是可以分辨開(kāi)來(lái)的。反之，當(dāng)△t大于時(shí)，則兩個(gè)反射波疊加在一起，無(wú)法分開(kāi)。因此在解釋時(shí)，也就不能把這兩個(gè)相鄰很近的界面分辨開(kāi)來(lái)了。所謂地震勘探的分辨能力指的就是這個(gè)問(wèn)題。第56頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)然，地震記錄上的地震波的延續(xù)時(shí)間與很多因素有關(guān)，如震源的類型、激發(fā)條件、巖石介質(zhì)性質(zhì)以及記錄儀器的特性等。因此，從儀器的設(shè)計(jì)方面，就要考慮到這一要求，合理地選擇儀器參數(shù)，使儀器的固有振動(dòng)延續(xù)時(shí)間不要太長(zhǎng),具有較好的分辨能力。第57頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月地震記錄的分辨能力示意圖第58頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（5）根據(jù)地震勘探方法技術(shù)的特點(diǎn)，對(duì)地震儀器還有一些具體的技術(shù)要求儀器記錄道數(shù)盡可能多。（現(xiàn)在一般達(dá)幾千道）為了便于對(duì)原始資料多次重復(fù)處理，應(yīng)當(dāng)對(duì)原始資料采用磁帶記錄方式(數(shù)字磁帶記錄)。又因?yàn)槲覀冊(cè)诮忉寱r(shí)，很主要的內(nèi)容就是根據(jù)地震波的傳播時(shí)間來(lái)推斷地下反射界面的埋藏深度，因此，地震儀必須有精確的計(jì)時(shí)裝置，并在記錄地震信息的同時(shí)標(biāo)上時(shí)間標(biāo)志。具有無(wú)線和有線數(shù)據(jù)傳輸功能。第59頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第60頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（6）因?yàn)榈卣饍x是在野外比較復(fù)雜的自然條件下工作的，因而在結(jié)構(gòu)上還要求：儀器輕便、穩(wěn)定、耗電少；能經(jīng)得起顛簸和惡劣的氣候變化等；以及操作簡(jiǎn)單，維修方便。第61頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、道間距的選擇和空間假頻所謂道間距△x是指埋置在排列上的各道檢波器之間的距離。（若檢波器組合接收，道間距是兩個(gè)相鄰接收點(diǎn)之間的距離）道間距的大小，直接影響到地震資料的解釋工作。因?yàn)椤鱴過(guò)大，將導(dǎo)致同一層有效波追蹤辨認(rèn)的可靠性受影響。而△x過(guò)小，則使野外工作量增加。因此△x要適當(dāng)?shù)剡x取。第62頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月選擇道間距的原則：一是應(yīng)能滿足清晰分辨感興趣的最小地質(zhì)體寬度；二是能在地震剖面上正確追蹤有效波同相軸（同一層同相軸）。理論上已證明反射信號(hào)的主要貢獻(xiàn)來(lái)自第一菲涅爾帶（對(duì)于一個(gè)震源和一個(gè)接收點(diǎn)來(lái)說(shuō)，反射界面上所有點(diǎn)都對(duì)這個(gè)接收點(diǎn)的反射波有貢獻(xiàn)。波從震源到界面上每個(gè)點(diǎn)再到接收點(diǎn)都對(duì)應(yīng)一個(gè)旅行時(shí)，其中一個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的旅行時(shí)最小。以該點(diǎn)為中心的周圍有一個(gè)范圍，其內(nèi)各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的旅行時(shí)之差不大于半個(gè)周期，這個(gè)范圍就稱為第一菲涅爾帶），在實(shí)際地震勘探中，一般來(lái)說(shuō)第一菲涅爾帶的直徑都在100米以上，第63頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月以O(shè)’為圓心，O’C’為半徑畫圓，則：在反射界面上畫出的圓的范圍稱為產(chǎn)生的波在界面上的（第一）菲涅爾帶。