第二章 浅层折射波法和反射波法.ppt

第二章浅层折射波法和反射波法 第一节数据采集第二节理论时距曲线第三节资料处理及解释 浅层折射波法与反射波法 1 浅层折射波法是一种使用相对较早且较成熟的方法 可用来探测覆盖层厚度 基岩面起伏 断层及古河道 弱点 分辨率较低 测线较长 2 浅层反射波法是近十多年来随着电子技术的发展及微机数字处理系统的开发和普及才得以迅速发展 浅层反射波法具有相对较高的分辨率 可以采用较小的炮检距进行观测 因而可以采用较短的勘探测线 对资料的数字处理技术要求较高 反射地震勘探资料采集现场波动传播和界面关系示意图 第一节数据采集 一 数据采集的主要仪器设备 1 震源 source 震源是用来释放地震能量的装置 常用震源有 1 锤击震源 2 雷管和炸药震源 3 地震枪震源 4 电火花震源 5 可控震源 CFS 2A型可控震源 2 检波器 detector geophone seismometer jug pickup 检波器又称拾震器 是把地震波到达所引起的地面微弱震动转换成电信号的换能装置 检波器的的输出与地表质点运动的速度成正比的 称为速度检波器 检波器的的输出与地表质点运动的加速度成正比的 称为加速度检波器 固有频率约10Hz的为低频检波器 固有频率约33Hz的为中频检波器 固有频率约100Hz的为高频检波器 在以往的地震勘探中多采用中频和低频检波器 在工程地震勘探中 多采用高频检波器 检波器 左 实质性元件图解 右 动圈检波器的一半 CDJ Z4 100赫垂直检波器 CDJ P4 100赫水平检波器 浅层地震仪 seismograph 地震仪是将检波器输出的信号进行放大 显示并记录下来的专门仪器 一般都具有滤波 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 我国目前常用的浅层地震仪多为12道或24道 浅层地震仪 浅震仪及其野外工作布置 二 野外观测系统 在地震勘探现场采集中 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和排列之间的位置关系 称之为观测系统 fieldsetup recordinggeometry 不同的方法采取不同的观测系统 一些相关术语道数 一般用N表示 每次放炮一般有48道 96道或更多 道间距 一般用 x表示 道距多为25 100m 放炮方式 一般分为中间放炮和端点放炮 单边或双边 最小偏移距 或偏移距 紧挨震源的检波器离开震源的距离 偏移距的长度为道间距的整数倍 最大炮检距 一般用Xmax表示 它是指炮点到最远检波点的距离 测线类型图 1 折射波法观测系统 1 测线类型通常的测线类型如图所示 根据激发点和接收点之间的相对位置关系及排列关系 测线类型可分为纵测线 横测线 侧测线及弧形测线 几种常用的观测系统介绍 采用纵测线观测时 根据激发点与接收点之间的组合关系 可分为单支时距曲线观测系统 相遇时距曲线观测系统 多重相遇时距曲线观测系统以及追逐时距曲线观测系统等 定义震源到接收点的距离与地震波走时之间的关系曲线为时距曲线 time distancecurve 时距曲线是研究地震波运动学 kinematic 特征的一种基本方法 时距曲线观测系统则是根据地震波的时距曲线分布特征所设计的观测系统 在各种时距曲线观测系统中 以相遇时距曲线观测系统使用最为广泛 相遇时距曲线观测系统 多重相遇时距曲线观测系统 T T 2 反射波法观测系统使用最多的是宽角范围观测系统与多次覆盖观测系统 