反射波法勘探

1、1第三章第三章 浅层反射波法浅层反射波法 本章主要内容：本章主要内容：介绍浅层反射波法勘探的野外工作方法及介绍浅层反射波法勘探的野外工作方法及地震资料解释，重点内容为多次覆盖观测地震资料解释，重点内容为多次覆盖观测系统，要求掌握综合平面图的绘制方法及系统，要求掌握综合平面图的绘制方法及反射波资料处理与解释。反射波资料处理与解释。2目目 录录第一节第一节 反射波法概述反射波法概述第二节第二节 反射波法的野外工作方法反射波法的野外工作方法第三节反射波法的地震资料解释第三节反射波法的地震资料解释 3折射波利用首波初至时间绘制时距曲线，推断地下构造，折射波利用首波初至时间绘制时距曲线，推断地下构造，而

2、反射波法则主要利用反射波相位的时空特性推断解释地而反射波法则主要利用反射波相位的时空特性推断解释地下构造。不仅能直观的反映地层界面的起伏变化，而且能下构造。不仅能直观的反映地层界面的起伏变化，而且能探测地下隐伏断层、空洞及异常物体。探测地下隐伏断层、空洞及异常物体。 第一节第一节 反射波法概述反射波法概述 反射波法和折射波法的区别：反射波法和折射波法的区别：探测深度范围不同探测深度范围不同工作频率不同，中、深：几十赫兹，浅层：工作频率不同，中、深：几十赫兹，浅层：100300Hz浅层比中、深层探测难度更大浅层比中、深层探测难度更大低速带厚度变化对波的传播有滞后作用，使得时距曲线低速带厚度变化对

3、波的传播有滞后作用，使得时距曲线为双曲线。为双曲线。4 检波器检波器又叫检震器，是把地震波到达引起地面微弱振动又叫检震器，是把地震波到达引起地面微弱振动转换成电讯号的换能装置。目前常用的检波器主要由线转换成电讯号的换能装置。目前常用的检波器主要由线圈、弹簧片和永久磁钢架及外壳组成。圈、弹簧片和永久磁钢架及外壳组成。检波器输出的信号电压和其振动时的位移初速度有关，检波器输出的信号电压和其振动时的位移初速度有关，因此又叫因此又叫速度检波器速度检波器。用晶体压电效应特性制成的晶体检波器，固有频率高的用晶体压电效应特性制成的晶体检波器，固有频率高的特点，可以测量物体震动加速度，又叫特点，可以测量物体震

4、动加速度，又叫加速度检波器加速度检波器。 地震仪地震仪是将检震器的输出的电信号放大，显示并记录下是将检震器的输出的电信号放大，显示并记录下来的仪器，具有滤波、放大、信号叠加、高精度计时及来的仪器，具有滤波、放大、信号叠加、高精度计时及数字记录和微机处理等功能数字记录和微机处理等功能 。 震源震源要求有适当的能量、安全可靠便于使用，能产生较要求有适当的能量、安全可靠便于使用，能产生较高频率成分。常用的有：锤击震源、雷管和炸药、地震高频率成分。常用的有：锤击震源、雷管和炸药、地震枪震源、电火花震源等枪震源、电火花震源等。 5一、一、测线布置测线布置(1) 测线最好为直线。其切面为一平面，所反映的构

5、造形态测线最好为直线。其切面为一平面，所反映的构造形态较真实。较真实。(2) 主测线垂直岩层或构造走向。目的：控制构造形态，主测线垂直岩层或构造走向。目的：控制构造形态， 利于资料分析与解释。利于资料分析与解释。(3) 尽量与其它物探线一致（或过钻孔）。便于综合分析尽量与其它物探线一致（或过钻孔）。便于综合分析解释。解释。(4) 疏密程度应据地质任务、探测对象大小及复杂程度等疏密程度应据地质任务、探测对象大小及复杂程度等因素确定。因素确定。(5) 考虑地形、地物。复杂条件，弯曲测线或分段观测。考虑地形、地物。复杂条件，弯曲测线或分段观测。6二二、道间距及激发点的选择道间距及激发点的选择2*Tv

6、x 1.道间距：相邻两道检波器的间距，用道间距：相邻两道检波器的间距，用X表示。表示。 浅折：浅折：5m，10m；浅反：；浅反：25m。有时为求准表层速度：。有时为求准表层速度： 震源附近加密点，构成不等间距排列。震源附近加密点，构成不等间距排列。XNL)1( 显然，道间距大，排列长度大，工作效率高。不宜太大，显然，道间距大，排列长度大，工作效率高。不宜太大，相位追踪相位追踪 对比困难，远处能量衰减大。对比困难，远处能量衰减大。定义：炮点离最近一个检波器的距离，用定义：炮点离最近一个检波器的距离，用X1表示。表示。工作中：端点不设检波器。一般为道间距的整数倍。工作中：端点不设检波器。一般为道间

7、距的整数倍。 3.偏移距偏移距 2.排列长度排列长度7定义：离开炮点最远的检波点与炮点的距离，用定义：离开炮点最远的检波点与炮点的距离，用Xmax表示。表示。与探测深度有密切关系。折射：目的层深度的与探测深度有密切关系。折射：目的层深度的57倍；倍； 反射：反射：目的层深度的目的层深度的0.71.5倍。倍。4.炮检距和最大炮检距炮检距和最大炮检距在测线两端及测线上，以适当的间距设置震源或布置炮点，在测线两端及测线上，以适当的间距设置震源或布置炮点，用以激发弹性波，其位置和间距对调查结果有重要影响。用以激发弹性波，其位置和间距对调查结果有重要影响。震源间距越小，测量精度越高，但通常是按每震源间距

