第篇地震波運動學

1、2 、 地震波運動學 地震勘探的基本任務之一是確定地下的地質構造，解決該任務主要是利用波的運動學特性，即研究地震波在傳播過程中波前的空間位置與其傳播時間之間的幾何關系，這種關系可用時間場來描述.如果已知各種波的時間場，即可得到這些波的運動學特征的完整概念。本章主要討論地震波運動學的正、反演問題。正演問題是給定地下界面的產狀要素和速度參數等，求各種波（包括直達波、折射波和反射波等）的時間場，反演問題是根據實際獲得的時間場求取地下界面的幾何形態(tài)和運動學參數等。 2.1.1 直達波時距曲線 直達波即是從震源點出發(fā)不經反射或折射以地表速度直接傳播到各接收點的地震波。當震源位于地表附近，并采用縱測線觀測

2、時，其時距曲線方程為： 成都理工大學信息工程學院成都理工大學信息工程學院成都理工大學信息工程學院 交叉時與折射界面法向深度有關，對資料解釋有意義。時距曲線斜率的倒數等于界面速度。 由圖1.2.1可見，時距曲線的D點為折射波的始點，D點內無折射波，為折射波的盲區(qū)，D點以外，折射波先于反射波到達接收點，且在一定范圍外，也先于直達波到達接收點。成都理工大學信息工程學院成都理工大學信息工程學院成都理工大學信息工程學院成都理工大學信息工程學院 在淺層高分辨率地震反射勘探中，為解決近炮點處接收到的淺層反射波正常時差小，不易準確求取速度的問題，常采用擴展排列接收，求取地層速度。使用正常時差可判斷地震記錄上的

3、同相軸是正常的反射波，還是強干擾背景條件下接收到的相干干擾波等噪聲；共深度點疊加前需要消除正常時差，正常時差也是速度分析的基礎。 成都理工大學信息工程學院成都理工大學信息工程學院成都理工大學信息工程學院 由于淺層界面的反射波時距曲線陡，而深層的反射波時距曲線平緩，所以在遠炮檢距處，深、淺層的反射波時距曲線可能相交，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處接收。 成都理工大學信息工程學院成都理工大學信息工程學院成都理工大學信息工程學院成都理工大學信息工程學院3.1.2 常用儀器及性能指標 常用于淺層及中淺層地震勘探和工程檢測的儀器性能指標見表1.3.1 成都理工大學信息

4、工程學院成都理工大學信息工程學院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的地震探測器或接收器，它實質是將機械振動轉換為電信號的一種傳感器?，F代地震檢波器幾乎完全是動圈電磁式(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。成都理工大學信息工程學院成都理工大學信息工程學院4.1.1 有效波與干擾波 在數據采集中，埋置于地面的檢波器可接收到來自于地下多種波的擾動，其中只有可用于解決所提出的地質任務的波才稱為有效波，所有妨礙有效波識別和追蹤的其它波稱為干擾波。由此可見，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，根據各種環(huán)境、激發(fā)以及傳播因素產生的干擾的動力學和運動學特點，將干擾波分為兩類，其一是規(guī)則干擾波，其二是不規(guī)則干擾波。成都理工大學信息工程學院干擾波，下面分述其主要特點：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、側面波以及繞射波等。其主要特點為在時間或空間上表現出一定的規(guī)律性，能量一般較強。與有效波的差異主要表現在頻率、視速度和到達時間三個方面，并且大部分干擾主要表現出視速度和到達時間二個方面與有效波存在差異。如面波、聲波和多次反射波等。其波譜特征見圖1.4.2。成都理工大學信息工程學院2不規(guī)則干擾波 它主要包括微震（即與激發(fā)震源無關的地面擾動），低頻和高頻背景等

6、。其主要特點是在時間和空間上表現出無規(guī)律性，即是一種隨機的能量較強、頻率不定的干擾。成都理工大學信息工程學院4.1.2.2 觀測系統圖1.4.4 用綜合平面圖表示觀測系統在對一條測線進行觀測時，為提高效率，通常都是每放一炮，多個觀測點進行觀測，每次激發(fā)時所安置的多道檢波器的觀測地段稱為地震排列。我們把激發(fā)點與接收排列的相對空間位置關系稱為觀測系統。顯然可見，觀測系統的選擇和設計與勘探地質目的、干擾波與有效波的特點、地表施工條件等諸因素有直接關系下面我們就常用的幾種觀測系統的圖示和設計進行論述。 成都理工大學信息工程學院1綜合平面圖示法如圖1.4.4所示，它是目前生產中最常用的觀測系統圖示方法。

