地震勘探原理

《地震勘探》課程考試大綱適用專(zhuān)業(yè)：勘查技術(shù)與工程學(xué)制：四年本科學(xué)時(shí)：80石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院教務(wù)處審定

二零零二年一月課程教學(xué)目標(biāo)課程教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)配表編寫(xiě)考試大綱的必要性和求要4地震勘探考試大綱內(nèi)容第一章彈性波的基本理論彈性理論概述彈性波的形成彈性波的描述彈性波的傳播地震波的衰減地震反射波記錄道的形成地震波速度及影響因素分析第二章地震波的時(shí)距曲線(xiàn)反射波的時(shí)距曲線(xiàn)折射波的時(shí)距曲線(xiàn)第三章地震勘探的野外數(shù)據(jù)采集技術(shù)有效波和干擾波測(cè)線(xiàn)設(shè)計(jì)和觀(guān)測(cè)系統(tǒng)地震波的激發(fā)高分辨率地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)地震勘探的分辨率地震勘探工作參數(shù)選擇淺層地震勘探野外抗干擾技術(shù)地震波速度的測(cè)定第四章地震數(shù)據(jù)處理預(yù)處理參數(shù)提取與分析3.數(shù)字濾波處理反濾波處理校正和疊加處理偏移歸位處理第五章地震資料的解釋與應(yīng)用地震剖面反射特征的識(shí)別和構(gòu)造解釋動(dòng)彈性模量及在巖土工程勘察中的應(yīng)用地震折射資料的解釋地震勘探的應(yīng)用第六章特殊技術(shù)（地震新技術(shù)）反射波測(cè)樁技術(shù)常時(shí)微動(dòng)觀(guān)測(cè)技術(shù)瞬態(tài)瑞雷波勘探技術(shù)課程教學(xué)目標(biāo)：（1）課程任務(wù)和地位：《地震勘探》是勘查技術(shù)與工程專(zhuān)業(yè)的必修課，是應(yīng)用地球物理學(xué)原理，解決工程與環(huán)境中的地質(zhì)問(wèn)題，是工程與環(huán)境勘查的重要方法，是勘察技術(shù)與工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)主干課。（2）知識(shí)要求：對(duì)于地震勘探理論，應(yīng)在掌握高等數(shù)學(xué)、工程數(shù)學(xué)（如積分變換、級(jí)數(shù)、波動(dòng)方程、卷積等）及普通物理基礎(chǔ)上，掌握彈性波理論；并具有一定的水文工程地質(zhì)學(xué)、巖土工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)。（3）能力要求：通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生了解本課程的基本原理，和野外工作方法技術(shù)，特別在解決工程與環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題時(shí)的抗干擾、提高分辨率的措施，提高學(xué)生應(yīng)用地震新方法解決工程與環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題的實(shí)際能力。這就必須加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)課的份量，跟上目前工程建設(shè)和環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害探測(cè)對(duì)人才的要求。課程教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配表章次rzr章目學(xué)時(shí)安排備注總學(xué)時(shí)講授實(shí)習(xí)續(xù)論物探分類(lèi)、淺震特點(diǎn)及發(fā)展史22第一章彈性波的基本理論18162第二章地震波的時(shí)距曲線(xiàn)862第二章地震勘探野外數(shù)據(jù)米集技術(shù)及方法18162第四章地震數(shù)據(jù)處理1212-J-*Vr.第五章地震資料的解釋與應(yīng)用1010第六章地震新技術(shù)1212合計(jì)80746編寫(xiě)考試大綱的必要性和求要編寫(xiě)考試大綱是實(shí)現(xiàn)大學(xué)教考分離的基礎(chǔ)，是保證教考分離得以正確實(shí)施、統(tǒng)一考試標(biāo)準(zhǔn)，掌握學(xué)生學(xué)習(xí)狀況，準(zhǔn)確衡量學(xué)生學(xué)習(xí)水平的必要文件。編寫(xiě)考試大綱要求抓住地震勘探課程的核心內(nèi)容，基本知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)和難點(diǎn)、本課程的學(xué)科前緣大綱涉及的內(nèi)容應(yīng)盡量全面、具體，使出題人根據(jù)大綱中提供的教學(xué)時(shí)數(shù)、課時(shí)分配、本課程的教學(xué)目標(biāo)、對(duì)學(xué)生的知識(shí)能力要求，能準(zhǔn)確把握學(xué)生應(yīng)該掌握的內(nèi)容和基本知識(shí)點(diǎn)、容易把握考題深度和廣度，各章考題題量分配等。