淺層折射波法和反射波法

關(guān)于淺層折射波法和反射波法第1頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三淺層折射波法與反射波法：1、淺層折射波法是一種使用相對較早且較成熟的方法；可用來探測覆蓋層厚度、基巖面起伏、斷層及古河道;弱點(diǎn)：分辨率較低、測線較長；2、淺層反射波法是近十多年來隨著電子技術(shù)的發(fā)展及微機(jī)數(shù)字處理系統(tǒng)的開發(fā)和普及才得以迅速發(fā)展。淺層反射波法具有相對較高的分辨率，可以采用較小的炮檢距進(jìn)行觀測，因而可以采用較短的勘探測線；對資料的數(shù)字處理技術(shù)要求較高。第2頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三反射地震勘探資料采集現(xiàn)場波動傳播和界面關(guān)系示意圖第3頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三第一節(jié)數(shù)據(jù)采集一、數(shù)據(jù)采集的主要儀器設(shè)備1.震源（source)

震源是用來釋放地震能量的裝置，常用震源有：（1）錘擊震源；（2）雷管和炸藥震源；（3）地震槍震源；（4）電火花震源。（5）可控震源CFS-2A型可控震源第4頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三2.檢波器（detector，geophone,

seismometer,jug,pickup)

檢波器又稱拾震器，是把地震波到達(dá)所引起的地面微弱震動轉(zhuǎn)換成電信號的換能裝置。檢波器的的輸出與地表質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的速度成正比的，稱為速度檢波器，檢波器的的輸出與地表質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的加速度成正比的，稱為加速度檢波器。

固有頻率約

10Hz的為低頻檢波器;固有頻率約

33Hz的為中頻檢波器;固有頻率約

100Hz的為高頻檢波器。在以往的地震勘探中多采用中頻和低頻檢波器，在工程地震勘探中，多采用高頻檢波器。檢波器（左）實(shí)質(zhì)性元件圖解（右）動圈檢波器的一半第5頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三第6頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三CDJ-Z4-100赫垂直檢波器CDJ-P4-100赫水平檢波器第7頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三淺層地震儀（seismograph）地震儀是將檢波器輸出的信號進(jìn)行放大、顯示并記錄下來的專門儀器，一般都具有濾波、放大、信號疊加、高精度計時以及數(shù)字記錄和微機(jī)處理等功能。我國目前常用的淺層地震儀多為12道或24道。淺層地震儀第8頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三

淺震儀及其野外工作布置第9頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三二、野外觀測系統(tǒng)

在地震勘探現(xiàn)場采集中，為了壓制干擾波和確保對有效波進(jìn)行追蹤，激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)之間的排列及各排列的位置都應(yīng)保持一定的相對關(guān)系，這種激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)之間以及排列和排列之間的位置關(guān)系，稱之為觀測系統(tǒng)(fieldsetup,recordinggeometry)。不同的方法采取不同的觀測系統(tǒng)。一些相關(guān)術(shù)語道數(shù)：一般用N表示，每次放炮一般有48道，96道或更多。道間距：一般用△x表示，道距多為25-100m.放炮方式：一般分為中間放炮和端點(diǎn)放炮(單邊或雙邊)。最小偏移距（或偏移距）：緊挨震源的檢波器離開震源的距離，偏移距的長度為道間距的整數(shù)倍。最大炮檢距：一般用Xmax表示，它是指炮點(diǎn)到最遠(yuǎn)檢波點(diǎn)的距離。第10頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三測線類型圖1、折射波法觀測系統(tǒng)（1）測線類型通常的測線類型如圖所示。根據(jù)激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)之間的相對位置關(guān)系及排列關(guān)系，測線類型可分為縱測線、橫測線、側(cè)測線及弧形測線。幾種常用的觀測系統(tǒng)介紹第11頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三采用縱測線觀測時，根據(jù)激發(fā)點(diǎn)與接收點(diǎn)之間的組合關(guān)系，可分為單支時距曲線觀測系統(tǒng)、相遇時距曲線觀測系統(tǒng)、多重相遇時距曲線觀測系統(tǒng)以及追逐時距曲線觀測系統(tǒng)等。

定義震源到接收點(diǎn)的距離與地震波走時之間的關(guān)系曲線為時距曲線（time-distancecurve）。時距曲線是研究地震波運(yùn)動學(xué)(kinematic)特征的一種基本方法。時距曲線觀測系統(tǒng)則是根據(jù)地震波的時距曲線分布特征所設(shè)計的觀測系統(tǒng)。

