三维地震技术在城市质工作中地应用

三维地震技术在城市地质工作中的应用地球物理的发展历程是点、线（剖面），面（三维勘探）、四维的过程(时间推移观测）一、前言城市的地震勘查由剖面勘探发展到三维勘探地震勘探由震源产生振动信号，地震仪接收信号包括：有用的反射信号相干噪声随机噪声二、地震勘探的背景分析相干噪声：面波折射、直达波侧反射、多次波等相干噪声相干噪声的特点：它在时间上的出现具有规律性，有明显的运动学特征，和有效波存在着频谱差异、视速度差异或到达时间的差异等，因此可用滤波、方向特性、相干性等进行去除。相干噪声环境噪声工区内固有的，在地震激发前就存在的。它来自于风力干扰、振动，地表微动等次生噪声

这类噪声是放炮后产生的，主要包括由于介质的不均匀造成的弹性波的散射，以及来自于任意方向的、相位变化毫无规律的波的叠加等系统噪声

这类噪声是地震仪器、采集站和大、小线等在接收和处理过程中所产生的随机噪声城市噪声的特点：强而广的人文干扰：交通引起的振动强，不规则障碍物导致无法布置规则测线和规则网城区变化大的地表激发条件产生的次生噪声强的电磁背景可能产生的系统噪声震源要求无损城市地震勘探的特殊性三维地震采集是采用合理的观测方式和激发接收技术，实现在三度空间内尽可能多的获得地下某一地质体的全部信息。

要实现这一目的，需要有较宽的方位角和炮检距分布，并且要保证炮检距、方位角和共反射点均匀分布，保证地震资料有较高的信噪比和分辨率。二、三维地震采集的技术方法偏移成像：偏移成像对观测方式要求较高，坚保证反射界面精确成像，要分析目的层的偏移孔径大小及分布。1.资料处理对三维采集的要求速度分析：要求面元内地震道的炮检距与方位角有足够的范围和良好的统计性。保证相邻面元炮检距与方位角分布均匀速度分析：要求资料有足够的信噪比，由于远道对反褶积计算的一致性和统计性较差，要求有较多的中小炮检距。反褶积：要求炮检距和方位角有足够的范围，炮检距和方位角分布越均匀，对DMO越有利。倾角时差校正:要求地震资料有较高的信噪比，要提高静校正的耦合效果，要求相邻面元内有较多相同的激发点和接收点，在设计时，有足够的横向覆盖次数。静校正：观测系统属性分析：观测系统属性包括面元大小、方位角、炮检距、非纵距、覆盖次数等2.观测系统的分析和认证通过研究发现，炮检距分布取决于最大、最小炮检距和覆盖次数。对炮检距分布均匀影响最大的是横向炮点分布和非纵距。如果覆盖次数较低、非纵距较大，则炮检距分布很差。测地设备：南方测绘灵锐S861固定站+7流动站浅地表调查仪器：GeometricsNZ48三维地震勘查设备：KZ28可控震源2台Sercel4281200道其它辅助设备三、仪器设备地震装备记录格式：SEG-2或SEG-YA/D转换：24位频带范围：1.75Hz-20kHz串音：-125dB在23.5Hz动态范围：144dB最大输入信号：2.8VPP(0DdB)输入阻抗：20kOhm，0.02μf去假频滤波：-3dB在83%ofNuquist，down90dB采样间隔：0.02,0.125,0.25,0.5,1.0,2.0,4.0,8.0,16ms记录长度：每道1600-6400个样点美国GEOMETRICS公司生产的STRATAVISORNX60、NZ-XP数字地震仪包括：轻便仪器主机兼作中央控制器，配以分布式Geode地震采集站，每个Geode单元可连接24道，该套数据采集系统共有456道地震装备法国生产的Sercel-428XL遥测地震数据采集系统，FDU采集链现已扩展至4000余道，可同时组建2支队伍开展二维地震勘查。MRV无线数据传输设备（400SeriesLASERLINK）便于穿越沼泽、高山峡谷、江河、湖泊等特殊地形开展地震勘探施工（可真正实现有线、或有线和无线混合数据采集）。地震装备性能达到国际先进水平的北奥KZ-28AS型大功率可控震源2台美国SeismicSource公司编码器、译码器FORCE-TWO系列1套可控震源和检波器测试设备1套（BirdDog3-3Channels）地震装备地震数据处理平台国际先进的FOCUS和GEODEPTH地震数据处理系统、OMEGA处理系统大型高速并行计算即高性能计算集群（采用16个节点即256个核）数据处理系统调研和踏勘：障碍物避让和圈定测地：基准点-RTK参数计算-测点放样背景噪声调查检波器对比试验激发因素试验：扫描能量、频带、叠加参数、扫描时长速度测井四、三维地震方法勘查试验1.调研和踏勘：障碍物避让和圈定2.背景噪声调查和分析3.检波器对比试验检波器对比试验（1）（左：60Hz，右：10Hz）检波器对比试验检波器对比试验（2）（左：10Hz，右：60Hz）一台震源1-2-4-8次叠加对比试验4.激发因素试验震源对比试验一台震源和二台震源对比试验(叠加2次)震源扫描时长试验两台震源6-8-10-12s扫描时长对比试验频率扫描试验（基岩埋深较浅）频率扫描对比试验(10-80Hz,10-100Hz,10-120Hz,10-140Hz)频率扫描试验基岩埋深较深区频率扫描对比试验(10-80Hz,10-100Hz,10-120Hz,10-140Hz)三维地震工区四、三维地震应用实例4.1北京三维地震勘查工区地理位置示意图北京市主要活动断裂示意图-工区位置示意图工区位置示意图黄庄—高丽营断裂性质为正断层，最大断距在1000m以上南口—孙河断裂上盘下降，下盘相对抬升工区位置现场照片系统类型：采用8线12炮制观测系统4.2