考試大綱內(nèi)容緒論學(xué)生通過(guò)緒論的學(xué)習(xí)，應(yīng)該掌握物探按工作原理和按工作場(chǎng)所及用途進(jìn)行的分類(lèi)方法。例如按工作原理劃分可分為六種方法。地震在物探中的地位和作用、工程與環(huán)境地震的特點(diǎn)，按地震儀器發(fā)展階段分類(lèi)的發(fā)展過(guò)程概述。第一章彈性波的基本理論通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握：均勻各向同性介質(zhì)及層狀介質(zhì)的定義，楊氏模量、泊松比、剪切模量的物理含義：如楊氏模量E為L(zhǎng)臨“8(1+6)p~^jp「V1—A剪切模量R呻bxy/甲，式中平是剪切角，。巧是介質(zhì)所受它是表示介質(zhì)所受剪切力，表示介質(zhì)阻止剪切應(yīng)變的度量。泊松比^是表示介質(zhì)形變性質(zhì)的度量。CT=AZ/Z縱波、橫波及面波的傳播特點(diǎn)，縱波、橫波速度的表達(dá)式為:縱波與橫波的速度比一般巖石的泊松比為0.25,所以vp/vs是1.73；縱波與橫波都是體波，屬于線(xiàn)性極化波。橫波傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向垂直，縱波傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向一致。質(zhì)點(diǎn)位移大小與震源強(qiáng)度、震源形狀及變化率有關(guān)縱波與橫波的質(zhì)點(diǎn)位移大小與傳播距離有關(guān)；縱波是體積形變的傳播；橫波是剪切形變的傳播。橫波有SH和SV波；面波是橢圓極化波；面波向下傳播深度是一個(gè)波長(zhǎng)；面波具有頻散現(xiàn)象，據(jù)此可以進(jìn)行介質(zhì)分層。面波與橫波速度相當(dāng)，七5.950彈性波的描述振動(dòng)圖形和波剖面的文字和圖形描述；振動(dòng)圖形是固定位置，研究質(zhì)點(diǎn)位移隨時(shí)間變化關(guān)系的圖形，即地震記錄道圖形，要明確視周期和視頻率的概念。波剖面與振動(dòng)圖的區(qū)別，波剖面是固定時(shí)間，研究質(zhì)點(diǎn)位移隨位置變化關(guān)系的圖形，視波長(zhǎng)計(jì)、波數(shù)分量k和視速度之間有如下關(guān)系：入*=v*T=v*/f

PR=aR當(dāng)+巧巧透野系數(shù)為T(mén)=Fm+凡嶺FSill號(hào)Sltl沔、瑚siiiaI、弓波剖面上具有極大正位移的點(diǎn)稱(chēng)波峰，極大負(fù)位移的點(diǎn)稱(chēng)波谷，兩相鄰波峰(谷)之間的距離稱(chēng)視波長(zhǎng)X*；視波長(zhǎng)的倒數(shù)稱(chēng)波數(shù)，k=1/X*=f/v*。即單位距離內(nèi)波的數(shù)目；波前面和波尾面的定義，波前面與地震波射線(xiàn)間的關(guān)系頻譜分析：地震信號(hào)進(jìn)行付里葉變換，求頻譜的過(guò)程稱(chēng)頻譜分析；頻譜是振幅譜和相位譜的總稱(chēng)。PR=aR當(dāng)+巧巧透野系數(shù)為T(mén)=Fm+凡嶺時(shí)間場(chǎng)和等時(shí)面的概念的概念：波至?xí)r間的空間分布形成時(shí)間場(chǎng)，它是標(biāo)量場(chǎng)。不同時(shí)刻的等時(shí)面與相應(yīng)的波前面重合，射線(xiàn)處處與波前面正交。非周期性的地震子波是由無(wú)數(shù)多個(gè)簡(jiǎn)諧分振動(dòng)合成，地震子波是具有有限的起始時(shí)間、能量有限、在很短的時(shí)間內(nèi)衰減、非周期振動(dòng)的一個(gè)信號(hào)。振動(dòng)圖上質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的起始時(shí)間t］和終了時(shí)間t2之間的時(shí)間長(zhǎng)度差(t2-t1)即位波的時(shí)間延續(xù)長(zhǎng)度攵；地震子波的時(shí)間延續(xù)長(zhǎng)度At與它的頻帶寬度Af成反比波動(dòng)傳播原理波傳播時(shí)是按照惠更斯原理、費(fèi)馬原理，(即最小時(shí)間原理)，掌握視速度v*的概念，v*是沿測(cè)線(xiàn)方向傳播的速度，沿射線(xiàn)傳播的速度是真速度，視速度與真速度之間的關(guān)系稱(chēng)視速度定理，如下式式中a是射線(xiàn)與地面法線(xiàn)間的夾角。視速度v*大于或等于真速度；視速度v*在無(wú)窮大和真速度之間變化；地震波傳播滿(mǎn)足，反射定律，即入射角和反射角相等；還滿(mǎn)足斯奈爾定律:e2稱(chēng)透射角，p稱(chēng)射線(xiàn)參數(shù)；反射系數(shù)與介質(zhì)的波阻抗差異有關(guān)，波阻抗差異是形成反射波的條件，即：S羊戶(hù)山反射系數(shù)R與透射系數(shù)T的表達(dá)式如下反射系數(shù)R>0，表明反射波與入射波相位相同，R<0,說(shuō)明反射波與入射波相位相反。透射系數(shù)T=1-R永遠(yuǎn)為正。若不考慮波前擴(kuò)散和介質(zhì)的吸收作用，反射系數(shù)和透射系數(shù)之和等于1（9）平面波垂直入射時(shí)不存在轉(zhuǎn)換波，但地震波傾斜入射時(shí)會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)換波，在臨界角附近會(huì)形成寬角反射（又稱(chēng)廣角反射）。