8、越小，测量精度越高，但通常是按每6 6至至1212个检波点个检波点( (即间距为即间距为40m40m至至120m)120m)设一个震源点来进行设计的。设一个震源点来进行设计的。四四、炮间距及激发点的选择炮间距及激发点的选择8三三、观测系统观测系统地震现场数据采集中，为压制地震现场数据采集中，为压制干扰波干扰波和确保对和确保对有效波有效波进进行追踪，激发点和接收点之间的排列和各排列的位置应行追踪，激发点和接收点之间的排列和各排列的位置应保持一定的相对关系。保持一定的相对关系。激发点激发点和和接收点接收点之间的位置关系和排列和排列间的位置之间的位置关系和排列和排列间的位置关系统称为关系统称为观测系

9、统观测系统。表示方法有：表示方法有：综合平面图综合平面图和和时距平面图时距平面图反射波法观测系统反射波法观测系统1、简单连续观测系统、简单连续观测系统2、间隔连续观测系统、间隔连续观测系统3、多次叠加观测系统、多次叠加观测系统9四四、激发方式和接收条件的选择激发方式和接收条件的选择激发方式包括：井中、水中、空中、地面、坑中、锤击、激发方式包括：井中、水中、空中、地面、坑中、锤击、夯击、电火花等。夯击、电火花等。锤击震源锤击震源电火花震源电火花震源雷管雷管接收条件选择：接收条件选择：压制干扰波，突压制干扰波，突出有效波。出有效波。10（一）地震波的激发（一）地震波的激发 1.地震勘探对激发条件的

10、基本要求地震勘探对激发条件的基本要求 激发条件：影响地震记录好坏的第一因素，得到好的有效波的激发条件：影响地震记录好坏的第一因素，得到好的有效波的基础条件。基础条件。(1) 有一定能量，保证获得勘探目的层的反射；有一定能量，保证获得勘探目的层的反射；(2) 有效波能量强，干扰波相对微弱，有较高的信噪比；有效波能量强，干扰波相对微弱，有较高的信噪比；(3) 频带较宽，尽可能接近频带较宽，尽可能接近脉冲（尖脉冲），以利提高分辩率；脉冲（尖脉冲），以利提高分辩率；(4) 同点激发，地震记录重复性好。同点激发，地震记录重复性好。 2.震源类型震源类型两类：炸药震源，非炸药震源。两类：炸药震源，非炸药震

11、源。(1) 炸药震源炸药震源 浅震中，普遍使用的震源，炸药激发产生浅震中，普遍使用的震源，炸药激发产生的地震波频谱宽、能量强、高频成为丰富。炸的地震波频谱宽、能量强、高频成为丰富。炸药激发产生的地震波主频药激发产生的地震波主频f与药量与药量Q的关系：的关系：31QKf11药量对频率成分的影响药量对频率成分的影响上式可见，药量越大，激发产生上式可见，药量越大，激发产生 的频率越低。的频率越低。结论：在保证获得勘探目的层结论：在保证获得勘探目的层反射前提下，尽量小药量激发，反射前提下，尽量小药量激发，以获得高频的地震波。以获得高频的地震波。浅震：常用几十克到上千克的小浅震：常用几十克到上千克的小药

12、量或雷管激发。药量或雷管激发。激发方式：地面爆炸，浅井爆炸。激发方式：地面爆炸，浅井爆炸。浅井爆炸：井深浅井爆炸：井深0.71米，药包放在井中并将土回填埋实，促米，药包放在井中并将土回填埋实，促使能量向下传播，压制干扰波（面波、声波等）。使能量向下传播，压制干扰波（面波、声波等）。12地表结构：潮湿密实地面效果好，干燥松软地面效果较差。地表结构：潮湿密实地面效果好，干燥松软地面效果较差。 优点：可多次激发，重复性好（保持钢板与地面的耦合优点：可多次激发，重复性好（保持钢板与地面的耦合好），信号增强。好），信号增强。缺点：频谱低于炸药震源，能量有限，不适合深层。缺点：频谱低于炸药震源，能量有限，

13、不适合深层。（3） 高频震源枪高频震源枪 用震源弹射入浅孔用震源弹射入浅孔(充水或潮湿的孔充水或潮湿的孔)，爆炸激发地震波。，爆炸激发地震波。 优点：定向发射，利于能量向下传播；高频成分丰富，利优点：定向发射，利于能量向下传播；高频成分丰富，利于高分辩率勘探。于高分辩率勘探。(2) 锤击震源锤击震源锤击置于地面的钢板，锤击置于地面的钢板， 18磅或磅或24磅。磅。13 （4） 电火花和空气枪震源多用于水上勘探电火花和空气枪震源多用于水上勘探。电火花震源：利用电容器储存高压电能，在一瞬间通过水电火花震源：利用电容器储存高压电能，在一瞬间通过水介质释放，在水中产生压力作用于大地而形成地震波。介质释