宽角范围观测系统是将接收点布置在临界点附近的范围进行观测 因为在此范围内反射波的能量比较强 且可避开声波和面波的干扰 尤其对弱反射界面其优越性更加明显 图2 1 4同一界面的反射波振幅变化特征 多次覆盖观测系统介绍水平叠加的概念 又称共反射点叠加或共中心点叠加 就是把不同激发点 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 这样可以压制多次波和各种随机干扰波 从而大大提高了信噪比和地震剖面的质量 并且可以提取速度等重要参数 宽角范围的观测系统与多次覆盖观测系统结合使用是目前地震反射波法中使用最广泛的观测系统 共反射点示意图 单边激发6次覆盖观测系统 多次覆盖的具体作法介绍在该观测系统中可用下式计算炮点的移动道数 N为一个排列的接收道数 n是覆盖次数 d是激发点间距 炮间距 S是一个常数 单边激发S 1 双边激发S 2 x是检波距 道间距 双边激发多次覆盖观测系统 三维观测系统 单边激发6次覆盖观测系统 N 24 2 例 观测系统 道间距25米 炮间距50米 每炮96道 共10炮 总道数960道 单边放炮 1 求覆盖次数 2 测线长度不变 如何使覆盖次数增加一倍答案 1 24 2 炮间距减小一半 或者双边放炮等 注意 为了保持测线长度 当炮间距减小一半时 要适当增加炮数 除正确地选用震源 仪器和合理地布置观测系统外 其它采集条件和工作参数的选择也很重要 如测线的布置 覆盖次数和道间距的确定以及仪器的增益 通频带和扫描时间等参数的选定等都会直接影响野外数据采集工作的质量 因此 一个新工区在进行正式工作之前 应作一定的试验研究工作 对区内各种干扰波和有效波的分布特点进行研究 分析各种波在时空域中的相对关系 以及它们在频率和视速度方面的差异 三 影响数据采集的其它因素 增益输出信号与输入信号的振幅之比 2 道间距选择道间距大小的总原则为 经过处理后能在地震剖面的相邻道上可靠地追踪波的同一相位 并且不出现空间假频 由离散序列所得到的频谱与原始频谱是不相等的 这种由连续信号离散化 导致离散前后频谱发生变化的现象 就为假频现象 根据采样定理有 实际工作中可由上式估算道间距的大小 为提高地震记录的横向分辨率 常采用小道距接收 3 偏移距偏移距的大小直接影响了有意义的浅层反射波的覆盖次数 若太大 就不能保证有参考作用或主要目的浅层反射波达到最低要求的覆盖次数 甚至拿不到浅层记录 此外还有可能造成波的振幅和相位的较大变化以及波场复杂化等诸多问题 所以偏移距一般要求尽可能小 然而偏移距太小 波场受震源干扰严重 破坏区 塑性带 实际中 应兼顾各种矛盾 选择合适的偏移距 两层模型的各种波分布 距离 米 4 最佳时窗反射波地震勘探中 为了有效地避开面波 声波 直达波和折射波对有效反射波的干扰 可把接收地段选择在尽可能不受或少受各种干扰波影响的地段 这种最佳接收地段又称为 最佳时窗 在最佳时窗内接收 可避开面波和折射波的干扰 此外 其反射波振幅随炮检距的增大而减小 可见 最佳时窗的选择关键在于选取接收排列的两个端点 即选择偏移距和最大炮检距 一般情况下 可通过展开排列法观测试验确定 或根据经验确定 即最大炮检距不应大于主要目的层埋深的1 1 5倍 近炮检距 30米左右远炮检距 30米左右 浅震试验记录 右图为单次覆盖的浅震试验波形记录 在该记录上可以看到清晰的声波 面波 直达波 反射波的同相轴 event 分布 从这张记录上能较容易地识别出反射波 说明其工作条件良好 易于选定最佳接收窗口 反射波 