第64頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月那么能滿足清晰分辨的最小地質(zhì)體的寬度至少也在百米以上，而反射波法勘探中，相鄰兩道檢波器觀測(cè)到的地下兩相鄰反射點(diǎn)的距離約為道間距的一半：OO*ABA′B′由圖看出AB=2A′B′若要清晰分辨百米的地質(zhì)體，那么道間距應(yīng)為200米以內(nèi)（理論上），即不大于200米。目前勘探中的道間距都是數(shù)十米左右，滿足條件。第65頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月能否可靠辨認(rèn)同一層同一相位，主要決定于地震有效波(反波射或折射波)到達(dá)相鄰兩道的時(shí)間差Δt及所記錄有效波的視周期及其他波對(duì)有效波的干擾程度。同相軸：地震剖面上相鄰地震道地震波相同相位的連線。T*n道n+1道第66頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第67頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如果有效波在地震記錄上的視周期為T*，那么道間距△x選擇的基本原則應(yīng)使時(shí)間△t小于周期T的一半。這樣便能可靠地辨認(rèn)同一層有效波的相同相位。反之，若△t>T/2，如圖所示，則有可能造成相位對(duì)比錯(cuò)誤，即有可能把不同層的相位錯(cuò)認(rèn)了。Δt為地震剖面里同一個(gè)反射同相軸在相鄰二道上的時(shí)差第68頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月再考慮到地震有效波視速度，通常把道間距的最大限度定為：△'xmax=（1/2）*VaT*為了能同時(shí)可靠地追蹤、對(duì)比深層和淺層反射波，△x'應(yīng)以淺層反射波(它的視速度小)的Va、T*作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇。【若取深層的Va、T*（一般較大）就會(huì)引起淺層追蹤不可靠】那么為空間域采樣定理第69頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由于時(shí)間剖面上的相位特征較明顯，相鄰道時(shí)間差小，因此道間距△x可以選擇大一些?？傊诓挥绊懣煽繉?duì)比前提下，可以通過(guò)試驗(yàn)，把道間距選擇得盡可能地大一些，如35～50米，甚至75米，這樣可以提高工效。假如地震地質(zhì)條件復(fù)雜，波形不穩(wěn)定，干擾背景大，就要縮小道間距才能保證對(duì)比的可靠性?！镜卣鹩涗浬细鞯勒駝?dòng)相位相同的極值（俗稱波峰或波谷）的連線稱為同相軸。在解釋地震勘探資料時(shí)，常常根據(jù)地震記錄上有規(guī)律地出現(xiàn)的形狀相似的振動(dòng)畫出不同的同相軸，它們表示不同層次的地震波。】第70頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在確定道間距△x之后，排列長(zhǎng)度也就確定了，即

L=(n-1)△x式中L是排列長(zhǎng)度；n是儀器的地震道數(shù)；△x是檢波器道間距注意，生產(chǎn)中同一排列的△x應(yīng)一樣，但在試驗(yàn)中同一排列各道△x可以不同。第71頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月從空間假頻的概念來(lái)說(shuō)明道間距不能太大的原因。同時(shí)間域取樣定理類似，空間取樣（地震勘探可以想象為空間域取樣，檢波點(diǎn)相當(dāng)于采樣點(diǎn)，道間距相當(dāng)于采樣間隔）間隔也必須小于視波長(zhǎng)的一半，即在一個(gè)波長(zhǎng)內(nèi)空間采樣個(gè)數(shù)不得少于兩個(gè)，否則會(huì)產(chǎn)生空間假頻。下圖中，同樣的信號(hào)頻率(30赫)時(shí)，同樣的道間距，由于反射界面視傾角不同(用每?jī)傻赖臅r(shí)差來(lái)表示)，因而導(dǎo)致視速度不同，或者說(shuō)，視波長(zhǎng)不同，而引起空間假頻的情況。第72頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月頻率30赫的信號(hào)，因視波長(zhǎng)不同而引起的空間假頻的情況沒(méi)有傾斜第73頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月左圖表示界面水平，這時(shí)同相軸也水平，不存在空間假頻問(wèn)題。