7、它從分布在測線上的各激發(fā)點出發(fā)，向兩側作與測線成45角的直線坐標網，將測線上對應的接收排列投影到該45角的斜線上，并用顏色或加粗線標出對應線段。圖1.4.4 用綜合平面圖表示觀測系統成都理工大學信息工程學院2簡單連續(xù)觀測系統由于在排列兩端分別激發(fā)，所以又稱雙邊放炮觀測系統。又因該觀測系統對地下反射界面僅一次采樣，所以又稱為單次覆蓋觀測系統。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，排列沿測線方向向前移動一次(半個排列長度)。那么這種觀測系統叫做單邊激發(fā)(或叫單邊放炮)簡單連續(xù)觀測系統，如圖1.4.5（b）。成都理工大學信息工程學院如果震源位于排列中間，也就是在激發(fā)點的

8、兩邊安置數目相等的檢波器同時接收，這種觀測形式叫做中間激發(fā)觀測系統(或叫中間放炮觀測系統)，如圖1.4.5（c）所示。 成都理工大學信息工程學院圖1.4.5 簡單連續(xù)觀測系統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信息工程學院4多次覆蓋觀測系統 為了壓制多次反射波之類的特殊干擾波，提高地震記錄信噪比，采取有規(guī)律地同時移動激發(fā)點與接收排列，對地下界面反射點多次重復采樣的觀測形式叫多次覆蓋觀測系統。 成都理工大學信息工程學院成都理工大學信息工程學院4.1.4 觀測參數選擇4.1.4.1 儀器因素1采樣率2濾波檔 3前放固定增益 成都理工大學信息工程學院成都理工大學信息

9、工程學院4.1.4.3 最佳接收段問題 最佳接收地段又稱為“最佳時窗”。在最佳時窗內接收，可避開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?？梢姟Ｗ罴褧r窗的選取關鍵在于選取接收排列的兩個端點。即選擇偏移距和最大炮檢距。 成都理工大學信息工程學院 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，觀測系統采用小道距、小偏移距、無組合檢波合適的覆蓋次數觀測。4.2 資料處理 地震資料數字處理是指用計算機對采集的原始資料進行以壓制干擾，提高信噪比和分辨率，提取地震參數為目的的一整套處理方法和技術。它可為資料解釋提供反映地下結

10、構和巖性等的地震剖面和參數。 成都理工大學信息工程學院圖1.4.19 二維反射縱波多次覆蓋資料處理流程圖 成都理工大學信息工程學院4.2.1 預處理 所謂預處理，是在對數據作實質性處理之前為滿足一定的計算機結構要求以及處理方法要求，對輸入的原始數據所必須完成的一些準備工作。1數據重排（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 成都理工大學信息工程學院4.2.2 頻譜分析 4.2.3 數字濾波處理2數字濾波的特殊性1）偽門現象 2）吉普斯現象 成都理工大學信息工程學院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、一個濾波過程，這種濾波過程的作用恰好與某個其他濾波過程的作用相反。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 . 成都理工大學信息工程學院4.2.4.2 動校正處理 在水平迭加中，動校正處理是針對共反射點道集進行的。它把炮檢距不同的各道上來自同一界面同一點的反射波到達時間按正常時差規(guī)律校正為共中心點處的回聲時間。以保證實現同相迭加，使得迭加后的記錄道變?yōu)樽约ぷ允盏挠涗浀?，從而直觀反映地下構造形態(tài)。 成都理工大學信息工程學院 常規(guī)疊加是將道集中經過動、靜校正后的各道上序號相同的采樣值取算術平均值，組成疊加道輸出。4.2.5 速度分析速度掃描的基本原理： 成都理工大學信息工程學院成都理工大學信息工程學院4.2.5.3 各種速度的概念及相互關系1各種速度的概念及計算1）真速度：2）層速度： 成都理工大學信息工程學院成都理工大學信息工程學院成都理工大學信息工程學院4.2.9 常規(guī)處理中影響分辨率的有關環(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應于反射信號的主頻的。即按速度分析得到的速度進行動校正，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)勢信噪比帶寬的資