14、放，在水中产生压力作用于大地而形成地震波。空气枪震源：将压缩空气在短暂瞬间释放于水中，从而产生空气枪震源：将压缩空气在短暂瞬间释放于水中，从而产生地震波。地震波。 特点：两种震源都安全，无环境污染，高频成分丰富，特点：两种震源都安全，无环境污染，高频成分丰富，能量可调。价格较贵。能量可调。价格较贵。以上几种震源，当目的层深度以上几种震源，当目的层深度H：H50m，锤击、小炸药量；，锤击、小炸药量；H50100m，小炸药量、高频震源枪；，小炸药量、高频震源枪；H501000m，电火花、高能炸药。，电火花、高能炸药。14（二）地震波的接收（二）地震波的接收1.地震勘探对接收条件的基本要求地震勘探对

15、接收条件的基本要求(1) 有效波突出，并有明显特征；有效波突出，并有明显特征；(2) 有效波层次分明，波间关系清有效波层次分明，波间关系清楚，尤其是目的层反射应明显；楚，尤其是目的层反射应明显； (3) 干扰波少，强度弱，并易于分辨。干扰波少，强度弱，并易于分辨。 2.检波器的频率特性检波器的频率特性高频检波器：高频响应好，高频检波器：高频响应好，低频响应差。低频响应差。大地衰减和检波器特性曲线大地衰减和检波器特性曲线15 3.检波器的方向特性检波器的方向特性检波器最灵敏方向，应与波的振动方向一致，所接收到的信号最检波器最灵敏方向，应与波的振动方向一致，所接收到的信号最强。强。接收纵波：检波器

16、最灵敏方向对准波的传播方向；接收纵波：检波器最灵敏方向对准波的传播方向；接收横波：检波器最灵敏方向垂直于传播方向。接收横波：检波器最灵敏方向垂直于传播方向。4.检波器与大地耦合检波器与大地耦合 耦合取决于：检波器重量，检波器与地面的有效接触面耦合取决于：检波器重量，检波器与地面的有效接触面积，地面振动幅度，地表弹性模量。积，地面振动幅度，地表弹性模量。因此，检波器应埋直、埋深，土层应潮湿、致密因此，检波器应埋直、埋深，土层应潮湿、致密。16对基岩、水泥地：石膏等固结对基岩、水泥地：石膏等固结。 对泥水：加长尾锥。对泥水：加长尾锥。 图图 (a)：tTa/2，可辨认有，可辨认有效波的相同相位效波

17、的相同相位。 图图 (b)：tTa/2，易造成相位，易造成相位对比错误。对比错误。5.道间距道间距X的选择的选择 X选择原则：各道间相位选择原则：各道间相位关系清楚，同时轴明显。关系清楚，同时轴明显。17考虑到有效波的视速度，常把道间距的最大限度定为考虑到有效波的视速度，常把道间距的最大限度定为aaTVX21max对于深层：反射波对于深层：反射波Va大，大，X大；大； 对于浅层：反射波对于浅层：反射波Va小，小，X小。而小。而Va折折Va反，反，X折折X反。因此，很多情况下，反射波法的道间反。因此，很多情况下，反射波法的道间距应小于折射波法的道间距。距应小于折射波法的道间距。6.组合检波组合检

18、波 目的：利用有效波和干扰波在视速度或传播方向上的差异来目的：利用有效波和干扰波在视速度或传播方向上的差异来削弱干扰波。削弱干扰波。 定义：使用两个以上检波器组成一组，按一定的形式（直线定义：使用两个以上检波器组成一组，按一定的形式（直线或面积）安置在排列上，作为某一道的地震信号。即将几个检波或面积）安置在排列上，作为某一道的地震信号。即将几个检波器当成一个检波器使用。器当成一个检波器使用。要求：具有相同方向特性和频率特性。要求：具有相同方向特性和频率特性。181、有效波和干扰波的定义、有效波和干扰波的定义有效波：在地震勘探中用来解决地质任务的波。有效波：在地震勘探中用来解决地质任务的波。干扰

19、波：对有效波起干扰和破坏作用的波。干扰波：对有效波起干扰和破坏作用的波。五、有效波和干扰波五、有效波和干扰波有效波和干扰波只是一种相对的概念，可相互转化。有效波和干扰波只是一种相对的概念，可相互转化。干扰波：震源干扰波，外界干扰波。干扰波：震源干扰波，外界干扰波。 为解决地质任务，应设法突出有效波，躲开、压制和消除为解决地质任务，应设法突出有效波，躲开、压制和消除干扰波，提高信噪比。干扰波，提高信噪比。信噪比：有效波与干扰波强度之比。即：信噪比信噪比：有效波与干扰波强度之比。即：信噪比S/n19 在浅震的数据采集、资料处理和解释的全过程中，都有在浅震的数据采集、资料处理和解释的全过程中，都有一

20、个如何提高信噪比的问题。一个如何提高信噪比的问题。2、各种干扰波的来源和特征、各种干扰波的来源和特征震源干扰波震源干扰波1)声波声波声波：在空气中传播的弹性波声波：在空气中传播的弹性波。 特点：传播速度稳定特点：传播速度稳定( (约约340m/s)340m/s)，频率高（大于，频率高（大于100Hz100Hz），），延续时间短。地震记录上，一般为延续时间短。地震记录上，一般为1 13 3个波峰的窄条带直线个波峰的窄条带直线同相轴。如下图所示。同相轴。如下图所示。 浅震中，浅震中，偏移距小，排列长度短偏移距小，排列长度短，声波干扰严重。数据采集，声波干扰严重。数据采集时，把炸药放在井中激发，可减

