第篇地震波運(yùn)動(dòng)學(xué)

1、2 、 地震波運(yùn)動(dòng)學(xué) 地震勘探的基本任務(wù)之一是確定地下的地質(zhì)構(gòu)造，解決該任務(wù)主要是利用波的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，即研究地震波在傳播過(guò)程中波前的空間位置與其傳播時(shí)間之間的幾何關(guān)系，這種關(guān)系可用時(shí)間場(chǎng)來(lái)描述.如果已知各種波的時(shí)間場(chǎng)，即可得到這些波的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征的完整概念。本章主要討論地震波運(yùn)動(dòng)學(xué)的正、反演問(wèn)題。正演問(wèn)題是給定地下界面的產(chǎn)狀要素和速度參數(shù)等，求各種波（包括直達(dá)波、折射波和反射波等）的時(shí)間場(chǎng)，反演問(wèn)題是根據(jù)實(shí)際獲得的時(shí)間場(chǎng)求取地下界面的幾何形態(tài)和運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)等。 2.1.1 直達(dá)波時(shí)距曲線 直達(dá)波即是從震源點(diǎn)出發(fā)不經(jīng)反射或折射以地表速度直接傳播到各接收點(diǎn)的地震波。當(dāng)震源位于地表附近，并采用縱測(cè)線觀測(cè)

2、時(shí)，其時(shí)距曲線方程為： 成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院 交叉時(shí)與折射界面法向深度有關(guān)，對(duì)資料解釋有意義。時(shí)距曲線斜率的倒數(shù)等于界面速度。 由圖1.2.1可見(jiàn)，時(shí)距曲線的D點(diǎn)為折射波的始點(diǎn)，D點(diǎn)內(nèi)無(wú)折射波，為折射波的盲區(qū)，D點(diǎn)以外，折射波先于反射波到達(dá)接收點(diǎn)，且在一定范圍外，也先于直達(dá)波到達(dá)接收點(diǎn)。成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院 在淺層高分辨率地震反射勘探中，為解決近炮點(diǎn)處接收到的淺層反射波正常時(shí)差小，不易準(zhǔn)確求取速度的問(wèn)題，常采用擴(kuò)展排列接收，求取地層速度。使用正常時(shí)差可判斷地震記錄上的

3、同相軸是正常的反射波，還是強(qiáng)干擾背景條件下接收到的相干干擾波等噪聲；共深度點(diǎn)疊加前需要消除正常時(shí)差，正常時(shí)差也是速度分析的基礎(chǔ)。 成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院 由于淺層界面的反射波時(shí)距曲線陡，而深層的反射波時(shí)距曲線平緩，所以在遠(yuǎn)炮檢距處，深、淺層的反射波時(shí)距曲線可能相交，而在近炮檢距處不相交，這就決定了在淺層地震反射勘探中常采用近炮點(diǎn)處接收。 成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院3.1.2 常用儀器及性能指標(biāo) 常用于淺層及中淺層地震勘探和工程檢測(cè)的儀器性能指標(biāo)見(jiàn)表1.3.1 成都理工大學(xué)信息

4、工程學(xué)院成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院3.2.1 檢波器 檢波器是安置在地面、水中或井下以拾取大地振動(dòng)的地震探測(cè)器或接收器，它實(shí)質(zhì)是將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的一種傳感器?，F(xiàn)代地震檢波器幾乎完全是動(dòng)圈電磁式(用于陸地工作）和壓電式(用于海洋和沼澤工作)的。這里只介紹接收縱波的垂直檢波器。成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院4.1.1 有效波與干擾波 在數(shù)據(jù)采集中，埋置于地面的檢波器可接收到來(lái)自于地下多種波的擾動(dòng)，其中只有可用于解決所提出的地質(zhì)任務(wù)的波才稱(chēng)為有效波，所有妨礙有效波識(shí)別和追蹤的其它波稱(chēng)為干擾波。由此可見(jiàn)，在反射縱波法勘探中，一般只有反射縱波是有效波，其它波屬于干擾范疇在反射波法勘