在各種時距曲線觀測系統(tǒng)中，以相遇時距曲線觀測系統(tǒng)使用最為廣泛。第12頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三相遇時距曲線觀測系統(tǒng)多重相遇時距曲線觀測系統(tǒng)TT第13頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三2.反射波法觀測系統(tǒng)使用最多的是寬角范圍觀測系統(tǒng)與多次覆蓋觀測系統(tǒng)。寬角范圍觀測系統(tǒng)是將接收點(diǎn)布置在臨界點(diǎn)附近的范圍進(jìn)行觀測，因為在此范圍內(nèi)反射波的能量比較強(qiáng)，且可避開聲波和面波的干擾，尤其對弱反射界面其優(yōu)越性更加明顯。圖2.1.4同一界面的反射波振幅變化特征第14頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三

多次覆蓋觀測系統(tǒng)介紹水平疊加的概念：又稱共反射點(diǎn)疊加或共中心點(diǎn)疊加，就是把不同激發(fā)點(diǎn)、不同接收點(diǎn)上接收到的來自同一反射點(diǎn)的地震記錄進(jìn)行疊加，這樣可以壓制多次波和各種隨機(jī)干擾波，從而大大提高了信噪比和地震剖面的質(zhì)量，并且可以提取速度等重要參數(shù)。寬角范圍的觀測系統(tǒng)與多次覆蓋觀測系統(tǒng)結(jié)合使用是目前地震反射波法中使用最廣泛的觀測系統(tǒng)。共反射點(diǎn)示意圖

第15頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三D’DO64O58O412O316O220O124第16頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三

單邊激發(fā)6次覆蓋觀測系統(tǒng)多次覆蓋的具體作法介紹在該觀測系統(tǒng)中可用下式計算炮點(diǎn)的移動道數(shù)

N為一個排列的接收道數(shù)；

n是覆蓋次數(shù)；

d是激發(fā)點(diǎn)間距(炮間距)；

S是一個常數(shù)，單邊激發(fā)S=1，雙邊激發(fā)S=2；x是檢波距(道間距)。（雙邊激發(fā)多次覆蓋觀測系統(tǒng)，三維觀測系統(tǒng)）第17頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三單邊激發(fā)6次覆蓋觀測系統(tǒng)(N=24,υ=2)第18頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三例:觀測系統(tǒng):道間距25米,炮間距50米,每炮96道,共10炮,總道數(shù)960道,單邊放炮.(1)求覆蓋次數(shù).(2)測線長度不變,如何使覆蓋次數(shù)增加一倍答案(1)24(2)炮間距減小一半,或者雙邊放炮等.注意:為了保持測線長度,當(dāng)炮間距減小一半時,要適當(dāng)增加炮數(shù)第19頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三

除正確地選用震源、儀器和合理地布置觀測系統(tǒng)外，其它采集條件和工作參數(shù)的選擇也很重要。如測線的布置，覆蓋次數(shù)和道間距的確定以及儀器的增益、通頻帶和掃描時間等參數(shù)的選定等都會直接影響野外數(shù)據(jù)采集工作的質(zhì)量。因此，一個新工區(qū)在進(jìn)行正式工作之前，應(yīng)作一定的試驗研究工作，對區(qū)內(nèi)各種干擾波和有效波的分布特點(diǎn)進(jìn)行研究，分析各種波在時空域中的相對關(guān)系，以及它們在頻率和視速度方面的差異。三、影響數(shù)據(jù)采集的其它因素第20頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三增益

輸出信號與輸入信號的振幅之比(2）道間距

選擇道間距大小的總原則為：經(jīng)過處理后能在地震剖面的相鄰道上可靠地追蹤波的同一相位，并且不出現(xiàn)空間假頻（由離散序列所得到的頻譜與原始頻譜是不相等的,這種由連續(xù)信號離散化，導(dǎo)致離散前后頻譜發(fā)生變化的現(xiàn)象，就為假頻現(xiàn)象），根據(jù)采樣定理有：

實(shí)際工作中可由上式估算道間距的大小。為提高地震記錄的橫向分辨率，常采用小道距接收。

（3）偏移距

偏移距的大小直接影響了有意義的淺層反射波的覆蓋次數(shù)，若太大，就不能保證有參考作用或主要目的淺層反射波達(dá)到最低要求的覆蓋次數(shù)，甚至拿不到淺層記錄，此外還有可能造成波的振幅和相位的較大變化以及波場復(fù)雜化等諸多問題，所以偏移距一般要求盡可能小。然而偏移距太小，波場受震源干擾嚴(yán)重（破壞區(qū)，塑性帶,…）實(shí)際中，應(yīng)兼顧各種矛盾，選擇合適的偏移距。第21頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三兩層模型的各種波分布距離(米)（4）最佳時窗

反射波地震勘探中，為了有效地避開面波，聲波，直達(dá)波和折射波對有效反射波的干擾，可把接收地段選擇在盡可能不受或少受各種干擾波影響的地段，這種最佳接收地段又稱為“最佳時窗”.