21、弱声波干扰。时，把炸药放在井中激发，可减弱声波干扰。20有声波和地滚波干扰时的浅层反射记录(2)面波面波几乎出现在所有地震几乎出现在所有地震记录上，是一种主要记录上，是一种主要干扰波。干扰波。特点：视速度小特点：视速度小(100500m/s)，频率低，频率低(1030Hz)、能量强、能量强、衰减慢，如图示。衰减慢，如图示。 面波沿地表传播，由于地表介质不均匀，在水平方向尤其垂面波沿地表传播，由于地表介质不均匀，在水平方向尤其垂直方向速度变化大。因此，随着传播距离增大，显示明显的频散直方向速度变化大。因此，随着传播距离增大，显示明显的频散特点，在地震记录上形成特点，在地震记录上形成“扫帚状扫帚状

22、”。这种发生频散，形成。这种发生频散，形成“扫扫帚状帚状”的面波通常称为地滚波。的面波通常称为地滚波。面波声波21 在干燥或疏松的岩土中激发时，对有效波吸收强烈，面波能在干燥或疏松的岩土中激发时，对有效波吸收强烈，面波能量相对增强；量相对增强；爆炸井深时面波减弱，井浅时面波增强。爆炸井深时面波减弱，井浅时面波增强。(3)多次反射多次反射当地下存在强波阻抗界面时会产生多次反射。当地下存在强波阻抗界面时会产生多次反射。特点：与一般反射波相似，但视速度稍低，通过时差分析特点：与一般反射波相似，但视速度稍低，通过时差分析来识别。来识别。2.外界干扰波外界干扰波 (1)随机干扰随机干扰定义：指无一定规律

23、、无一定频率及视速度、杂乱无章的定义：指无一定规律、无一定频率及视速度、杂乱无章的振动。振动。随机干扰频谱很宽，不能利用频率滤波压制。随机干扰频谱很宽，不能利用频率滤波压制。22随机干扰分为三类：随机干扰分为三类：第一类：地面微震和其它外界干扰。如风吹草动、人为因第一类：地面微震和其它外界干扰。如风吹草动、人为因素引起的无规则振动，特点是频带宽素引起的无规则振动，特点是频带宽(1200Hz)；第二类：仪器在接收时或处理过程中的噪音；第二类：仪器在接收时或处理过程中的噪音；第三类：震源激发后产生的不规则干扰。第三类：震源激发后产生的不规则干扰。随机干扰表面上不规则，实际遵循统计规律。随机干扰表面

24、上不规则，实际遵循统计规律。 工作中，利用统计规律，采用组合检波、水平叠加、垂工作中，利用统计规律，采用组合检波、水平叠加、垂直叠加方法压制随机干扰。直叠加方法压制随机干扰。(2)相干干扰相干干扰定义：指外界产生的具有一定规律性的干扰。定义：指外界产生的具有一定规律性的干扰。 特点：在地震记录上表现为有规律的振动，具有一定的频特点：在地震记录上表现为有规律的振动，具有一定的频率和视速度。率和视速度。23相干干扰波记录(3)工业电干扰工业电干扰 在城市工作，当地震测线通过输电线路时，检波器电缆在城市工作，当地震测线通过输电线路时，检波器电缆会感应会感应50Hz电压，形成工业电干扰。电压，形成工业

25、电干扰。 相干干扰产生：在大型厂矿附近，机器有规律地连相干干扰产生：在大型厂矿附近，机器有规律地连续振动，江、河波浪冲击岸坡等。如图所示。续振动，江、河波浪冲击岸坡等。如图所示。 24 为了解各种干扰波的分布特征，以便采取一系列压制干为了解各种干扰波的分布特征，以便采取一系列压制干扰波的方法技术，在野外地震数据采集之前，必须进行干扰扰波的方法技术，在野外地震数据采集之前，必须进行干扰波调查。波调查。1.震源干扰波调查震源干扰波调查3 3、干扰波调查、干扰波调查25目的：确定反射波和干扰波的分布特征，确定有效的观测目的：确定反射波和干扰波的分布特征，确定有效的观测系统。系统。 具体做法：以小道间

26、距埋置检波器，在零偏移距处激发，具体做法：以小道间距埋置检波器，在零偏移距处激发，随后移动检波器排列或移动激发震源。每次移动距离应等于随后移动检波器排列或移动激发震源。每次移动距离应等于一个排列长度，以保持干扰波同相轴的连续性。一个排列长度，以保持干扰波同相轴的连续性。2.外界干扰波调查外界干扰波调查目的：了解非地震勘探震源干扰波的特征。目的：了解非地震勘探震源干扰波的特征。具体做法：不激发震源，记录外界背景噪声。此时记录信号具体做法：不激发震源，记录外界背景噪声。此时记录信号是外界干扰和仪器噪声所引起。分析结果，可了解外界干扰是外界干扰和仪器噪声所引起。分析结果，可了解外界干扰源的强度、分布

27、特征和频率等。源的强度、分布特征和频率等。26第二节第二节 反射波的野外工作方法反射波的野外工作方法 浅层地震数据采集方法主要介绍采集系统所使用的仪器浅层地震数据采集方法主要介绍采集系统所使用的仪器设备、野外观测系统设计和有关采样参数的选择等设备、野外观测系统设计和有关采样参数的选择等 。 地震仪地震仪 检波器检波器27一、浅层地震地质条件一、浅层地震地质条件地质条件：深度地震地质条件和浅层地震地质条件地质条件：深度地震地质条件和浅层地震地质条件研究地质条件的目的是为了获取高质量的地震记录研究地质条件的目的是为了获取高质量的地震记录1、地表松散层的影响、地表松散层的影响（反射波产生偏移和时间滞