（10）折射波的形成條件是：當(dāng)界面下方波速大于上方介質(zhì)波速，且入射角等于臨界角i時(shí)形成折射波；其中sinz=—（11）折射波存在盲區(qū)，盲區(qū)半徑R=2htgi。（12）折射波的波前面是圓臺(tái)的側(cè)面；（13）由視速度定理，以i角出射的折射波的視速度等于v2;（14）折射波總是以初至波的形式被記錄下來(lái)；同一界面的反射波比折射波先到達(dá)接收點(diǎn)，因此折射波常以初至波形式出現(xiàn)。地震波的繞射和散射（15）地震波遇到斷層棱角點(diǎn)或巖性尖滅點(diǎn)會(huì)形成繞射波，并稱(chēng)為狹義繞射。界面上任意點(diǎn)可看成廣義繞射點(diǎn)（16）當(dāng)界面被侵蝕或界面起伏不平會(huì)形成散射波。地震波的衰減（1）幾何擴(kuò)散地震波能量（振幅）隨傳播距離而衰減的現(xiàn)象稱(chēng)為幾何擴(kuò)散。但不同類(lèi)型的波衰減速度不同。存在球面擴(kuò)散、柱面擴(kuò)散。平面波不隨傳播距離而衰減，因此不存在幾何擴(kuò)散。（2）吸收吸收即大地濾波作用，濾去較高頻率成分，保留較低頻率成分，濾波后的子波延續(xù)時(shí)間加長(zhǎng)，頻率降低，振幅減小。吸收是按指數(shù)規(guī)律衰減，見(jiàn)下式A=禺（3）地震波的透射損失入射波每透過(guò)一個(gè)彈性界面，必使入射波的振幅乘上一個(gè)損失因子，即能量要損失一部分，由于透射損失，地震波透過(guò)n-1個(gè)界面后的由第n個(gè)界面反射回到地面的振幅An為4=囚?！V）（1-R地震反射波記錄道的形成（1）Af為是兩個(gè)波彼此是否相互干涉的條件。（2）在不考慮其它損失時(shí)，地震道是由地震子波與反射系數(shù)序列的卷積，這便是地震道卷積模型。如下式典)=R、++旦奴+...+琳頃=NR?L?3-l掌握每一反射界面在地震記錄道上對(duì)應(yīng)一個(gè)短脈沖振動(dòng)，一個(gè)地震記錄道是由無(wú)數(shù)個(gè)地震反射子波組成的復(fù)合振動(dòng)。地震波速度及影響因素分析三大巖類(lèi)的速度變化規(guī)律，及各類(lèi)巖土體的速度變化范圍，速度大小體現(xiàn)巖土體的彈性性質(zhì)。地震波速度是表征地層彈性性質(zhì)的重要參數(shù)，不同地質(zhì)年代、不同成因和物質(zhì)成分、不同結(jié)構(gòu)構(gòu)造的巖石，地震波速度不同，即使同樣的巖性，由于沉積環(huán)境、沉積年代不同，巖石密度、孔隙度及充填物方面也會(huì)有很大變化，這就導(dǎo)致某一類(lèi)巖石的速度可以在很大范圍內(nèi)變化影響地震波速度的主要因素如裂隙、孔隙度：裂隙和孔隙度會(huì)使地震波速度減小，孔隙使衰減增大、振動(dòng)周期變長(zhǎng)；孔隙中充填物影響地震波速度；風(fēng)化和破碎帶均使速度降低；埋深越大，年帶越老，速度越大。第二章地震波的時(shí)距曲線(xiàn)通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)明確地震記錄圖的形成，同相軸的概念，相同相位點(diǎn)的連線(xiàn)形成同相軸。將地震波的旅行時(shí)間t與炮檢距x的關(guān)系曲線(xiàn)稱(chēng)時(shí)距曲線(xiàn)。地震勘探正反演的概念，掌握不同類(lèi)形的地質(zhì)體的反射波和折射波時(shí)距曲線(xiàn)的特征。反射波的時(shí)距曲線(xiàn)反射波時(shí)距曲線(xiàn)在x-t坐標(biāo)系是雙曲線(xiàn)，其極小點(diǎn)在炮點(diǎn)正上方；反射波時(shí)距曲線(xiàn)在X2-t2坐標(biāo)系是直線(xiàn)，利用直線(xiàn)的斜率可求界面上方介質(zhì)的速度；正常時(shí)差的近似表達(dá)式是傾斜界面反射波時(shí)距曲線(xiàn)是雙曲線(xiàn)時(shí)距曲線(xiàn)的極小點(diǎn)向上傾方向偏移2hsin甲；傾角時(shí)差(界面傾斜引起的單位距離的時(shí)間差)為Atd/Ax，其中Ax為排列長(zhǎng)度的一半，Atd是炮點(diǎn)兩端距離為Ax的兩點(diǎn)的時(shí)間差；均方根速度：(2.2.2)彎曲界面的反射波時(shí)距曲線(xiàn)，凹界面時(shí)，由于聚焦作用，時(shí)距曲線(xiàn)比平界面時(shí)要界面曲率大時(shí)，形成回轉(zhuǎn)波。繞射波時(shí)距曲線(xiàn)是雙曲線(xiàn)，雙曲線(xiàn)的極小點(diǎn)在繞射點(diǎn)的正上方；對(duì)同一繞射點(diǎn)，不同激發(fā)點(diǎn)產(chǎn)生的雙曲線(xiàn)相互平行；繞射波時(shí)距曲線(xiàn)比相同深度的反射波時(shí)距曲線(xiàn)陡；全程多次反射波時(shí)距曲線(xiàn)是雙曲線(xiàn)；全程多次反射波時(shí)距曲線(xiàn)比相同t0的一次反射波時(shí)距曲線(xiàn)陡；多同一接收點(diǎn)，多次波的正常時(shí)差比相同t0的一次反射波的正常時(shí)差大。對(duì)同一界面，多次反射波的t0時(shí)間是一次波的整數(shù)倍，這是區(qū)分多次波的t0標(biāo)志。