三维地震数据采集系统类型：采用8线12炮制观测系统面元大小：5×10m道间距：10m覆盖次数：4×6单线接收道数：96道炮点距：20m接收线距：60m炮线距：80m最大炮检距：1046.95m激发方式：2台28吨可控震源激发，两台震源单点同时激发，端点或排列中间激发方式，扫描频率为为10-120Hz，扫描长度为12s，每个物理点的垂直叠加次数为2－4次，取决于外界干扰水平。束线重复接收线：4条观测系统参数8线12炮制观测系统炮点检波点分布图覆盖次数分布图覆盖次数实际施工炮点和检波点分布图炮点及检波点高程分布图实际覆盖次数图4.3、项目的组织和施工管理调度中心：负责统一生产调度，进度计划安排和组织实施协调及青苗组：负责施工准入，工农关系协调车辆司机组；负责车辆保障，车辆安全，车辆调度等，编写车辆调度记录。测量组：负责测地工作，编写测量日志。仪器组：负责仪器的检测，保养，采集和维护，记录班报。震源组：负责震源车的保养，维护，移动和保持良好的激发状态方法组：负责采集记录的三级检查：操作员现场质量检查线班：负责工作日的大线及检波器的收和放，维护和保养。后勤保障组：负责队伍的后勤保障。材料组：负责队伍的材料供应，特别是油品的保障供应。安全组：负责整个施工期间的安全，安全组组长有一票否决权组织结构4.4数据处理SunBlade工作站上进行的，采用法国CGG公司—GEOVECTEURPLUS软件包和美国GreenMountain的初至折射静校正软件。数据处理流程图空间属性的建立静校正处理振幅处理干扰波消除叠前反褶积处理速度分析剩余静校正叠后处理叠后时间偏移叠前时间偏移数据处理主要流程数据处理主要参数名

称主要参数基准面40m替换速度1750m/s地表一致性反褶积预测步长12ms速度分析1个速度谱/30个CMP滤波

叠前Bp（15，20－140，150）

叠后Bp（10，15－120，130）

偏移延拓步长12ms,偏移速度由钻孔对叠加速度标定地震资料解释工作是在SunBlade2000工作站上人机联作完成的，软件使用Schlumberger公司的全自动解释系统Geoframe解释软件系统4.5资料解释资料解释流程图波组特征及主要反射波地质层位的确定：振幅的突出度波形的相似性同相性资料解释从地震时间剖面上看，大部分断层特征明显：反射波同相轴或波组发生错断反射波强相位发生转换和上下波组的相互依赖关系，在地震剖面上，反射波同相轴数目的明显增减或消失、反射波同相轴形态和特征发生突变、反射零乱或出现空白异常带等，也是判断断层存在的重要依据。断层解释测井在钻孔ZK19中进行,该孔深500.93米，地层的岩性主要为粘土、粉质粘土、粉土、粗砂、中砂、细砂等。本次测井测取了地层的密度、视电阻率、自然伽马、声波速度合成记录制作合成记录与地震剖面对比穿过钻孔ZK19的Inline地震剖面穿过钻孔ZK19的Crossline地震剖面利用钻孔处波的速度来约束三维数据体的终叠速度，求出时深转换速度，具体步骤如下：（1）测区内钻孔ZK18、ZK17和RP3都打到了基岩，ZK19由于基岩较深，没能打到基岩面，但进行了综合测井。根据这些已知资料计算出基岩面以上层位的平均速度。（2）将反算好的速度，按层位时间数据网格重新进行网格化，直接用于时深转换计算。时深转换4.6

地质解译成果--测区断裂的三维立体分布垂直断层走向切割的垂直剖面分布图垂直孙河-南口断裂走向的地震剖面（f1-2剖面）垂直黄庄-高丽营断裂走向切割的地震剖面（f2-4剖面）三维地震和二维小道间距剖面解释断裂与以往断层位置对比图叠加数据体叠前偏移数据体不同角度的基岩断层切片显示黄庄-高丽营断裂近南北向，在测区南部断层断距较小，在测区北部断层断距较大，该断裂被北西向的孙河-南口断裂错断。孙河-南口断裂呈北西向展布，在测区北西侧该断层断距相对较小t=200m