28、后，吸收高频信号，产生多（反射波产生偏移和时间滞后，吸收高频信号，产生多次反射波干扰）次反射波干扰）2、潜水面的影响、潜水面的影响潜水面下或泥岩、粘土岩中激发，频率丰富，能量较强潜水面下或泥岩、粘土岩中激发，频率丰富，能量较强3、表层不均匀性影响、表层不均匀性影响28 综合平面图绘制方法二、观测系统二、观测系统29二、观测系统二、观测系统反射法：多用综合平面图表示。形式简单，直观地表示反射法：多用综合平面图表示。形式简单，直观地表示炮点和排列之间的关系。炮点和排列之间的关系。1.单次覆盖简单连续观测系统单次覆盖简单连续观测系统 图所示，图所示，O1、O2O5是激发点，是激发点，A、B、C、D表

29、示互换表示互换点，实线段点，实线段O1A、AO2、O2B等在水平直线上的投影正好等在水平直线上的投影正好连续单次地覆盖了整条测线。连续单次地覆盖了整条测线。这种观测系统，可连续勘探整这种观测系统，可连续勘探整条测线以下反射界面，所得地条测线以下反射界面，所得地震剖面为单次剖面。震剖面为单次剖面。 (a) 双边激发双边激发 30如固定在排列一端激发，每激如固定在排列一端激发，每激发一次，排列沿测线方向移动发一次，排列沿测线方向移动一次（半个排列长度），称单一次（半个排列长度），称单边激发观测系统。如图所示。边激发观测系统。如图所示。 (b) 单边激发单边激发 2.单次覆盖间隔连续观测系统单次覆盖

30、间隔连续观测系统 定义：炮点离接收点一定距离激发。避开震源附近面波和定义：炮点离接收点一定距离激发。避开震源附近面波和声波的强干扰，又称偏移观测系统。声波的强干扰，又称偏移观测系统。31O2激发，激发，O1O2接收，用斜线段接收，用斜线段O2A表示，对表示，对R2R3进行了一次进行了一次观测，叫单次覆盖；观测，叫单次覆盖；O1激发，又在激发，又在O2O3接收，用斜接收，用斜线段线段AB表示，又对表示，又对R2R3进行了进行了一次观测，叫二次覆盖。一次观测，叫二次覆盖。同理，可对同理，可对R2R3段进行更多次覆盖。段进行更多次覆盖。多次覆盖观测系统：对整条反射界面进行多次覆盖的系统。多次覆盖观测

31、系统：对整条反射界面进行多次覆盖的系统。多次覆盖技术：压制多次反射波之类的特殊干扰波，以提高多次覆盖技术：压制多次反射波之类的特殊干扰波，以提高地震记录的信噪比。地震记录的信噪比。323、多次叠加观测系统、多次叠加观测系统 组合：压制面波等低视速度干扰作用明显，但降低了分组合：压制面波等低视速度干扰作用明显，但降低了分辨率；此外不能压制多次反射波、折射波之类干扰波（其波辨率；此外不能压制多次反射波、折射波之类干扰波（其波长往往达数十米）。长往往达数十米）。在浅层地震勘探中，广泛采用多次叠加法。在浅层地震勘探中，广泛采用多次叠加法。 共反射点多次叠加法：共深度点多次叠加法、多次覆盖共反射点多次叠

32、加法：共深度点多次叠加法、多次覆盖法、水平叠加法。法、水平叠加法。 基本思想：对地下反射界面上各点的地质信息进行多次观基本思想：对地下反射界面上各点的地质信息进行多次观测，以排除由于地面上个别观测点受到某种干扰而歪曲地下测，以排除由于地面上个别观测点受到某种干扰而歪曲地下真实信息的影响。真实信息的影响。33共反射点示意图共反射点示意图水平叠加的概念：水平叠加的概念： 又称为共反射点叠加或共中心点叠加（处理），就又称为共反射点叠加或共中心点叠加（处理），就是把不同激发点、不同接收点上接收到的来自于同一反是把不同激发点、不同接收点上接收到的来自于同一反射点的地震记录进行叠加，可以压制多次波和各种随

33、机射点的地震记录进行叠加，可以压制多次波和各种随机干扰波，从而大大提高信噪比和地震剖面质量，并且可干扰波，从而大大提高信噪比和地震剖面质量，并且可以提取速度等参数。以提取速度等参数。34条件：建立在水平界面假设的基础上。条件：建立在水平界面假设的基础上。 如下图示：在如下图示：在O O1 1、O O2 2、O O3 3激发，在与激发，在与M M点为对称的点为对称的S S1 1、S S2 2、S S3 3接收接收R R界面上同一点界面上同一点A A的反射波。的反射波。1.1.共反射点叠加原理共反射点叠加原理多次覆盖：在测线上不同点激发、相应点接收来自地下界面多次覆盖：在测线上不同点激发、相应点接