折射波的時(shí)距曲線(xiàn)單一界面的折射波時(shí)距曲線(xiàn)是斜率為1/v2的直線(xiàn)；根據(jù)t0的表達(dá)式，可以反演界面深度z多層結(jié)構(gòu)的折射波時(shí)距曲線(xiàn)是多條斜率不同、互相交叉的直線(xiàn)；各時(shí)距曲線(xiàn)的斜率是各層波速的倒數(shù)；應(yīng)用直達(dá)波時(shí)距曲線(xiàn)的斜率倒數(shù)求表層介質(zhì)的速度對(duì)彎曲界面時(shí)距曲線(xiàn)的形成作定性分析。第三章地震勘探野外數(shù)據(jù)采集技術(shù)及方法通過(guò)本章學(xué)習(xí)，掌握地震野外工作方法、參數(shù)選擇技術(shù)、掌握多次覆蓋觀(guān)測(cè)系統(tǒng)、縱向和橫向分辨率的概念，了解組合法和水平疊加法壓制干擾波的特點(diǎn)。有效波和干擾波有效波和干擾波是相對(duì)的，把能夠解決某一特定地質(zhì)問(wèn)題的波稱(chēng)為有效波，而一切妨礙有效波識(shí)別的其它波稱(chēng)之為干擾波。規(guī)則干擾波主要包括面波、聲波、工業(yè)電干擾、虛反射及多次反射。各種干擾波的特點(diǎn)，面波頻率低速度小，能量大，這是與有效波的主要區(qū)別；而聲波速度低、頻率高、波形尖銳；多次反射與一次反射特征相似，可由t0標(biāo)志識(shí)別。

In(3.2.1)不規(guī)則干擾波主要包括微震和低頻、高頻背景干擾，掌握其特點(diǎn)和產(chǎn)生的原因。In測(cè)線(xiàn)設(shè)計(jì)和觀(guān)測(cè)系統(tǒng)2.1測(cè)線(xiàn)設(shè)計(jì)反射波法和折射波法測(cè)線(xiàn)最好設(shè)計(jì)為直線(xiàn)；主測(cè)線(xiàn)應(yīng)與巖層或構(gòu)造走向相垂直；盡可能與鉆探線(xiàn)或其他物探測(cè)線(xiàn)相一致，布置測(cè)線(xiàn)既考慮地質(zhì)任務(wù)，又要考慮地表地質(zhì)條件。對(duì)特定地質(zhì)體，有不同方法，如滑波和邊波調(diào)查，需布置網(wǎng)格狀測(cè)線(xiàn)，使測(cè)線(xiàn)與地層走向一致。對(duì)重力壩調(diào)查，一般以壩的軸線(xiàn)為中心，布置網(wǎng)格狀測(cè)線(xiàn)。面積測(cè)量時(shí)應(yīng)有聯(lián)絡(luò)測(cè)線(xiàn)，以檢測(cè)不同測(cè)線(xiàn)上反射波的閉合情況2.2觀(guān)測(cè)系統(tǒng)激發(fā)點(diǎn)與接收排列的相互位置關(guān)系稱(chēng)為觀(guān)測(cè)系統(tǒng)。反射波法觀(guān)測(cè)系統(tǒng)，分單次覆蓋和多次覆蓋觀(guān)測(cè)系統(tǒng)；地質(zhì)情況復(fù)雜時(shí)采用多次覆蓋觀(guān)測(cè)系統(tǒng)，“是采用有規(guī)律的移動(dòng)激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)，對(duì)地下界面段多次重復(fù)采樣的觀(guān)測(cè)形式”。炮點(diǎn)距計(jì)算公式為式中s為常數(shù)，單邊放炮時(shí)，s=1，雙邊放炮時(shí)，s=2；n是覆蓋次數(shù)；N是儀器道數(shù)；一般采用下傾方向激發(fā)的單邊放炮觀(guān)測(cè)系統(tǒng)。來(lái)自不同炮點(diǎn)激發(fā)的同一接收點(diǎn)的記錄道的集合叫共反射點(diǎn)道集；折射波法觀(guān)測(cè)系統(tǒng)主要是相遇時(shí)距曲線(xiàn)觀(guān)測(cè)系統(tǒng)，在測(cè)線(xiàn)兩端激發(fā)，在全測(cè)線(xiàn)上接收的觀(guān)測(cè)系統(tǒng)。得到的時(shí)距曲線(xiàn)叫相遇時(shí)距曲線(xiàn)。追逐時(shí)距曲線(xiàn)觀(guān)測(cè)系統(tǒng)，屬于單邊激發(fā)，就是在同一接收地段的同側(cè)不同激發(fā)點(diǎn)上激發(fā)；主要用于了解折射界面是否產(chǎn)生穿透現(xiàn)象，或用來(lái)延長(zhǎng)某些需要加長(zhǎng)的時(shí)距曲線(xiàn)。當(dāng)沒(méi)有穿透現(xiàn)象時(shí)，由不同激發(fā)點(diǎn)激發(fā)的兩支時(shí)距曲線(xiàn)是平行的，折射波時(shí)距曲線(xiàn)的形態(tài)只和界面的形狀和上下介質(zhì)的速度有關(guān)，與激發(fā)點(diǎn)的位置無(wú)關(guān)；地震波的激發(fā)炸藥震源的激發(fā)特點(diǎn)是具有好的脈沖特性、頻帶寬、高頻成分豐富，藥量大，信號(hào)頻率低，視周期大，但為壓制干擾，需加大藥量。高分辨率地震勘探應(yīng)采用小藥量激發(fā)，一般為幾十克到幾百克；遇到砂質(zhì)土或腐質(zhì)土，或隨機(jī)干擾大時(shí)，藥量要加大；激發(fā)通常在潛水面或低速帶以下激發(fā)。（5）非炸藥震源是工程勘查常用震源，但需墊金屬墊板，勘探深度不超過(guò)100m；（6）擊板震源是橫波激發(fā)常用震源；另外還有電火花震源，落重法和可控震源、夯源、地震槍等。（7）在工程與環(huán)境地震勘探中，應(yīng)采用小能量激發(fā)，以使信號(hào)頻譜中主頻高，并能壓制聲波和面波干擾，使接收點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生小變形和小位移，以滿(mǎn)足彈性理論要求。