声波 面波 中间放炮双边接收的浅振记录 右图所示为中间激发 两侧接收的浅震试验记录 该记录深层情况比前一记录要复杂些 但记录中的声波 直达波 反射波 等同相轴仍清晰可见 可作为设计数据采集条件的依据 反射波 直达波 声波 当勘探深度较浅 地震地质条件比较单一的情况下 我们可以按最佳时窗技术去考虑观测参数的设计等问题 当勘探深度较大 地震地质条件较复杂时 我们最好按组合检波和多次覆盖技术去考虑压制干扰以及观测参数选择问题 因为此时 目的层深浅相差较大 很难选取甚至不可能选取最佳时窗 第二节理论时距曲线时距曲线 用数学方法描述地震勘探中地震波在地下传播及在地面记录时的时 空关系 一 直达波理论时距曲线 time distancecurve 直达波是指地震波从震源出发 不经任何反射 直接到达各检波点的地震波 直达波的时距曲线是在x t直角坐标系中 把激发点作为坐标原点 横坐标x表示沿线上各观测点到激发点的距离 纵坐标t表示直达波到达各观测点的传播时间 地震波从O点出发 沿测线X传播到任意点的旅行时间T为 T X V 2 2 1 直达波时距曲线 斜率的倒数为地表覆盖层的波速 二 折射波理论时距曲线 截距时间 时距曲线的延长线与T轴的交点 t0为 水平二层介质折射波时距曲线 斜率为 可以看出 时距曲线的交点也就是折射波超过直达波的时间 在交点以内 直达波先于折射波到达 在交点以外 折射波先于直达波到达 折射波的斜率比直达波的斜率小也就是说折射波到达的视速度比直达波到达的视速度大 折射波时距曲线怎么使用呢 首先从直达波初至时间求解v1 由折射波时距曲线的斜率求v2 斜率从哪里来 由地震记录上读t0 所以根据下面公式可以反演界面深度 2 三层介质V3 V2 V1 当入射波在R2界面上的B点产生折射时 则入射射线在界面处必须满足 和 可导出水平三层介质的时距曲线方程为 水平三层介质折射波时距曲线 3 多层介质只要各层介质的速度满足 第i层界面上的折射波时距方程为 水平多层介质折射波时距曲线 2 倾斜界面的折射波时距曲线 在界面的下倾方向 O1点激发 M1O2段接收 相当于激发点O1为界面的下倾方向 观测 折射波到达地面接收点O2的走时为 从图中几何关系可知 倾斜界面折射波时距曲线 将这些关系代入t下的表达式 可得如下时距曲线方程式 同理 若在O2激发 波到达测线上倾方向任意点的时距曲线方程为 倾斜界面的折射波时距曲线特征讨论 倾斜界面折射波时距曲线 1 上倾与下倾方向时距曲线斜率不同 其视速度不同 上倾方向视速度大于下倾方向的视速度 2 上倾与下倾方向观测到的初至区距离和盲区大小不同 在下倾方向接收时 初至区距离和盲区较小 截距时间也要小些 在上倾方向接收时 初至区距离和盲区要大些 截距时间也要大些 据此可以判断界面的倾向 3 当i 90 时若在下倾方向接收 折射波射线将无法返回地面 这时盲区无限大 而在上倾方向接收 则入射角总是小于临界角 无法形成折射波 临界角I与界面倾角 的关系 4 上倾与下倾方向观测的视速度分别为 和 2 2 12 a i V b i V 为负 5 联立 2 2 12 两式可解得 若已知V1 则可根据相遇时距曲线的视速度求得倾角和临界角以及V2 V2 V1 sini 3 变速层的折射波时距曲线 1 关于速度随深度的变化规律A 速度随深度增加而呈线性增加 即符合下列表达式 式中V0为表面一点的速度值 是一个和介质性质有关的系数 B 介质的波速呈现为随深度的非线性变化 而线性关系只只是其中的一个特例 介质的速度随深度变化的更为一般的表达式为 