右圖界面西傾，每道時(shí)差不超過(guò)8毫秒時(shí)，西傾仍很明顯，假頻影響不大；4毫秒/道8毫秒/道第74頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)相鄰兩道時(shí)差為16毫秒時(shí)，由于假頻的影響，已很難區(qū)分地層傾向；當(dāng)相鄰兩道時(shí)差為20毫秒和28毫秒時(shí)，本來(lái)是西傾的同相軸，由于假頻占優(yōu)勢(shì)而變成了東傾；相鄰時(shí)差為30毫秒時(shí)的同相軸便完全變成了水平的。第75頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月這個(gè)例子給出了波的頻率和道間時(shí)間差，因此也可以直接利用上面的結(jié)論：“道間時(shí)間差要小于波的周期的一半，才不會(huì)出現(xiàn)對(duì)比上的錯(cuò)誤”來(lái)分析。在一般情況下，可以根據(jù)已知波的頻率、波速、界面傾角等參數(shù)，先估算波的視波長(zhǎng)，然后按空間域取樣定理來(lái)確定道間距△x。第76頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水平面，射線垂直地面如果界面水平，反射波射線垂直出射到地面，視速度Va=∞，視波長(zhǎng)為∞。這時(shí)不管△x多大，也不會(huì)出現(xiàn)空間假頻，因?yàn)橥噍S是一條水平直線。在均勻介質(zhì)情況下，設(shè)有時(shí)間剖面如圖所示，利用剖面圖來(lái)求取界面視傾角第77頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月從圖上可得出：△x'為地震疊加剖面上的道間距，為實(shí)際接收點(diǎn)距△x的一半當(dāng)界面傾斜，如圖所示：hΔx'sin?即：△x'第78頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月又因?yàn)椋核裕河忠驗(yàn)椋核裕旱?9頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月因?yàn)椤鱴′為地震疊加剖面上的道間距，為實(shí)際接收點(diǎn)距△x的一半，所以：ABA'B'第80頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例子：設(shè)V=2000m/s，?

=200，f*=30Hz，問(wèn)道間距△x′取多大才不會(huì)產(chǎn)生空間假頻？解：由公式計(jì)算得出，第81頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月還可以從另一方面來(lái)檢驗(yàn)這個(gè)結(jié)果。在上述條件下可算出Va=2924米／秒，采用48．5米的道間距(剖面上)，道間時(shí)差就是16毫秒。這個(gè)數(shù)值正好小于波的周期的一半。特別是在進(jìn)行三維地震時(shí)，因?yàn)橐獙?duì)三維數(shù)據(jù)體沿不同方向切剖面，以及在陡傾角復(fù)雜構(gòu)造區(qū)，更要注意因道間距過(guò)大而造成的空間假頻會(huì)產(chǎn)生的假象。最大炮檢距與最小炮檢距同學(xué)們自學(xué)。第82頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月六、檢波器的埋置條件激發(fā)條件選好，道間距定得合適，但檢波器埋置得不好，也得不到好的記錄。實(shí)踐中往往出現(xiàn)這樣的情況，檢波器埋在大樹(shù)下，接近樹(shù)根，或在草根較多的地方，得到的記錄微震背景就大；若把檢波器埋在淤泥中，得到的地震波其低頻成分便大大增加；若一個(gè)排列跨過(guò)幾種巖性，則記錄上呈現(xiàn)出來(lái)的各道波形將隨巖性不同而變化，這直接影響組合效果。以上說(shuō)明了檢波器埋置的巖性及地點(diǎn)很重要。第83頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在野外施工時(shí),在埋置檢波器的地方，應(yīng)去掉雜草，鏟平，最好挖個(gè)小坑。