4高分辨率地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（1）應(yīng)有較高的靈敏度；（2）大的動(dòng)態(tài)范圍，動(dòng)態(tài)范圍是指地震儀能夠線(xiàn)性記錄地震信號(hào)的最大值與最小值之間的范圍，通常用他的比值來(lái)表示。其表達(dá)式為20log（線(xiàn)性記錄的最大信號(hào)電壓）/（線(xiàn)性記錄的最小信號(hào)電壓）單位為分貝（db）.例如當(dāng)比值為104為時(shí)，動(dòng)態(tài)范圍為80分貝；（3）地震儀應(yīng)有寬的頻帶和可選擇的濾波器；（4）對(duì)地震脈沖有良好的分辨能力；（5）儀器對(duì)各道有良好的一致性；一個(gè)檢波器+一個(gè)放大器+記錄顯示系統(tǒng)二一個(gè)地震記錄道（6）檢波器是將地震波返回到地表時(shí)所引起的地面振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種裝置；（7）有動(dòng)圈電磁式（用于陸地工作）和壓電式（用于海洋和沼澤地）（8）數(shù)字地震儀上瞬時(shí)浮點(diǎn)放大器是以二進(jìn)制增益控制方式為基礎(chǔ)，瞬時(shí)實(shí)現(xiàn)的。增大方式是以6分貝為臺(tái)階。（9）記錄系統(tǒng)，數(shù)字地震儀是經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換，變換成二進(jìn)制數(shù)存儲(chǔ)在磁盤(pán)上，且記錄是按時(shí)序排列。5地震勘探的分辨率（1）垂直分辨率是指用地震記錄沿垂直方向能夠分辨的最薄地層的厚度，它主要取決于地震波長(zhǎng)，當(dāng)?shù)貙雍穸刃∮?/4波長(zhǎng)時(shí)，稱(chēng)為薄層。（2）當(dāng)?shù)貙雍穸却笥?/4波長(zhǎng)時(shí)能夠從地震記錄的波形特征分辨夾層頂、底界面的反射波。地層厚度等于1/4波長(zhǎng)稱(chēng)為調(diào)諧厚度，此時(shí)頂?shù)捉缑娴模?.5.3）反射波產(chǎn)生相長(zhǎng)性干涉，振幅最大。（3）橫向分辨率是指沿水平方向所能分辨的最小地質(zhì)體的尺寸。一個(gè)深部的地質(zhì)體必須有較大的延伸面積才能與一個(gè)埋深淺的小地質(zhì)體產(chǎn)生相同的地震響應(yīng)。只有地質(zhì)體的尺度大于或等于第一夫列涅爾帶，才能從地震記錄上分辨該地質(zhì)體的存在。AZ=式中r是第一夫列涅爾帶的半徑。fc是最高截止頻率。（4）分辨率與頻率成分的關(guān)系：提高分辨率需提高地震波的主頻，并同時(shí)拓寬頻帶寬度，單頻波的分辨率為零。（5）分辨率與信噪比之間的關(guān)系：地震記錄的信噪比會(huì)影響地震記錄的分辨率，提高信噪比的處理往往會(huì)降低分辨率。信噪比趨于零時(shí)，分辨率趨于零，一般信噪比保持在2~4之間較合適。（6）分辨率與大地濾波作用：了解大地濾波作用是衰減信號(hào)的高頻成分，因而會(huì)降低分辨率，要提高地震記錄的縱向分辨率，又要有較大的穿透深度，就要增大子波的頻帶寬度，即子波向低頻端擴(kuò)展。6地震勘探工作參數(shù)選擇（1）記錄長(zhǎng)度與時(shí)間采樣率采樣點(diǎn)數(shù)乘以采樣率（采樣間隔）等于記錄長(zhǎng)度；（2）采樣間隔必須小到不使預(yù)期的有效波的最高頻率假頻化，即滿(mǎn)足采樣定理。（3）最大炮檢距就是炮點(diǎn)距最遠(yuǎn)接收道之間的距離，經(jīng)驗(yàn)上最大炮檢距與目的層深度相近較合適，即xmax=（0.7?1.5）h。最大炮檢距太大，會(huì)帶來(lái)寬角反射的影響；（4）最小炮檢距不應(yīng)小于最小目的層深度，最小炮檢距大一些，可以有效消除產(chǎn)生的噪聲，減小面波、聲波干擾。（5）最佳窗口技術(shù)，需通過(guò)野外試驗(yàn)工作確定，使近炮點(diǎn)道避開(kāi)面波聲波干擾，遠(yuǎn)炮點(diǎn)端不使反射波振幅和相位發(fā)生畸變。對(duì)復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造，應(yīng)采用多次覆蓋技術(shù)；（6）道間距又稱(chēng)空間采樣率。一般道間距越小，分辨率越高；（7）有利于有效波的對(duì)比：選取道間距Ax要保證相鄰接收道的波至?xí)r間差A(yù)t<T/2,以便于有效波的可靠對(duì)比；（8）確保足夠的空間采樣率：即滿(mǎn)足空間采樣定理，不使陡傾界面假頻化；（9）對(duì)反射界面進(jìn)行充分采樣：即在水平疊加時(shí)間剖面上，第一夫列涅爾帶內(nèi)至少有兩道、四個(gè)CDP點(diǎn)。即道間距應(yīng)小于第一夫列涅爾帶半徑。淺層地震勘探野外抗干擾技術(shù)（1）組合法是指一組檢波器產(chǎn)生一道信號(hào)輸入，是根據(jù)波傳播方向的不同來(lái)壓制干擾的一種方法。（2）規(guī)則波均勻線(xiàn)性組合：n個(gè)檢波器組合后，會(huì)使視速度大的有效波落入通放帶，組合后的輸出振幅得到加強(qiáng)，振幅是組合前的n倍，組合使低視速度的干擾波落入壓制帶，振幅減小。最終突出了有效波。