5、探中，根據(jù)各種環(huán)境、激發(fā)以及傳播因素產(chǎn)生的干擾的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特點(diǎn)，將干擾波分為兩類(lèi)，其一是規(guī)則干擾波，其二是不規(guī)則干擾波。成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院干擾波，下面分述其主要特點(diǎn)：1規(guī)則干擾波規(guī)則干擾波主要有：聲波、面波、工業(yè)電干擾、多次反射波、側(cè)面波以及繞射波等。其主要特點(diǎn)為在時(shí)間或空間上表現(xiàn)出一定的規(guī)律性，能量一般較強(qiáng)。與有效波的差異主要表現(xiàn)在頻率、視速度和到達(dá)時(shí)間三個(gè)方面，并且大部分干擾主要表現(xiàn)出視速度和到達(dá)時(shí)間二個(gè)方面與有效波存在差異。如面波、聲波和多次反射波等。其波譜特征見(jiàn)圖1.4.2。成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院2不規(guī)則干擾波 它主要包括微震（即與激發(fā)震源無(wú)關(guān)的地面擾動(dòng)），低頻和高頻背景等

6、。其主要特點(diǎn)是在時(shí)間和空間上表現(xiàn)出無(wú)規(guī)律性，即是一種隨機(jī)的能量較強(qiáng)、頻率不定的干擾。成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院4.1.2.2 觀測(cè)系統(tǒng)圖1.4.4 用綜合平面圖表示觀測(cè)系統(tǒng)在對(duì)一條測(cè)線進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，為提高效率，通常都是每放一炮，多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，每次激發(fā)時(shí)所安置的多道檢波器的觀測(cè)地段稱(chēng)為地震排列。我們把激發(fā)點(diǎn)與接收排列的相對(duì)空間位置關(guān)系稱(chēng)為觀測(cè)系統(tǒng)。顯然可見(jiàn)，觀測(cè)系統(tǒng)的選擇和設(shè)計(jì)與勘探地質(zhì)目的、干擾波與有效波的特點(diǎn)、地表施工條件等諸因素有直接關(guān)系下面我們就常用的幾種觀測(cè)系統(tǒng)的圖示和設(shè)計(jì)進(jìn)行論述。 成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院1綜合平面圖示法如圖1.4.4所示，它是目前生產(chǎn)中最常用的觀測(cè)系統(tǒng)圖示方法。

7、它從分布在測(cè)線上的各激發(fā)點(diǎn)出發(fā)，向兩側(cè)作與測(cè)線成45角的直線坐標(biāo)網(wǎng)，將測(cè)線上對(duì)應(yīng)的接收排列投影到該45角的斜線上，并用顏色或加粗線標(biāo)出對(duì)應(yīng)線段。圖1.4.4 用綜合平面圖表示觀測(cè)系統(tǒng)成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院2簡(jiǎn)單連續(xù)觀測(cè)系統(tǒng)由于在排列兩端分別激發(fā)，所以又稱(chēng)雙邊放炮觀測(cè)系統(tǒng)。又因該觀測(cè)系統(tǒng)對(duì)地下反射界面僅一次采樣，所以又稱(chēng)為單次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)。所得的地震剖面為單次剖面。如果震源固定在排列的一端激發(fā)。每激發(fā)一次，排列沿測(cè)線方向向前移動(dòng)一次(半個(gè)排列長(zhǎng)度)。那么這種觀測(cè)系統(tǒng)叫做單邊激發(fā)(或叫單邊放炮)簡(jiǎn)單連續(xù)觀測(cè)系統(tǒng)，如圖1.4.5（b）。成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院如果震源位于排列中間，也就是在激發(fā)點(diǎn)的

8、兩邊安置數(shù)目相等的檢波器同時(shí)接收，這種觀測(cè)形式叫做中間激發(fā)觀測(cè)系統(tǒng)(或叫中間放炮觀測(cè)系統(tǒng))，如圖1.4.5（c）所示。 成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院圖1.4.5 簡(jiǎn)單連續(xù)觀測(cè)系統(tǒng)a-雙邊激發(fā)；b-單邊激發(fā)；c-中間激發(fā)；d-間隔單次覆蓋成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院4多次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng) 為了壓制多次反射波之類(lèi)的特殊干擾波，提高地震記錄信噪比，采取有規(guī)律地同時(shí)移動(dòng)激發(fā)點(diǎn)與接收排列，對(duì)地下界面反射點(diǎn)多次重復(fù)采樣的觀測(cè)形式叫多次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)。 成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院4.1.4 觀測(cè)參數(shù)選擇4.1.4.1 儀器因素1采樣率2濾波檔 3前放固定增益 成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院成都理工大學(xué)信息