如遇巖石出露的地方，最好墊上潮濕的土，并把檢波器用土壅緊（過(guò)去施工辦法）；現(xiàn)在施工遇到巖石出露，用電鉆打孔，放置檢波器，然后用土壓緊，其效果比前人辦法好。如在水中或水田、沼澤地，則應(yīng)把檢波器封閉好，(為避免漏電)直插水底，穿過(guò)淤泥觸到硬土；過(guò)公路的檢波器置于沙袋中。盡量使同一組或同一排列檢波器埋置條件一致，以免組合后，同相軸產(chǎn)生畸變。如果表層條件(特別是巖性)變化劇烈時(shí)，應(yīng)把檢波器埋置在相對(duì)單一的地方。第84頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月上面指出的各種改善檢波器埋置條件的辦法，其根本作用在于使檢波器和土壤組成一個(gè)阻尼較好的振動(dòng)系統(tǒng)(也可以說(shuō)使檢波器和土壤之間“耦合”得好)，以提高對(duì)波的分辨能力。用土將檢波器填平、壓緊，能使檢波器----土壤系統(tǒng)的阻尼增加，自由振動(dòng)減弱。下圖是將兩個(gè)電動(dòng)式地震檢波器埋在深20厘米的坑中。

一個(gè)用砂土填平，另一個(gè)沒(méi)有填平。用敲擊的方法進(jìn)行激發(fā)，然后記錄下土壤與檢波器系統(tǒng)的自由振動(dòng)所得的結(jié)果。顯然填了砂土后所得的波形(b)自由振動(dòng)減弱，分辨能力提高了。第85頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第86頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第87頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第88頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第89頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月七、檢波器組合原理：激發(fā)地震波時(shí)，既產(chǎn)生有效波，也產(chǎn)生干擾波。檢波器接收的地震波，既有有效波也有干擾波，當(dāng)然希望有效波強(qiáng)，干擾波弱。而地震勘探中，由于種種原因，有時(shí)干擾波很強(qiáng)，甚至使有效波完全淹沒(méi)于噪聲中，所以就要想辦法壓制干擾波。為此就要分析有效波與干擾波的差別，針對(duì)其差別提出各種壓制干擾的方法。而組合法就是利用干擾波與有效波在傳播方向上的差別來(lái)壓制干擾的方法。第90頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月未組合，有效反射波被干擾波壓制，面波較強(qiáng)組合，有效反射波突出，面波得到一定的衰減第91頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月有效波----那些可用于解決地質(zhì)問(wèn)題的波。如反射波、折射波等。干擾波----是指妨礙追蹤和識(shí)別有效波的波。如面波、多次反射波。注意：干擾波與有效波之間，在一定條件下具有相對(duì)的意義。第92頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)干擾波的特點(diǎn)，分規(guī)則和不規(guī)則(隨機(jī))兩大類干擾波：規(guī)則干擾－有一定主頻和視速度的波。幾種主要的規(guī)則干擾波面波聲波淺層折射波多次反射波50Hz交流電干擾

不規(guī)則干擾波或隨機(jī)干擾－無(wú)一定的頻率、無(wú)一定的視速度的干擾波，如風(fēng)吹草動(dòng)。隨機(jī)干擾也可能出現(xiàn)重復(fù)，如地表不均勻引起的散射。第93頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月反射波法地震勘探的初期，通常每個(gè)記錄道用一個(gè)檢波器接收，并且每次激發(fā)僅在單個(gè)炮點(diǎn)激發(fā)一次。后來(lái)發(fā)展了地震勘探組合法，即組合檢波和組合爆炸的方法。組合法形式，指用多個(gè)檢波器組成一個(gè)地震道的輸入或者采用多個(gè)震源同時(shí)激發(fā)構(gòu)成一個(gè)總的震波，前者叫檢波器組合，后者叫爆炸組合，兩者原理相同。組合法形式可分為：(1)野外檢波器組合。

(2)野外震源組合。