式中当n 1 可认为其变化是线性的 2 2 16 2 潜射波的时距方程和时距曲线地震波在变速层中的传播和在常数层中的传播有不同的特点 把变速层中的折射波称为潜射波 形成潜射波示意图 潜射波的射线方程和旅行时方程分别为 2 2 17 式中i0和iZ分别为起始点和深度z处的临界角 若将 2 2 16 式及其导数代入 2 2 17 式可得时距曲线方程组为 2 2 18 潜射波时距曲线 如果表层是速度随深度增加的变速层 下部是水平均匀地层 这时在时距曲线图上可以见到变速层的潜射波时距曲线和反映地层界面的折射波时距曲线的组合曲线 在V2 VZ的情况下 其形态如下图所示 变速层下部具有均匀介质时的折射波时距曲线 4 隐伏层对折射波时距曲线的影响隐伏层是指初至折射波法不能探测到的地层根据其产生的原因的不同可分为两类 一类是层状介质中的低速夹层 由于折射波形成的条件必须是下部介质的波速大于上覆介质的波速 因此在低速夹层的上界面不可能产生折射波而成为隐伏层 另一类是在层状介质中各层的波速虽然是逐层递增 符合折射波形成的条件 但下部介质中某层的厚度很小 所形成的折射波不可能出现在初至区 而是隐藏在续至区中难以识别 这种薄层也称为隐伏层 此外 还有介绍一下有关 屏蔽层 的概念 现分别讨论如下 V2 V3 三层层状介质中含低速夹层的折射波时距曲线 1 层状介质中的低速夹层 会把从时距曲线上求得的速度v3误作为v2来求界面深度 低速层的速度越小 或厚度越大时 影响也越大 产生的相对误差可达50 以上 2 层状介质中的隐伏 薄层 所谓 薄层 就是指各层速度的分布满足V1 V2 V3 Vn的关系 但其中某层的厚度不大 使得它所产生的折射波不能在初至区出现 仍以三层介质为例进行讨论 三层介质中各种不同h2的时距曲线 5 透镜体和尖灭层对折射波时距曲线的影响 存在低速透镜体的时距曲线 存在间断低速层的时距曲线 6 直立构造对折射波时距曲线的影响 垂直分界面上正 反折射波时距曲线 直立阶梯构造的正 反向折射波时距曲线 断层等构造形成一个阶梯式的界面的情形 三 反射波理论时距曲线 1 水平界面的反射波时距曲线反射波的时距曲线方程为 上式可化为双曲线方程 水平二层介质的反射波时距曲线 虚震源原理 to 自激自收时间 零炮检距时间 零偏旅行时 当x 0时 将to代入时距曲线方程得 正常时差 任一接收点的反射波传播时间tx与它的t0时间之差 称为正常时差 tn 正常时差校正 从各接收点的时间减去相应的正常时差 则各点都变成了t0时间 即 称这种时间上的校正 为正常时差校正 即NMO 根据反射波时距曲线方程可求得其斜率的倒数 即视速度 为 从该式可以看出 在震源点附近 视速度趋于无穷大 在离震源较远处 视速度趋于真速度V1 即直达波 曲线较陡 反射界面越深 视速度越大 时距曲线越平缓 视速度的变化是由于反射波到达各观测点的入射角不同引起的 浅 陡 深 平缓 交叉点 偏移距太大 第一 二层相互干扰 反射波 折射波 三类曲线的关系 直达波时距曲线是反射波时距曲线的渐近线折射波时距曲线与反射波时距曲线相切直达波时距曲线与折射波时距曲线相交 交点为折射波超前直达波的时间折射波的交叉时 截距时间 永远大于反射波的零偏旅行时 三类曲线的关系 2 倾斜界面的反射波时距曲线 倾斜界面反射波时距曲线 由时距曲线方程可得倾斜界面的反射波时距曲线的极小点坐标 式中 角可正可负 决定于测线的坐标方向与界面倾斜的相对关系 当X轴指向反射界面的上升方向 取正号 反之为负 在X 0时 