34、收来自地下界面相同反射点的多个地震记录道进行叠加。相同反射点的多个地震记录道进行叠加。35A A点：共反射点或点：共反射点或共深度点。共深度点。M M点：点：A A的投影的投影点，共中心点点，共中心点或共地面点。或共地面点。 S S1 1、S S2 2、S S3 3地震道：共反射点或共深度点）叠加道。地震道：共反射点或共深度点）叠加道。集合称集合称CDP(CDP(共深度点共深度点) )道集。道集。 以炮检距以炮检距X X为横坐标，以反射波到达各叠加道的时间为横坐标，以反射波到达各叠加道的时间t t为为纵坐标，可绘出对应纵坐标，可绘出对应A A点的半支时距曲线。将炮点和接收点点的半支时距曲线。将

35、炮点和接收点互换，得到另半支时距曲线。互换，得到另半支时距曲线。36(1) (1) 共炮点反映一个区段，共反射点反映一个点；共炮点反映一个区段，共反射点反映一个点； (2) (2) 共炮点共炮点t t0 0表示炮点回声时间，共反射点表示炮点回声时间，共反射点t t0 0表示表示A A的垂的垂直反射时间，即直反射时间，即M M点的回声时间。当点的回声时间。当 X Xi i=0=0时，时，t t0 0=2h/V=2h/V。对共反射点时距曲线动校正：对共反射点时距曲线动校正： 把各叠加道的时间校正到把各叠加道的时间校正到M M点的回声时间，或者把曲线点的回声时间，或者把曲线拉平，如图拉平，如图(c)

36、(c)示。示。 假设各叠加道波形相似，必是同相叠加，叠加后振幅成假设各叠加道波形相似，必是同相叠加，叠加后振幅成倍增加。如图倍增加。如图(d)(d)示。示。37 如图示，在水平界面如图示，在水平界面R R1 1上产生二次全程反射，在上产生二次全程反射，在R R2 2界界面上产生一次反射，假设一次波的面上产生一次反射，假设一次波的t t0 0时间等于二次波的时间等于二次波的t t0 0时间时间t t0D0D。用视速度定理易证：具有相同。用视速度定理易证：具有相同t t0 0时间的二次波曲时间的二次波曲线比一次波弯曲。线比一次波弯曲。对时距曲线对时距曲线t t及及t tD D按按一次波的速度进行一

37、次波的速度进行动校正：动校正：一次波：一次波：t t被拉平到被拉平到t t0 0； 多次波：多次波：t tD D不能拉平不能拉平( (为为ttD D) )，校正量不足，校正后仍上弯，校正量不足，校正后仍上弯， 叫剩余时差曲线。叫剩余时差曲线。 剩余时差：多次波时距曲线按一次波校正后与剩余时差：多次波时距曲线按一次波校正后与t0t0的时差，的时差，用用ttD D表示。表示。2.2.共反射点多次波的叠加效应共反射点多次波的叠加效应38 各叠加道各叠加道tDtD不同，叠不同，叠加时非同相叠加加时非同相叠加, , 叠加后多叠加后多次波被削弱，从而达到压制次波被削弱，从而达到压制多次波的目的，如右图示。

38、多次波的目的，如右图示。共反射点经动校正后，叠加共反射点经动校正后，叠加时同相叠加时同相叠加, , 叠加后振幅成叠加后振幅成倍增加，达到突出有效波的倍增加，达到突出有效波的目的，如右图示。目的，如右图示。3.3.多次覆盖观测系统多次覆盖观测系统 定义：对整条反射界面进行多次覆盖的观测系统。主定义：对整条反射界面进行多次覆盖的观测系统。主要有两种形式：端点要有两种形式：端点( (单边单边) )，中间放炮。，中间放炮。39第第1 1炮第炮第2121道，道，第第2 2炮第炮第1717道，道，第第3 3炮第炮第1313道，道，第第4 4炮第炮第9 9道，道，第第5 5炮第炮第5 5道，道，第第6 6炮

39、第炮第1 1道。道。 以简单常用的单边放炮六次覆以简单常用的单边放炮六次覆盖观测系统为例讨论。盖观测系统为例讨论。如右图所如右图所示：每放一炮可得地下示：每放一炮可得地下24个反射个反射点，放完六炮，可得相应六个反点，放完六炮，可得相应六个反射界面段。其中射界面段。其中ABCD界面段，界面段，每次放炮都进行了观测，观测了每次放炮都进行了观测，观测了六次。叫六次覆盖。六次。叫六次覆盖。其中其中都是来自都是来自A A点的反射，都是点的反射，都是A A的叠加道集。的叠加道集。单边放炮六次覆盖观测系统平面图40叠加次数：叠加次数：1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 5 5 4 4 3 3

40、2 2 1 1共反射点地震记录共反射点地震记录41以地面接收排列表示，则叠加次数为倾斜线上接收点个数。以地面接收排列表示，则叠加次数为倾斜线上接收点个数。42排列展开示意图排列展开示意图多次叠加观测系统多次叠加观测系统综合平面图综合平面图43对其它反射点，也可找到相应的共反射点道集。对其它反射点，也可找到相应的共反射点道集。 在放完在放完6 6炮后，继续放第炮后，继续放第7 7炮、第炮、第8 8炮、第炮、第9 9炮、炮、，可得，可得一条连续的六次覆盖剖面。为设计多次覆盖观测系统，引入一一条连续的六次覆盖剖面。为设计多次覆盖观测系统，引入一些专业术语：些专业术语：n n覆盖次数；覆盖次数；炮点移