(3)室內(nèi)混波。（室內(nèi)資料處理中的組合，將若干相鄰記錄道的信號(hào)按一定權(quán)系數(shù)疊加起來(lái)作為一道新的記錄道信號(hào)）第94頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月來(lái)自地下深處的反射波傳到地表時(shí)，由于低速帶的存在，使反射波近似垂直地面到達(dá)接收點(diǎn)；而面波等干擾波的傳播方向是沿地表的，組合法能加強(qiáng)垂直傳播或近于垂直傳播的波，相對(duì)削弱水平方向傳播的波，這樣信噪比就提高了。檢波器組合分為線性組合、面積組合兩大類。第95頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月同一組內(nèi)檢波器（n個(gè)，n為組合點(diǎn)數(shù)）沿測(cè)線排列在一條直線上，且間隔相等。將這一組檢波器當(dāng)成一個(gè)檢波器使用，也就是這一組檢波器輸出疊加起來(lái)作為某一道的地震信號(hào)。所以檢波器組合時(shí)，道間距不是檢波器之間的距離。相鄰檢波器之間距離稱為組內(nèi)距，組內(nèi)檢波器或串聯(lián)或并聯(lián)。1、檢波器線性組合△mδx△m：組長(zhǎng)（基距、跨距）δ

x：組內(nèi)距第96頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月原理：速度為V的平面波以α角投射到地面，波到S1、S2的時(shí)間分別為t、t+Δt，由圖得到：S1S2δxα為方便討論，用余弦波代替地震波，u1、u2分別表示S1、S2兩點(diǎn)的波動(dòng)位移值，其表達(dá)式為：第97頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月其合振動(dòng)為：令那么第98頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分析此式對(duì)反射波來(lái)說(shuō)，由于地表有低速帶，反射波近法線入射（垂直出射地面），那么Va=∞，即Δt=0，上式結(jié)果為2A，顯然組合對(duì)突出反射波有利。對(duì)干擾波（面波、直達(dá)波）來(lái)說(shuō)，因?yàn)棣≠0，調(diào)整組內(nèi)距δx使Δt=T/2，上式結(jié)果為0，則組合后干擾波振幅為零。由此表明，地震信號(hào)疊加可以使某些信號(hào)增強(qiáng)，也使某些信號(hào)變?nèi)趸蛲耆粔褐频簟z波器線性組合通過(guò)調(diào)節(jié)組內(nèi)距使干擾波得到最大限度的壓制。第99頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月組合靈敏度：定義為組合后振動(dòng)的振幅和組合前振幅的比值。即：根據(jù)上式變?yōu)椋荷鲜綖?個(gè)檢波器的組合靈敏度。第100頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月n個(gè)檢波器組合時(shí)，組合靈敏度為：其相對(duì)組合靈敏度為：由上式看出，相對(duì)組合靈敏度既是f的函數(shù)，也是Δt的函數(shù)，若固定f，那么上式為檢波器組合的方向特性；若固定Δt，上式為檢波器組合的頻率特性。第101頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月組合的方向特性：若信號(hào)頻率f一定，那么相對(duì)靈敏度公式為檢波器組合的方向特性，根據(jù)上式可畫出以檢波器個(gè)數(shù)n為參數(shù)的組合方向特性曲線圖：第102頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1/31/71/5Δt/T0.707第103頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月a、當(dāng)Δt=0時(shí)，Φ=1，為最大值，即振動(dòng)到達(dá)相鄰檢波器的時(shí)差為0時(shí)，組合后總振動(dòng)的幅度得到最大加強(qiáng)，等于單個(gè)檢波器接收到的振動(dòng)的n倍。通常，深層水平界面的反射波到達(dá)爆炸點(diǎn)附近的觀測(cè)點(diǎn)時(shí)，近似滿足到達(dá)相鄰檢波器的時(shí)差Δt→0的條件，而對(duì)某些干擾波，如面波，由于它沿水平方向傳播，當(dāng)它的傳播方向與組合基線平行時(shí)，到達(dá)相鄰檢波器的時(shí)差較大，組合后其總振動(dòng)的幅度沒(méi)有最大增強(qiáng)，而是受到壓制。