（3）組合具有頻率濾波作用，當(dāng)視速度無(wú)限大時(shí)，組合后沒(méi)有頻率濾波作用，當(dāng)視速度小時(shí)，組合后對(duì)高頻成分有壓制，組合后波形產(chǎn)生畸變。為使有效波不產(chǎn)生頻率畸變，應(yīng)設(shè)法提高有效波的視速度。如采用近炮點(diǎn)接收、對(duì)傾斜界面采用下傾激發(fā)，上傾接收。（4）不規(guī)則波的組合特性：如果組合內(nèi)各檢波點(diǎn)接收的不規(guī)則干擾波相互統(tǒng)計(jì)獨(dú)立，則統(tǒng)計(jì)效應(yīng)有最大值，即組合使地震記錄的信噪比提高質(zhì)倍。（6）組合參數(shù)的選取：組合內(nèi)的參數(shù)，如組合內(nèi)道間距，組合基距L=（n-1）Ax，組合數(shù)目n，n增多，會(huì)使通放帶變窄，對(duì)高頻信號(hào)有抑整理用，（7）組合不利于提高分辨率，具有平均效應(yīng)。（8）垂直疊加：是利用數(shù)字地震儀的信號(hào)增強(qiáng)功能，對(duì)多次激發(fā)信號(hào)進(jìn)行疊加，經(jīng)m次垂直疊加后，如果每次激發(fā)的隨機(jī)干擾相互統(tǒng)計(jì)獨(dú)立，將使地震記錄的信噪比提高成倍。（9）水平疊加：水平疊加是對(duì)共反射點(diǎn)道集內(nèi)的信號(hào)進(jìn)行疊加。它是基于多次覆蓋觀(guān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)。其作用主要是壓制多次反射波，提高信噪比。疊加前首先對(duì)共反射點(diǎn)道集的記錄道進(jìn)行動(dòng)校正，對(duì)有效波動(dòng)校正后，可變成t=t0的水平同相軸，而對(duì)多次反射波，仍有剩余時(shí)差，疊加后有效波相對(duì)得到加強(qiáng)，多次反射波相對(duì)被削弱。（10）對(duì)不規(guī)則干擾波，經(jīng)水平疊加后，信噪比提高插倍，n是水平疊加次數(shù)。（11）偏移距R對(duì)疊加特性的影響：謎曾大，通放帶變窄，因此小偏移距有利于提高分辨率；（12）道間距對(duì)疊加頻率特性的影響：小道間距通頻帶變寬，提高分辨率需減小道間距；（13）短排列接收有利于提高分辨率；（14）覆蓋次數(shù)n的變化對(duì)頻率特性影響不大，但n大可提高信噪比，同時(shí)工作量增大；并可能增強(qiáng)多次反射波同相性。（15）影響疊加效果的因素：（1）界面傾斜；（2）動(dòng)校正速度不準(zhǔn)；（3）地表高程及地表起伏的影響。地震波速度的測(cè)定（1）ps測(cè)井：ps測(cè)井是p波、s波速度測(cè)井的簡(jiǎn)稱(chēng)，分跨孔法和下孔法（檢層法），常用下孔法。目的是得到各地層的縱波和橫波速度，并由此計(jì)算地層的動(dòng)彈性模量。廣泛用于地基勘查。（2）下孔法現(xiàn)場(chǎng)工作方法：包括1.打測(cè)孔；2.震源設(shè)置；3.波動(dòng)信號(hào)測(cè)量下孔法資料整理解釋?zhuān)簩椥圆眯袝r(shí)間換算成垂直時(shí)間，并作垂直時(shí)距曲線(xiàn)圖，由垂直時(shí)距曲線(xiàn)拐點(diǎn)確定界面，由各折射線(xiàn)段斜率倒數(shù)求各層速度。利用折射波測(cè)量求速度：主要根據(jù)相遇觀(guān)測(cè)系統(tǒng)中的直達(dá)波斜率求表層速度，由折射波時(shí)距曲線(xiàn)斜率倒數(shù)求界面速度。利用反射波測(cè)量求速度：X2—12法求速度：在X2—12坐標(biāo)系繪制反射波時(shí)距曲線(xiàn)，利用斜率倒數(shù)并開(kāi)平方得倒界面上方速度；t-At法求速度：利用正常時(shí)差公式，換算反射界面上方覆蓋層速度。一般是利用大炮檢距的正常時(shí)差攵計(jì)算波速，并利用大量計(jì)算結(jié)果取平均值。第四章地震數(shù)據(jù)處理通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，要求掌握地震數(shù)據(jù)處理流程，各處理環(huán)節(jié)所解決的問(wèn)題及所起的作用，各處理方法的特點(diǎn)和銜接。對(duì)水平疊加時(shí)間剖面掌握其形成過(guò)程并對(duì)其進(jìn)行地質(zhì)解釋。了解相關(guān)分析、速度分析、二維濾波、最小平方反濾波、有限差分波動(dòng)方程偏移、校正和疊加基本概念和所起的作用。預(yù)處理數(shù)據(jù)解編將磁帶記錄上按時(shí)序排列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成按道序排列。編輯對(duì)不正常道、炮的記錄進(jìn)行充零處理。抽道集將共反射點(diǎn)(共深度點(diǎn))的記錄道排成一組，并按共深度點(diǎn)次序排在一起。真振幅恢復(fù)處理：將被地震儀放大的振幅轉(zhuǎn)換成只與地質(zhì)因素有關(guān)的放大前的振幅。參數(shù)提取與分析1頻譜分析對(duì)子波進(jìn)行付氏變換求頻譜(振幅譜、相位譜)的過(guò)程叫頻譜分析。求振幅譜的目的是了解有效波和干擾波所處的頻段，求地震記錄有效波的主頻，掌握各種波的頻譜特征。2相關(guān)分析相關(guān)系數(shù)與相關(guān)函數(shù)：用相關(guān)系數(shù)表示兩地震記錄道的相似程度，對(duì)每一個(gè)時(shí)移都可計(jì)算相關(guān)系數(shù)，對(duì)一系列變化的時(shí)移求相關(guān)系數(shù)就構(gòu)成相關(guān)函數(shù)。