41、动道数；炮点移动道数；N N仪器道数；仪器道数；S S系数系数（单边（单边S=1S=1，双边，双边S=2S=2）。有如下关系：）。有如下关系：2nNS v如采用单边放炮，且接收道为如采用单边放炮，且接收道为2424道，上式变为道，上式变为nnNv122当当n n6 6，=2=2，即每移动两道放一炮；当，即每移动两道放一炮；当n=12,n=12,则则=1=1。为施工方便及便于资料处理，为施工方便及便于资料处理，应取正整数。显然，对于单边放炮应取正整数。显然，对于单边放炮的的2424道地震仪，覆盖次数道地震仪，覆盖次数n n只能取只能取1212、6 6、4 4、3 3、2 2等等5 5种形式。种形

42、式。44垂直叠加垂直叠加 垂直叠加：把同一点上重复激发、同一排列上重复接收到垂直叠加：把同一点上重复激发、同一排列上重复接收到的信号依次叠加在一起，达到增强有效波的目的。的信号依次叠加在一起，达到增强有效波的目的。浅震中，经次激发后，接收到的归一化振幅为浅震中，经次激发后，接收到的归一化振幅为miimiinmsmA1111式中：式中：S S有效波振幅；有效波振幅；n n干扰波振幅干扰波振幅对有效波：经次叠加后，由于是同相叠加，振幅增加倍；对有效波：经次叠加后，由于是同相叠加，振幅增加倍；对随机干扰：经次叠加后，由概率统计规律，振幅增强对随机干扰：经次叠加后，由概率统计规律，振幅增强因此，有效波

43、相对干扰波增加了：因此，有效波相对干扰波增加了：mmm/倍。倍。频率滤波频率滤波 定义：在信号采集时，在频率上选用合适的检波器和设置仪器定义：在信号采集时，在频率上选用合适的检波器和设置仪器滤波参数，达到压制干扰波的目的。滤波参数，达到压制干扰波的目的。 45三、抗干扰与分辨率三、抗干扰与分辨率 1. 抗干扰与分辨率的关系抗干扰与分辨率的关系 前面讨论可知，抗干扰浅层地震勘探技术提高了记录的信前面讨论可知，抗干扰浅层地震勘探技术提高了记录的信噪比，压制了干扰波。另一方面，采用的组合检波、水平多噪比，压制了干扰波。另一方面，采用的组合检波、水平多次叠加和垂直叠加等抗干扰技术都具有低通滤波特性，采

44、用次叠加和垂直叠加等抗干扰技术都具有低通滤波特性，采用的频率滤波（包括高切、低切、陷切滤波）和高频检波器接的频率滤波（包括高切、低切、陷切滤波）和高频检波器接收，缩小了地震信号的频带宽度，所有这些方法都降低了地收，缩小了地震信号的频带宽度，所有这些方法都降低了地震勘探的分辨率。因此可以说，在强干扰背景条件下，提高震勘探的分辨率。因此可以说，在强干扰背景条件下，提高地震记录的信噪比是以降低记录的分辨率为代价的，分辨率地震记录的信噪比是以降低记录的分辨率为代价的，分辨率和信噪比似乎是和信噪比似乎是“矛盾矛盾”的。的。 经研究可知，地震记录的信噪比与分辨率之间有如下的关系经研究可知，地震记录的信噪比

45、与分辨率之间有如下的关系 :anPrP211146 式中：式中：r为信噪比；为信噪比；Pn为噪声干扰时的分辨率；为噪声干扰时的分辨率；Pa为无噪声为无噪声时的分辨率；时的分辨率；1/(1+1/r2)为信号纯洁度，反映噪声对信号的为信号纯洁度，反映噪声对信号的破坏程度。破坏程度。 当信噪比当信噪比 r0时，即无信号时，信号纯洁度为时，即无信号时，信号纯洁度为0，Pn0；当无噪声时，当无噪声时，r，信号纯洁度为，信号纯洁度为1，就是无噪声时的分辨率。，就是无噪声时的分辨率。显然，地震记录的分辨率随着信噪比的降低而降低。根据信显然，地震记录的分辨率随着信噪比的降低而降低。根据信号纯洁度和信噪比之间的

46、关系，可得出不同当信噪比号纯洁度和信噪比之间的关系，可得出不同当信噪比对应的值，见下表。对应的值，见下表。 r01/81/41/2124816q00.01540.05880.20.50.80.94120.98460.99611表1 信噪比与信号纯洁度的关系47 因此，在较强干扰背景条件下，如果不采取相应的技术措因此，在较强干扰背景条件下，如果不采取相应的技术措施，压制地震噪声和背景噪声，获取较高信噪比的地震记录，施，压制地震噪声和背景噪声，获取较高信噪比的地震记录，而只注重强调获取高、宽频反射波，其结果是获取的反射波频而只注重强调获取高、宽频反射波，其结果是获取的反射波频率最高，频带最宽也是没

47、有用的，因为我们不能在强干扰背景率最高，频带最宽也是没有用的，因为我们不能在强干扰背景中提取很弱幅度的有效信息，因此也就不能利用地震资料解决中提取很弱幅度的有效信息，因此也就不能利用地震资料解决地质问题。地质问题。 分析表分析表1和公式可知，实际地震记录的分辨率随着信噪和公式可知，实际地震记录的分辨率随着信噪比的提高而得到改善，随着记录信噪比的降低而恶化。因此，比的提高而得到改善，随着记录信噪比的降低而恶化。因此，只有在地震记录具有一定的信噪比（从表中可见，保持在只有在地震记录具有一定的信噪比（从表中可见，保持在24之间比较合适）的前提下才能谈提高地震记录的分辨率。之间比较合适）的前提下才能谈