此曲線的主要特點(diǎn)：第104頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月b、Φ有零點(diǎn)，個(gè)數(shù)為n-1，波落入零點(diǎn)有最大壓制。Δt/Tn=2n=3n=41/32/31/21/41/23/4第105頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月上述a、b是對(duì)有效波最有利和對(duì)干擾波壓制最厲害的兩種情況。實(shí)際上不一定能同時(shí)實(shí)現(xiàn)這兩種情況，因此引入通放帶和壓制帶的概念來(lái)分析組合效果。習(xí)慣上定義某組合后的Φ≥√2/2計(jì)算出來(lái)的（Δt/T）值為通放帶的上限，此值為1/2n.由圖看出，n越大，通放帶越窄，特性曲線越尖銳，當(dāng)然相應(yīng)的壓制帶越寬。第106頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月通放帶：壓制帶：組合檢波器的方向特性不僅對(duì)干擾波，而且對(duì)有效波同樣起作用。只不過(guò)有效波Δt一般近似為零，處于通放帶內(nèi)，得到近似于n倍的加強(qiáng)；另外檢波器個(gè)數(shù)n越多，信噪比的改善越大。但是，增大n使檢波器組長(zhǎng)增大，將有不利后果：對(duì)淺層反射波和地震分辨率的損害。組合檢波器的頻率特性說(shuō)明了此問(wèn)題。第107頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月組合的頻率特性：上面討論了組合檢波器的方向特性，知道了對(duì)于垂直入射到地面的有效波，組合后振幅會(huì)大大增強(qiáng)。但是，組合后的波形與組合前的單個(gè)檢波器的波形是否一樣？也就是組合是否會(huì)引起波形的畸變？實(shí)際上對(duì)有效波來(lái)說(shuō)，到達(dá)相鄰檢波器的時(shí)差雖然可能很小，但不一定就等于0，這時(shí)組合后的波形就要發(fā)生畸變了。

第108頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分析這種畸變的基本思路是：把組合看作一種頻率濾波裝置。又從頻譜分析的觀點(diǎn)，把脈沖波看成是由許多不同頻率的簡(jiǎn)諧波組成，每種頻率的簡(jiǎn)諧波在組合后的變化可以利用組合的方向頻率特性公式來(lái)計(jì)算。最后再把組合后的各種簡(jiǎn)諧波成分疊加起來(lái)，就可以得到脈沖波組合的輸出了。由前面的組合方向特性曲線可見(jiàn)，其橫坐標(biāo)為Δt/T，即對(duì)不同頻率的諧波分量，檢波器組合的方向作用是不同的。組合的頻率特性公式為：第109頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月可畫出頻率特性曲線如右圖：現(xiàn)在來(lái)分析組合對(duì)不同頻率的簡(jiǎn)諧波的作用。先取定一個(gè)檢波器數(shù)目n，再取幾個(gè)不同的Δt值作參數(shù)，分析Φ（f）與f的關(guān)系。第110頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)Δt=0時(shí)，即Va=∞

時(shí)，無(wú)頻率濾波作用（一條水平直線），隨Δt的增大，通頻帶變窄，總趨勢(shì)是低通。所以，淺層勘探，組合會(huì)降低地震記錄的分辨率，一般不用組合，深層勘探多用。當(dāng)Δt≠0時(shí)，組合是有頻率濾波作用的。當(dāng)時(shí)差越大，頻率特性的通頻帶越窄，因此在時(shí)差較大時(shí)，組合后顯然壓制了某些頻率成份，其中主要是高頻成份。第111頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月所以組合相當(dāng)于一個(gè)低通濾波器，因此組合后信號(hào)的頻譜與組合前單個(gè)檢波器的信號(hào)的頻譜是不同的，即波形發(fā)生了畸變。下圖是固定Δt，畫出不同n的Φ—f曲線：由圖看出，n越大，通帶越窄，壓制帶越寬，且壓制帶內(nèi)極值越低。即n越大，頻率濾波作用越強(qiáng)烈。第112頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月進(jìn)行組合是為了利用地震波在傳播方向的差異來(lái)壓制干擾波，加強(qiáng)有效波，但組合本身也具有一定的頻率選擇作用。