9、工程學(xué)院4.1.4.3 最佳接收段問(wèn)題 最佳接收地段又稱(chēng)為“最佳時(shí)窗”。在最佳時(shí)窗內(nèi)接收，可避開(kāi)面波和折射波的干擾，此外，其反射波振幅隨炮檢距的增大而減小，相位隨炮檢距的增大而基本保持不變。可見(jiàn)。最佳時(shí)窗的選取關(guān)鍵在于選取接收排列的兩個(gè)端點(diǎn)。即選擇偏移距和最大炮檢距。 成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院 從高分辨率地震勘探的角度考慮，激發(fā)和接收的總原則為：小藥量激發(fā)，寬頻帶接收，觀測(cè)系統(tǒng)采用小道距、小偏移距、無(wú)組合檢波合適的覆蓋次數(shù)觀測(cè)。4.2 資料處理 地震資料數(shù)字處理是指用計(jì)算機(jī)對(duì)采集的原始資料進(jìn)行以壓制干擾，提高信噪比和分辨率，提取地震參數(shù)為目的的一整套處理方法和技術(shù)。它可為資料解釋提供反映地下結(jié)

10、構(gòu)和巖性等的地震剖面和參數(shù)。 成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院圖1.4.19 二維反射縱波多次覆蓋資料處理流程圖 成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院4.2.1 預(yù)處理 所謂預(yù)處理，是在對(duì)數(shù)據(jù)作實(shí)質(zhì)性處理之前為滿(mǎn)足一定的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)要求以及處理方法要求，對(duì)輸入的原始數(shù)據(jù)所必須完成的一些準(zhǔn)備工作。1數(shù)據(jù)重排（解編）目前常用的地震儀的記錄格式一般是SEG-B格式、SEG-D格式或SEG2格式等。2不正常道、炮處理3抽道集 成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院4.2.2 頻譜分析 4.2.3 數(shù)字濾波處理2數(shù)字濾波的特殊性1）偽門(mén)現(xiàn)象 2）吉普斯現(xiàn)象 成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院4.2.3.4 反濾波1反濾波的基本概念 所謂反濾波仍然是

11、一個(gè)濾波過(guò)程，這種濾波過(guò)程的作用恰好與某個(gè)其他濾波過(guò)程的作用相反。2.靜校正表層因素的校正，即靜校正。靜校正一般分為野外(一次)靜校正和剩余靜校正等 . 成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院4.2.4.2 動(dòng)校正處理 在水平迭加中，動(dòng)校正處理是針對(duì)共反射點(diǎn)道集進(jìn)行的。它把炮檢距不同的各道上來(lái)自同一界面同一點(diǎn)的反射波到達(dá)時(shí)間按正常時(shí)差規(guī)律校正為共中心點(diǎn)處的回聲時(shí)間。以保證實(shí)現(xiàn)同相迭加，使得迭加后的記錄道變?yōu)樽约ぷ允盏挠涗浀溃瑥亩庇^反映地下構(gòu)造形態(tài)。 成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院 常規(guī)疊加是將道集中經(jīng)過(guò)動(dòng)、靜校正后的各道上序號(hào)相同的采樣值取算術(shù)平均值，組成疊加道輸出。4.2.5 速度分析速度掃描的基本原理： 成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院4.2.5.3 各種速度的概念及相互關(guān)系1各種速度的概念及計(jì)算1）真速度：2）層速度： 成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院4.2.9 常規(guī)處理中影響分辨率的有關(guān)環(huán)節(jié)1速度分析 常規(guī)速度譜分析不考慮頻率因素。它所得到的疊加速度是對(duì)應(yīng)于反射信號(hào)的主頻的。即按速度分析得到的速度進(jìn)行動(dòng)校正，只能使反射波的主頻分量同相疊加，而不能保證高頻分量同相疊加。另外，速度分析的精度受信噪比和靜校正的影響很大。不具備一定優(yōu)勢(shì)信噪比帶寬的資