可以得到反射波返回震源的旅行时 上式是反射波法求界面深度的基础 利用倾角时差可求得界面的倾角 求 的方法是根据震源两边等距的两个观测点s1 s2的旅行时间差 td td称为倾角时差 如果两个测点之间距2x写成 x 则有 将时距曲线方程 2 2 27 式作二项式展开 并略去高次项 可得 注意 用S1 S2的反射波旅行时相减时 因为两点炮检距相同 有ts1 t0 t ts2 t0 t 所以相减后 正常时差抵消了 剩下的就是这两点之间的倾角时差 水平多层介质的反射波时距曲线 水平多层介质的反射波时距曲线仍为双曲线 其时距方程式为 式中 3 多层介质的反射波时距曲线 均方根速度 速度术语及速度分析 例 已知模型如下图所示 求平均速度及均方根速度 解 4 断层和弯曲界面的反射波时距曲线 1 断层附近的反射波时距曲线特征 2 弯曲界面的反射波时距曲线 断层附近的反射波时距曲线 反射波时距曲线与反射界面曲率的关系 5 绕射波时距曲线 地层介质中可能的绕射点 断层的棱角点 地层尖灭点 不整合面的突起点或侵入体边缘等岩石物性显著变化的地方 波的旅行时绕射波的走时由两部分组成 1 入射波到达A点所需时间 2 绕射波从A点到达D点所需时间 绕射波传播的总时间t为 绕射波及其时距曲线 曲线的极小点在绕射点到地面的投影点位置 根据这一规律可以确定绕射点的位置 第三节资料处理及解释 一 折射波的资料处理和解释 1 地震记录进行波的对比分析 从中识别并提取有效波的初至时间 绘制相应的时距曲线 2 选取相应的方法进行解释工作 定性解释 qualitativeinterpretation 定性解释主要是根据已知的地质情况和时距曲线特征 判别地下折射界面的数量及其大致产状 是否有断层或其它局部地质体存在等 为选定定量解释方法提供依据 定量 quantitative 解释 定量解释则是根据定性解释的结果选用相应的数学方法或作图方法求取各折射面的埋深和形态参数 定性与定量解释是一相互交替和重复的过程 根据最终的解释结果构制推断地质图等成果图件 并编写成果报告 1 折射波资料处理解释系统介绍 折射波法资料处理解释系统流程框图 均衡道内均衡道内均衡是将记录道内的振幅能量进行动态平衡 以利于显示和后续处理 基本思想是将一道记录的振幅值在不同时间段内乘以不同的权系数 能量强的时间段上权系数小 能量弱的时间段上权系数大 结果 强波与弱波之间的能量相对差异会大为减少最终控制在一定的动态范围内 道间均衡道间均衡是解决道与道之间能量不均衡的问题 其处理的思想与道内均衡一样 也是按不同权系数进行加权 能量强的道加权系数小 能量弱的道加权系数大 t0法求折射界面示意图 2 t0差数时距曲线法求折射界面方法原理 剖面上任取一点D 则在两条时距曲线上可分别得到其对应的走时t1和t2 2 3 1 定义互换时为T 2 3 2 a b 若自D点作BC的垂直平分线DM DM即为该点的深度h 于是有 2 3 3 将公式 2 3 1 中t1和t2相加 并减去 2 3 2 式 再将 2 3 3 式代入后可得 上式便是任意点D的t0值公式 由此可得出D点的折射界面法线深度h为 2 3 5 2 3 4 2 3 5 令 则上式可写为 2 3 6 根据 2 3 6 式 只要从相遇时距曲线上分别求出各观测点的t0和K值 就能求出各点的界面深度h 1 绘制t0曲线 2 确定K值关于K值的求取 根据斯奈尔定律可将K值表达式写成下列形式 2 3 7 为此引出差数时距曲线方程 并以 x 表示令 x t1 t2 T 2 3 8 对上式求导 可得 