因此，組合的這種低通頻率特性起著使有效波波形畸變的不良作用。為提高地震勘探精度，近代地震勘探一直致力于提高地震分辨率，但是，由于組合檢波系統(tǒng)有低通濾波作用，它會(huì)濾掉地震波的高頻成份，使地震波頻譜變窄，波形展寬，這樣會(huì)降低地震分辨率，而且n越大，組內(nèi)距越大，低通濾波作用越強(qiáng)烈，對(duì)脈沖波形展寬得越嚴(yán)重，也就是說(shuō)，加強(qiáng)組合檢波壓制干擾的能力，是以降低地震分辨率為代價(jià)的。第113頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月所以說(shuō)線性組合的一個(gè)嚴(yán)重缺點(diǎn)就是降低了地震勘探分辨率。組合檢波使有效波波形畸變。因?yàn)榻M合檢波相當(dāng)于濾波器，那么它對(duì)地震脈沖（可以看成由許多不同頻率的簡(jiǎn)諧波組成）不同頻率成份的作用是不同的。有的頻率成份被相對(duì)增強(qiáng)，有的被削弱，這樣組合后的地震波波形與組合前就不一樣，對(duì)有效波有害，使其波形畸變，且組合方向特性越強(qiáng)，濾波作用越強(qiáng)，畸變?cè)絿?yán)重。對(duì)反射波來(lái)說(shuō)，大炮檢距的反射波比小炮檢距的反射波畸變嚴(yán)重；淺層反射波比深層反射波畸變嚴(yán)重。第114頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月畸變最大的是淺層大炮檢距的接收道，所以采用大炮檢距觀測(cè)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)慎重考慮組內(nèi)距和n對(duì)波形的影響，尤其是淺層目的層。（因淺層反射波應(yīng)包含許多高頻波，但都被組合低通濾波器給濾除了，所以淺層反射波畸變嚴(yán)重）所以組合檢波有兩個(gè)不利后果：對(duì)淺層反射波和地震分辨率的損害?？紤]到組合檢波的不利后果及缺點(diǎn)，在一些特殊情況下，完全不采用組合檢波，每個(gè)記錄道只用1個(gè)檢波器。如沙漠地區(qū)、西北黃土高原地區(qū)，將單個(gè)檢波器安置在深約1米的坑中，低速干擾波多用多次覆蓋方法加以消除。

另外組合還能壓制部分隨機(jī)干擾。第115頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月等靈敏度組合是認(rèn)為組內(nèi)各檢波器靈敏度一樣，接收到的信號(hào)幅度一樣，只存在到達(dá)時(shí)差。例如，五點(diǎn)的簡(jiǎn)單線性組合是每點(diǎn)放一個(gè)檢波器，它的方向特性如圖(a)所示。不等靈敏度組合就是采用某些辦法使同一組內(nèi)各檢波器接收到的信號(hào)幅度不一致。如果在中心點(diǎn)放三個(gè)檢波器，第二和第四點(diǎn)各放2個(gè)，兩端各放一個(gè)，就構(gòu)成一種靈敏度呈等腰三角形分布的不等靈敏度組合，它的方向特性如圖(b)所示。不等靈敏度組合特性曲線示意圖第116頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月面積組合即組合時(shí)檢波器不是布置在一條線上，而是布置在一個(gè)面積上。這是因?yàn)檠販y(cè)線的直線組合只能壓制沿測(cè)線方向傳播的規(guī)則干擾波，而不能壓制沿垂直于測(cè)線方向到達(dá)的規(guī)則干擾波。因此，如果工區(qū)內(nèi)存在著來(lái)自不同方向的規(guī)則干擾波時(shí)，采用面積組合較合適。2、檢波器面積組合第117頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月采用一種每道用5×3=15個(gè)檢波器矩形面積組合時(shí)檢波器的布置方式。例如，當(dāng)干擾波主要是沿測(cè)線方向傳播，但別的方向也有時(shí)，一般采用矩形面積組合，沿測(cè)線方向檢波器多一些，垂直測(cè)線方向少一些。第118頁(yè)，課件共137頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)際使用的組合方式常常是面積組合而不是線性組合，面積組合可以看作是許多線性組合構(gòu)成的，因此，它的方向性特性實(shí)際上是線性組合方向性特性的疊加。線性組合的目的是消除一些沿測(cè)線傳播