自相關(guān)、互相關(guān)與多道相關(guān)：對(duì)一道記錄自身作相關(guān)運(yùn)算叫自相關(guān)。自相關(guān)在時(shí)移為零時(shí)有極大值；對(duì)兩道記錄作相關(guān)運(yùn)算叫互相關(guān)。為對(duì)共反射點(diǎn)道集進(jìn)行剩余時(shí)差校正，需計(jì)算多道相關(guān)系數(shù)，對(duì)m道記錄所有可能形式的互相關(guān)系數(shù)之和，稱(chēng)多道相關(guān)系數(shù)。相關(guān)分析的應(yīng)用：用互相關(guān)求取道間時(shí)差；用互相關(guān)求取地震子波；進(jìn)行相關(guān)濾波。3速度分析速度譜分析的原理和整理方法：用一系列速度代入疊加振幅公式，計(jì)算疊加振幅，以速度為橫坐標(biāo)，疊加振幅為縱坐標(biāo)描繪的曲線(xiàn)叫速度譜線(xiàn)，譜線(xiàn)上疊加振幅極大值對(duì)應(yīng)的速度即疊加速度。速度掃描：用一系列速度對(duì)單張記錄作速度掃描動(dòng)校正，尋找各試驗(yàn)速度校正記錄上的平直同相軸，便得到不同時(shí)間處的反射波速度。各種速度之間的關(guān)系：地震波沿射線(xiàn)傳播的速度叫射線(xiàn)速度，射線(xiàn)參數(shù)為零時(shí)的射線(xiàn)速度叫平均速度，炮檢距為無(wú)限大時(shí)的射線(xiàn)速度為水平層狀介質(zhì)中的最高速度層的速度，射線(xiàn)速度大于平均速度，均方根速度大于平均速度；對(duì)于單層介質(zhì)，疊加速度是介質(zhì)的真速度等。數(shù)字濾波處理1數(shù)字濾波：數(shù)字濾波是根據(jù)有效波和干擾波頻譜差異來(lái)壓制干擾的方法，分一維濾波和二維濾波。線(xiàn)性時(shí)不變?yōu)V波器的濾波機(jī)理：線(xiàn)性時(shí)不變?yōu)V波器的性質(zhì)，在時(shí)間域?qū)σ坏卣鹩涗涍M(jìn)行濾波，就是讓濾波器的脈沖響應(yīng)與該地震記錄道進(jìn)行離散卷積運(yùn)算，在頻率域是相乘運(yùn)算，也可在Z域進(jìn)行濾波。濾波器的特性和分類(lèi)：1.無(wú)畸變?yōu)V波器；2.純相位濾波器；3.純振幅濾波器。2—維頻率濾波各種濾波器的特性，分析實(shí)用濾波器的偽門(mén)現(xiàn)象，是由于對(duì)脈沖響應(yīng)函數(shù)離散采樣形成的；實(shí)用濾波器的吉普斯現(xiàn)象是對(duì)脈沖函數(shù)截?cái)嘈纬傻模粸楸苊饧账宫F(xiàn)象可采用鑲邊濾波器。3二維濾波單獨(dú)的頻率濾波改變波剖面形狀，單獨(dú)的波數(shù)濾波會(huì)改變振動(dòng)圖的形狀，都存在不足，故提出二維視速度濾波。二維濾波原理：在二維付里葉變換基礎(chǔ)上導(dǎo)出的二維濾波，每次取N個(gè)道，依次對(duì)每一道進(jìn)行一維濾波處理，再對(duì)濾波后的N個(gè)道求和代替對(duì)空間坐標(biāo)的積分，得到這N個(gè)道的中間處二維濾波后的輸出。反濾波處理1一般反濾波：仍是一個(gè)濾波過(guò)程。只是與某一個(gè)濾波過(guò)程作用相反。(2)地震勘探反濾波：即研究一個(gè)濾波因子，與地震記錄進(jìn)行卷積，以抵消大地濾波的作用。2最小平方反濾波最小平方濾波的基本原理：在于設(shè)計(jì)一濾波算子，用它把已知的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為與給定的期望輸出信號(hào)在最小平方誤差意義下是最佳接近的輸出。最小平方反濾波是設(shè)計(jì)一反濾波因子，用它對(duì)大地濾波后的記錄進(jìn)行卷積運(yùn)算，將其壓縮成期望的尖脈沖，借以提高垂向分辨率。提高垂直分辨率與提高信噪比的關(guān)系：提高分辨率的同時(shí)會(huì)降低信噪比。3預(yù)測(cè)反濾波預(yù)測(cè)濾波原理：預(yù)測(cè)濾波就是設(shè)計(jì)一濾波因子，根據(jù)物理量的過(guò)去值和現(xiàn)在值進(jìn)行濾波處理，獲得未來(lái)某時(shí)刻的預(yù)測(cè)值。預(yù)測(cè)反濾波：預(yù)測(cè)反濾波又叫預(yù)測(cè)誤差濾波，將實(shí)測(cè)值與可預(yù)測(cè)值相減，得到不可預(yù)測(cè)部分，即地質(zhì)因素引起的波。預(yù)測(cè)反濾波因子的求?。合韧ㄟ^(guò)解矩陣方程得到濾波因子，再用Z變換方法，得到反濾波因子。用預(yù)測(cè)反濾波消除海上鳴震干擾：由于海上鳴震是可預(yù)測(cè)的，可以由本方法濾掉。校正和疊加處理1野外一次靜校正野外靜校正所包含的內(nèi)容和意義：由炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)的地形起伏和高程變化及低速帶變化所引起；進(jìn)行野外靜校正須選準(zhǔn)基準(zhǔn)面；對(duì)同一地震記錄道有相同的靜校正值，這就是所謂“靜”的含義；也稱(chēng)為地表一致性條件；靜校正量有正有負(fù)；實(shí)現(xiàn)野外靜校正要整道搬家。