2 3 9 上式右边的两项时间对距离的导数分别为上倾和下倾方向时距曲线的斜率 即视速度的倒数 根据视速度表达式 2 2 12 式可得 2 3 10 将 2 3 10 代入 2 3 9 式 经变换可得 2 3 11 于是可求得波速V2为 2 3 12 当折射界面倾角小于15 时 可写成近似式 2 3 13 因此 只要根据 2 3 8 式在相遇时距曲线图上构制 x 曲线 并求取其斜率的倒数 x x 则根据 2 3 13 式得出波速V2进而从 2 3 7 式中求得K值 t0 x t1 t2 T t1 t x t1 t2 T t1 t 如何构制 x 曲线 由t0 x 及 x 的表达式得 由此可知 t0 x 与 x 曲线关于t1对称 知道K值和各观测点的值t0之后 则可根据 2 3 6 求出各点的界面深度h 然后 以各观测点为圆心 以其对应的h为半径画弧 可得出上左中所示的一系列圆弧 圆弧的公切线即为折射界面 实测折射波时距曲线及其解释结果 应用实例介绍 二 浅层反射波资料的处理和解释 浅层反射波资料的处理系统介绍 1 数据资料的输入和显示 2 切除 顶部切除 底部切除 3 静校正 4 频谱分析 5 抽道集 动校正和水平叠加 6 速度分析 7 数值滤波 8 偏移处理 9 时深转换 中间放炮双边接收 共激发点 的地震记录 浅层反射资料处理系统一般流程图 将整个剖面的地震记录依次逐个输入计算机 并将数据的格式和顺序转换成和处理系统所要求的格式相一致 才能进行其它各项处理 在输入地震记录以后 还应在微机屏幕上将其图形显示出来 以检查记录质量 并给处理方法提供依据 对记录中一些干扰严重或无意义的记录段 以及工作不正常的地震道 都应进行切除 数值充零 以减小干扰 提高资料处理质量 浅层反射资料处理系统一般流程图 静校正 当地形起伏较大 各接收点和激发点不在同一水平面上或者表层介质速度变化较大时 都将引起地震波走时的 超前 或 滞后 严重地影响地震资料的处理和解释的准确性 因此 必须对地形起伏和表层速度变化引起的时差进行校正 频谱分析 用快速傅氏变换 FFT 的数学方法将时间域地震记录变换成频率域的函数 其中振幅随频率而变化的函数称之为振幅谱 相位随频率变化变化的函数称为相位谱 这一变换过程则称之为频谱分析 抽道集 由图2 1 6所示的多次覆盖观测系统可知 现场采集的资料是共激发点的地震记录 而共反射点的记录是分散在各不同的地震记录 不便于进行动校正和水平叠加 为此 必须先将各共反射点的记录道从共激发点的记录中逐一的抽出来并按一定的顺序构成新的共反射点道集 又称CDP道集 浅层反射资料处理系统一般流程图 将各共反射点的记录道从共激发点的地震记录道中逐一抽出来并按一定顺序构成新的共反射点道集 又称CDP道集 用快速富氏变换 FFT 的数学方法将时间域的的地震记录变换成频率域的函数 其中振幅随频率变化的函数称之为振幅谱 相位随频率变化的函数称为相位谱 该变换过程称为频谱分析 数值滤波 是突出有效波 压制干扰波的重要手段之一 数值滤波可分为频率域滤波 时间域滤波 波数域滤波 空间域滤波 一维滤波二维滤波 时空域 或频率 波数域进行 高通滤波 低通滤波 带通滤波等 视速度滤波它是根据反射波和干扰波速度不同 来去除干扰波突出有效波的 由于视速度 所以它又称为 f k 滤波 简称 f k 滤波 多次覆盖观测系统示意图 1 共反射点道集与共激发点道集及其时距曲线 共反射点的时距曲线方程为 共反射点道集及其时距曲线图 上式与第二节所学的反射波理论时距曲线具有相同的形式 