科学课件之地震勘探

第四章 地震勘探地震 折射波法常用来探测覆盖层厚度、基岩面起伏、断层及古河道等水文工程地质问题。目前，随着各种工程、环境勘测任务的发展和折射波法本身的弱点 (如分辨率较低、测线较长等 )，使之不能完全适应当前形势的需要，n 浅层反射波法于上个世纪 80年代得到在工程勘测中被广泛应用。第一节 数据采集 一、 数据采集的主要仪器设备 1震源 由于浅层地震勘探探测深度不大、要求分辨率较高，因此除要求震源有适当的能量、安全可靠及便于使用外，还往往采用能产生较高频率成分的震源。常用震源有： (1)锤击震源 :这种震源由大锤 (或落重锤 )、金属垫板、锤击开关等组成，成本低廉且能产生较高频率的地震波，要求能量不是很大的情况下，可取得较好的效果。(2)雷管和炸药震源 :采用单雷管激发、用雷管引爆炸药激发的震源能量可调范围大，频带也较宽。但随着炸药量增大，能量也增大，但高频成份相应减少，因此 在浅震中，应尽可能地使用小炸药量 。 (3)地震枪震源，这是一种类似猎枪的装置，配有专用子弹，是浅震中很好的高频震源。使用时可先在地面打一深约 4080cm的小孔，并向孔中注水以改善耦合性能，然后向孔中射击，激发地震波。这种震源尤其适合于在软土地区应用 (4)电火花震源 :电火花震源是利用电容中储存的高压电能通过在水中电极间隙进行瞬时放电而激发地震波的装置。这种激发方式波形的重现性较好，能量大小可以调节，激发方式灵活、使用安全，适合在江、河、湖、海等水中和井中使用。 此外，还有密尼索西系统的可控震源 (一种振动频率范围和振动持续时间可以调节控制的震源 )，以及用于产生横波或面波的各种专用震源等2检波器检波器是把地震波到达引起的地面微弱振动转换成电讯号的换能装置 。当地震波传播到地面时，检波器随之发生振动，由于惯性作用，其线圈和磁钢将发生相对运动而产生和振动周期相对应的感应电流信号，。 通过专门的仪器可将这种信号放大并记录下来。这类检波器输出的信号电压和其振动时的位移速度有关，因此又称速度检波器 此外，还有利用晶体压电效应特性制成的晶体检波器，这类检波器固有频率高 (可达 1000Hz)，可用来测量物体振动的加速度，又称之为加速度检波器。 3浅层地震仪 地震仪是将检波器输出的电信号进行放大、显示并记录下来的专门仪器，一般皆具有滤波、放大、信号叠加、高精度计时以及数字记录和微机处理等功能。目前我国常用的工程地震仪多为 12道或 24道，如有美国 GEOMETRICS公司的 ES12l0F,ES 一1225,ES一 2415， ES一 2401及 BISON公司的8012、 8024等；日本 OYO公司的 McSEIS1500 以及我国重庆地质仪器厂产的 DZQ24型等都是这种类型的仪器。此外，最近国外又推出了如 ES一 2420和 McSEIS-l70F等较高档的浅层地震仪。二、观测系统为了压制干扰波和确保对有效波进行追踪，激发点和接收点之间的排列及各排列的位置都应保持一定的相对关系， 这种激发点和接收点之间以及排列与排列间的位置关系，称之为观测系统 。n 折射波法和反射波法由于两者波的形成和传播特征的不同，观测系统的设计也各有异，现将几种常用的观测系统分别介绍如下1折射波法观测系统 (1)测线类型 当激发点和接收点在一条直线上时，称之为纵测线 ，当激发点相接收点不在一条直线上时则称为非纵测线。在工作中，纵测线是主要测线，而非纵测线一般只作为辅助测线来布置，解决一些特殊问题 。 在纵测线观测中，根据测线间不同的组合关系可分为单支时距曲线观测系统，相遇时距曲线观测系统，追逐时距曲线观测系统等。时距曲线是一种表示炮检距和地震波走时之间的关系曲线， 它是研究地震波运动特征的一种基本方法，相遇时距曲线观测系统使用最为广泛 。n (2)相遇时距曲线观测系统n 相遇时距曲线观测系统如图 2.1.2中所示，在同一观测地段分别在其两端 01和 02激发，可得到两支相遇时距曲线 S1和 S2。相遇时距曲线观测系统则可弥补单一方向时距曲线的不足，它可从不同方向反映界面的变化 当地质情况复杂，用一般的相遇时距曲线得不到目的层折射波的相遇段，这时可在两端增加激发点并扩大观测段，采用如图2.1.3中所示的多重相遇时距曲线观测系统。图中 S3和 S2和 S1、 S4在不同接收段形成多重的相遇时距曲线 ;而 S3、 S4,S1和 S2则构成了追逐时距曲线。同一界面的追逐时距曲线平行 .2.反射波法观测系统在浅层反射波法现场数据采集中，为了压制干扰波波突出有效波，用的最多的是 多次覆盖观测系统 。宽角范围内接收反射波的能量比较强，可避开声波与面波的干扰，对 “弱 “反射界面优越性更为明显。多次覆盖观测系统是根据水平叠加技术的要求而设计的，水平叠加又称共反射点叠加或共中心点叠加，如图 2.1.5所示，图 2.1.4 同一界面的反射波振幅变化特征图 2.1.5 共反射点示意图 把不同激发点、不同接收点上接收到的来自同一反射点的地震记录进行叠加称水平叠加 。 多次覆盖观测系统具体作法是，选定偏移距和检波距之后，每激发一次，激发点和整个排列都同时向前移动一个距离，直至测完全部剖面。 可用 (2.1.1)式计算炮点的移动道数x是道间距 ,N是一个排列的接收道数 ;n是覆盖次数 ;d是激发点间距离 ;S是是一个常数 ,单边激发 S=1,双边激发 S=2.三、影响采集质量的其它因素测线的布置、覆盖次数和道间距的确定以及仪器的增益等参数的选定等都会直接影响野外采集工作的质量图 2.1.7为一个模型试验结果，覆盖层厚度 90m、波速为 1600m/s，界面水平，下层波速为 5000m/s。 图中 (b)给出了反射波、