2、動(dòng)校正動(dòng)校正是針對(duì)共反射點(diǎn)道集的，校正由炮檢距變化所引起的正常時(shí)差；對(duì)于同一地震記錄道，深淺層反射波動(dòng)校正量不同，這就是動(dòng)校正中“動(dòng)”的含義；動(dòng)校正的目的是將雙曲線(xiàn)型的同相軸校正為共中心點(diǎn)處的回聲時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)同相位疊加；動(dòng)校正實(shí)現(xiàn)要分段搬家；動(dòng)校正會(huì)引起波形拉伸畸變，淺層比深層畸變嚴(yán)重。3剩余靜校正由于各種原因，經(jīng)野外一次靜校正后仍殘存著剩余時(shí)差，提取表層影響的剩余靜校正量并加以消除的過(guò)程稱(chēng)剩余靜校正；掌握靜校正的處理過(guò)程，首先計(jì)算模型道，采用互相關(guān)求取道間時(shí)差，根據(jù)時(shí)差進(jìn)行校正。5.4水平疊加水平疊加是將經(jīng)動(dòng)、靜校正處理后的各道上序號(hào)相同的采樣值取算術(shù)平均值，組成疊加輸出道，疊加輸出道在測(cè)線(xiàn)上規(guī)則排列，形成供解釋用的水平疊加時(shí)間剖面。偏移歸位處理偏移歸位處理是將地震數(shù)據(jù)元素歸位到產(chǎn)生這些波形的反射層或繞射點(diǎn)相應(yīng)位置。主要對(duì)傾斜界面、凹陷產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)波、背斜產(chǎn)生的發(fā)散波及斷層棱角點(diǎn)產(chǎn)生的饒射波等，形成直接供解釋用的地震時(shí)間剖面。1有限差分波動(dòng)方程偏移的基本概念本方法是基于波動(dòng)方程理論，將地面波場(chǎng)作為邊界條件，對(duì)波場(chǎng)進(jìn)行延拓，并利用成象原理，將t=0時(shí)刻的波場(chǎng)(波前形狀)形狀表示成產(chǎn)生這個(gè)波前面的反射界面的形狀。2偏移方法求解標(biāo)量形式的波動(dòng)方程，應(yīng)用坐標(biāo)變換，將方程變換成上行波的波動(dòng)方程，代入定解條件，如1.記錄最大時(shí)間以外的波場(chǎng)為零，2.測(cè)線(xiàn)兩端外側(cè)的波場(chǎng)為零，3.水平疊加時(shí)間剖面為給定的邊界條件，據(jù)此，可以得到地下不同深度處的波場(chǎng)值，取舊坐標(biāo)系的零時(shí)刻的波場(chǎng)就是偏移后的輸出剖面。3影響偏移效果的主要因素有限差分波動(dòng)方程偏移中，影響偏移效果的主要因素是偏移速度和延拓步長(zhǎng)。同時(shí)資料的信噪比、波動(dòng)方程精度、偏移計(jì)算方法等都影響偏移效果。第五章地震資料的解釋與應(yīng)用通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，掌握各種構(gòu)造波場(chǎng)的基本特征，應(yīng)用動(dòng)彈性模量解決工程與環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，對(duì)彎曲界面應(yīng)用差數(shù)時(shí)距曲線(xiàn)法進(jìn)行解釋?zhuān)瑢?duì)地震時(shí)間剖面進(jìn)行地質(zhì)解釋。地震剖面反射特征的識(shí)別和構(gòu)造解釋?zhuān)瑫r(shí)間剖面的地質(zhì)解釋?zhuān)诟鞣N環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害體上的波場(chǎng)特征識(shí)別。地震剖面反射特征的識(shí)別和構(gòu)造解釋1時(shí)間剖面反射波的對(duì)比標(biāo)志同相性：屬于同一界面的反射波在時(shí)間剖面上形成平滑的同相軸；波形相似性：同一界面的反射波在相鄰接收道上振動(dòng)圖形相同；振幅突出：有效波振幅大于干擾波振幅。2各種構(gòu)造波場(chǎng)特征分析背斜型界面的發(fā)散波；向斜型構(gòu)造的回轉(zhuǎn)波；繞射波；斷面波。3時(shí)間剖面的地質(zhì)解釋斷層和空洞在時(shí)間剖面上的同相軸變化特征時(shí)深轉(zhuǎn)換方法。動(dòng)彈性模量及在巖土工程勘察中的應(yīng)用1動(dòng)彈性模量的求取應(yīng)用縱、橫波速度求動(dòng)彈性模量、剪切模量、泊松比。2波速和彈性模量在巖土工程勘察中的應(yīng)用劃分場(chǎng)地土類(lèi)別和巖土性質(zhì)；地基振動(dòng)特性研究；評(píng)價(jià)地基液化勢(shì)；地震小區(qū)域的劃分。地震折射資料的解釋1折射波的識(shí)別與對(duì)比利用與反射波相同的三個(gè)識(shí)別標(biāo)志，1.同相性；2.波形相似；3.振幅突出。2繪制時(shí)距曲線(xiàn)將折射波繪在以橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示波至?xí)r間的坐標(biāo)系內(nèi)，繪制時(shí)距曲線(xiàn)可以是人工也可用計(jì)算機(jī)繪圖。3折射界面的繪制t「差數(shù)時(shí)距曲線(xiàn)法的原理；繪制to(x)曲線(xiàn)；繪制差數(shù)時(shí)距曲線(xiàn)，并由其斜率求速度v；2折射界面的繪制。地震勘探的應(yīng)用1折射與反射資料應(yīng)用概論了解折射法的應(yīng)用范圍，主要確定基巖埋深等，反射法主要用于溶洞等小型局