但两者的含意完全不同 第二节所学的可以认为是CSP 共炮点 道集时距曲线 而此处的是CDP 共反射点 道集 2 动校正与水平叠加 在中心点自激自收的记录道通常也称为零偏移距的地震记录 将CDP道集中各不同偏移距的记录变换成零偏移距记录的处理称之为动校正 或正常时差校正normalmoveoutcorrection 其叠加处理又称水平叠加 动校正和水平叠加示意图 3 速度分析 双曲线旅行时方程在t2 x2平面上的显示 速度分析的过程其实就是找最佳动校正速度的过程a 常规速度分析是建立在双曲线假设的基础上的 双曲线旅行时方程 在t2 x2平面上是线性的 t为双程旅行时 x为炮检偏移距 在给定的反射面上零偏移距时间和叠加速度 可由平面上最佳拟合旅行时拾取的直线估算得到 b 第二种估算NMO速度的方法 是对一个CMP道集用某一范围的常速值进行不同的NMO校正 然后把每次得到的图像并排显示 把随偏移距变化的时间同相轴拉平效果最好的速度选择为NMO速度 也可以在直线的一段上用一系列的常速值进行叠加 不同的速度 叠加成不同的叠加图像 称为常速叠加 CVS 图像 从CVS图像中取出获得最理想叠加的速度为叠加速度 a NMO速度为2264m s的单个同相轴CMP集 b 用合适的NMO速度得到的动校道集 c 采用的速度过低 2000m s 得到的校正过头 d 采用的速度过高 2500m s 得到的校正不足 c 第三种常用的速度分析技术 它是建立在速度谱计算上的 Taner和Koehler 1969 对某一给定的回声时间t0 按一定的速度步长计算反射波时距曲线 双曲线 据此曲线在共炮点道集或共中心点道集各道上取值并叠加 计算叠加振幅 若某个速度所对应的曲线正好与该t0时刻的反射波同相轴一致 则叠加时会同相叠加 叠加振幅值为极大 因此 通过检索所有计算出的叠加振幅值 找出最大值所对应的速度即为此t0时刻的速度 a CMP道集 由该CMP道集计算的速度谱的两种显示方式 b 并列曲线图C 等值线图 4 偏移 migration 与偏移处理 水平叠加剖面是进行地质解释使用最大量 最广泛的基础资料 一般来说 它可以大致反映地下构造形态 但是水平叠加剖面也存在许多问题 a 在界面倾斜情况下 我们按共中心点关系进行抽道集 动校正 水平叠加 实际上是共中心点叠加而不是真正的共反射点叠加 这会降低横向分辨能力 同时 水平叠加剖面上也有在绕射波没有收敛 干涉带没有分解 回转波没有归位等问题 b 叠加剖面总是把界面上反射点的位置显示在地面共中心点下方的铅垂线上 当地层水平时这种显示方式是与实际情况符合的 但当地层倾斜时 反射点位置就偏离了共中心点下方的铅垂线 对单次覆盖剖面也存在这样的问题 即界面倾斜时 反射点并不位于炮 检中点的正下方 因此 在水平叠加时间剖面上显示出来的反射点位置是沿地层下倾方向偏离了反射点的真实位置的 这种现象称为偏移 地震剖面的偏移归位 就是把水平叠加剖面上偏移了的反射层 进行反偏移 使地层的真实位置形态得到恢复 现在常常把这一工作也称为偏移 目前大量偏移方法是针对第二个问题进行的 即利用已经得到的水平叠加剖面资料作为原始资料进行各种偏移处理 因为所用资料已进行了共中心点叠加 所以第1个问题已经存在 而且不能解决 这种办法称为叠后偏移 另一种办法是从最原始的野外资料开始 进行真正的偏移叠加 它有可能解决1 2两种问题 这种做法称为叠前偏移 但工作量比叠后偏移大得多 偏移处理的效果 1 偏移前的水平叠加剖面 2 偏移剖面 偏移处理效果示意图 倾斜界面的偏移失真 