48、提高地震记录的分辨率。 48 地震记录信噪比对时间分辨率的影响也可用时间分辨率与地震记录信噪比对时间分辨率的影响也可用时间分辨率与振幅分辨率之间的关系来描述。振幅分辨率之间的关系来描述。 振幅分辨率，就是有效波振幅超过干扰水平的程度，在地振幅分辨率，就是有效波振幅超过干扰水平的程度，在地震记录上发现信号的可能性决定于记录的振幅分辨率。为了能震记录上发现信号的可能性决定于记录的振幅分辨率。为了能在记录上可靠地识别地震脉冲信号，它的振幅至少要超过干扰在记录上可靠地识别地震脉冲信号，它的振幅至少要超过干扰波均方差的波均方差的1.52倍。倍。 2.振幅分辨率与时间分辨率振幅分辨率与时间分辨率 在大多数

49、情况下在大多数情况下有效波有效波和和干扰波干扰波的频谱是重叠的，经的频谱是重叠的，经频率滤波频率滤波后，在滤除干扰波的过程中，有效波的后，在滤除干扰波的过程中，有效波的频带宽度频带宽度也相也相应应变窄变窄，使得有效波的延续时间增长，导致时间分辨，使得有效波的延续时间增长，导致时间分辨率降低。为了提高时间分辨率，必须缩短有效波脉冲的宽率降低。为了提高时间分辨率，必须缩短有效波脉冲的宽度，即扩展它的频谱，在扩展有效波频谱的同时，也带来度，即扩展它的频谱，在扩展有效波频谱的同时，也带来了强大的干扰噪声，因此降低了振幅分辨率。了强大的干扰噪声，因此降低了振幅分辨率。49 在抗干扰条件下开展浅层地震勘探

50、，首要的问题就是在抗干扰条件下开展浅层地震勘探，首要的问题就是如何正确、合理地解决振幅分辨率与时间分辨率之间的矛如何正确、合理地解决振幅分辨率与时间分辨率之间的矛盾，解决的办法通常采用折中的办法，即在保证充分的振盾，解决的办法通常采用折中的办法，即在保证充分的振幅分辨率条件下，达到记录的最大时间分辨率。幅分辨率条件下，达到记录的最大时间分辨率。 (1)信号比干扰弱得多信号比干扰弱得多 在这种不利的条件下，为了在记录上发现有效波，要力在这种不利的条件下，为了在记录上发现有效波，要力求记录有较大的振幅分辨率。在数据采集和处理中，应以提求记录有较大的振幅分辨率。在数据采集和处理中，应以提高地震记录的

51、信噪比为主攻方向，允许适当降低记录的时间高地震记录的信噪比为主攻方向，允许适当降低记录的时间分辨率。在强干扰条件下开展浅层地震勘探就属于这种情况。分辨率。在强干扰条件下开展浅层地震勘探就属于这种情况。 (2)信号与干扰相当信号与干扰相当 在这种条件下，不仅能发现有效波，而且可估计有效波在这种条件下，不仅能发现有效波，而且可估计有效波的振幅。这时，应在不严重降低时间分辨率的前提下，提的振幅。这时，应在不严重降低时间分辨率的前提下，提高记录的振幅分辨率。在一般干扰水平条件下，开展浅层高记录的振幅分辨率。在一般干扰水平条件下，开展浅层地震勘探当属此种情况。地震勘探当属此种情况。 50(3)信号比干扰

52、强得多信号比干扰强得多 在这种条件下，比较容易发现有效信号，甚至于不用担在这种条件下，比较容易发现有效信号，甚至于不用担心记录的振幅分辨率。这时，应以提高记录的时间分辨率为心记录的振幅分辨率。这时，应以提高记录的时间分辨率为目的，即设法提高记录的频带宽度与上限频率。在外界干扰目的，即设法提高记录的频带宽度与上限频率。在外界干扰背景很小，地震地质条件很好的条件下，开展浅层地震勘探背景很小，地震地质条件很好的条件下，开展浅层地震勘探属于此种情况。属于此种情况。 51四、两种有效的浅层地震反射技术四、两种有效的浅层地震反射技术（一）最佳窗口接收技术 在浅层反射波法勘探中，一种观测方式是选择最佳窗口在

53、浅层反射波法勘探中，一种观测方式是选择最佳窗口法，它的目的是为了选择最佳接收地段。为了使面波、声波、法，它的目的是为了选择最佳接收地段。为了使面波、声波、直达波和折射波产生较少的干扰，可以把接收地段选择在既直达波和折射波产生较少的干扰，可以把接收地段选择在既不受面波的影响，也不受折射波影响的地段。这种最佳接收不受面波的影响，也不受折射波影响的地段。这种最佳接收地段称为最佳窗口，一般要通过实地试验来选择确定。地段称为最佳窗口，一般要通过实地试验来选择确定。 52(a)相对振幅曲线 (b)相位曲线 反射波振幅相对平稳地段、相位相对稳定段为最佳窗口地段。 值得指出的是，最佳窗口接收技术在探测比较单一的目值得指出的是，最佳窗口接收技术在探测比较单一的目的层时效果较好，若要求探测的目的层是深浅相差较大的多的层时效果较好，若要求探测的目的层是深浅相差