5 时深转换 水平叠加剖面 以及偏移等都是以时间为纵轴绘制的 只能起到一些参考作用 实际应用的时候必须用到深度剖面 这个问题在下面再详述 对于不同的测线与地面 以及界面的关系 有多种计算方法 2 浅层反射波法资料的解释 1 时间剖面的表示形式 地震时间剖面实例 2 反射波的对比和识别在时间剖面上一般反射层位表现为同相轴的形式 同相轴 地震记录上各道振动相位相同的极值 俗称波峰或波谷 的连线称为同相轴 在解释地震勘探资料时 常常根据地震记录上有规律地出现的形状相似的振动画出不同的同相轴 它们表示不同层次的地震波 一 波的对比强振幅特性由于野外采集和室内处理已采取了许多增强信噪比的措施 所以有效波的能量一般都大于干扰波的能量 反射波以较强的振幅出现 b 波形相似性和同相性由于震源所激发的振动子波是基本相同的 同一界面反射波传播的路径基本相近 传播过程中所经受的地层吸收特征也是相近的 所以同一反射界面的反射波在相邻地震道上的波形相似 包括周期 振幅包络形状等 地震时间剖面实例 二 多次波和特殊波的识别特殊波是指断面波 绕射波和回转波 这们在特定的地质条件下产生 识别这些波 有助于对剖面进行地质解释 多次波与绕射波 断面波不一样 不能用于研究复杂的地质现象 还有可能造成地质假象 b 断面波 断面波 当断层的断距较大 断层面两侧的岩层波阻抗有明显差别时 而且断面又比较光滑时 不光滑散射 断层面本身就形成一个反射界面 在这种断层面上产生的波就称为断面波 断面波也是一种反射波 断面波的同相轴也较陡 如果有断层 有的情况会出现 反射 绕射 断面波 绕射的波动图象 直立断层模型的绕射波同相轴 实际地震剖面上断点的绕射波 c 绕射波水平叠加时间剖面上的几何形态为双曲线 反射波没处理时也是双曲线 但是处理后 呈水平或其它界面相关的形态 绕射波在绕射点能量最强 然后向两侧变弱 振幅的强弱还决定于绕射点两侧岩性的差异 差异大振幅强 反之则弱 另外决定于接收点与绕射点的相对位置 接收点在绕射点的正上方 能量强 接收点远离绕射点 能量则弱 断点产生的绕射波 内半支部分因为有反射存在 所以被强的反射波淹没 记录上不明显 而外半支表现明显 回转波在凹界面产生 回转波的特点 1 只在水平叠加剖面上 或共炮点记录上可以看到 偏移叠加剖面上看不到回转波 2 在剖面上主要表现为蝴蝶结状同相轴交叉 3 凹曲界面的曲率越大 深度越大 回转波范围越大 4 回转波的能量分布 在凹曲界面段产生的回转波能量与同深度水平界面正常反射波能量大体相当 d 回转波的形成及其特点 正演模型 正演模拟结果 实际地震记录 实际地震记录及偏移处理结果 3 时间剖面的地质解释 一 地层标准层的确定及追踪地震标准层指的是能量较强 能大面积连续稳定追踪的地震波 它具有较明显的运动学和动力学的特征 它与所要勘探的地层有密切的关系 或者就是勘探目的层 地层标准层主要是结合已有地质资料或钻孔资料 跟地震时间剖面对照 找到对应位置的反射波同相轴 作为全区解释中进行对比的标准层 二 断层的识别反射波同相轴错位 根据断层规模不同可表现为反射层的错断和波组波系的错位 但在断层两侧波组关系稳定 波组特征清楚 这一般是中 小型断层的反映 其特点是断距不大 延伸较短 破碎带较窄 反射波同相轴突然增减或消失 波组间隔突然变化 这往往是基底大断层的反映 这种断层多为长期活动 上升盘的基底长期地大幅度地抬起 遭受侵蚀 其上部沉积很少 甚至未接受沉积 造成地层变薄或缺失 因而在地震剖面上使上升盘的同相轴减少 变浅甚至缺失 相反在下降盘由