在最佳時窗內(nèi)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，可見，最佳時窗的選擇關(guān)鍵在于選取接收排列的兩個端點(diǎn)，即選擇偏移距和最大炮檢距。一般情況下，可通過展開排列法觀測試驗確定，或根據(jù)經(jīng)驗確定，即最大炮檢距不應(yīng)大于主要目的層埋深的1-1.5倍.第22頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三近炮檢距>30米左右遠(yuǎn)炮檢距<30米左右第23頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三

淺震試驗記錄右圖為單次覆蓋的淺震試驗波形記錄,在該記錄上可以看到清晰的聲波、面波、直達(dá)波、反射波的同相軸(event)分布。從這張記錄上能較容易地識別出反射波，說明其工作條件良好，易于選定最佳接收窗口。反射波聲波面波第24頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三

中間放炮雙邊接收的淺振記錄

右圖所示為中間激發(fā)，兩側(cè)接收的淺震試驗記錄。該記錄深層情況比前一記錄要復(fù)雜些，但記錄中的聲波、直達(dá)波、反射波、等同相軸仍清晰可見，可作為設(shè)計數(shù)據(jù)采集條件的依據(jù)。反射波直達(dá)波聲波第25頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三第26頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三

當(dāng)勘探深度較淺，地震地質(zhì)條件比較單一的情況下，我們可以按最佳時窗技術(shù)去考慮觀測參數(shù)的設(shè)計等問題，當(dāng)勘探深度較大，地震地質(zhì)條件較復(fù)雜時，我們最好按組合檢波和多次覆蓋技術(shù)去考慮壓制干擾以及觀測參數(shù)選擇問題，因為此時，目的層深淺相差較大，很難選取甚至不可能選取最佳時窗。第27頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三第二節(jié)理論時距曲線

時距曲線:用數(shù)學(xué)方法描述地震勘探中地震波在地下傳播及在地面記錄時的時-空關(guān)系。

一、直達(dá)波理論時距曲線（time-distancecurve）

直達(dá)波是指地震波從震源出發(fā)，不經(jīng)任何反射，直接到達(dá)各檢波點(diǎn)的地震波。直達(dá)波的時距曲線是在x-t直角坐標(biāo)系中，把激發(fā)點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)，橫坐標(biāo)x表示沿線上各觀測點(diǎn)到激發(fā)點(diǎn)的距離，縱坐標(biāo)t表示直達(dá)波到達(dá)各觀測點(diǎn)的傳播時間。

地震波從O點(diǎn)出發(fā)，沿測線X傳播到任意點(diǎn)的旅行時間T為：T=X/V（2.2.1）

直達(dá)波時距曲線斜率的倒數(shù)為地表覆蓋層的波速第28頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三二、折射波理論時距曲線第29頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三截距時間(時距曲線的延長線與T軸的交點(diǎn))t0為：水平二層介質(zhì)折射波時距曲線斜率為:第30頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三可以看出：時距曲線的交點(diǎn)也就是折射波超過直達(dá)波的時間，在交點(diǎn)以內(nèi)，直達(dá)波先于折射波到達(dá)，在交點(diǎn)以外，折射波先于直達(dá)波到達(dá)；折射波的斜率比直達(dá)波的斜率小也就是說折射波到達(dá)的視速度比直達(dá)波到達(dá)的視速度大。

折射波時距曲線怎么使用呢？首先從直達(dá)波初至?xí)r間求解v1,由折射波時距曲線的斜率求v2(斜率從哪里來？)由地震記錄上讀t0,所以根據(jù)下面公式可以反演界面深度第31頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三（2）三層介質(zhì)V3>V2>V1，當(dāng)入射波在R2界面上的B點(diǎn)產(chǎn)生折射時，則入射射線在界面處必須滿足：和可導(dǎo)出水平三層介質(zhì)的時距曲線方程為：水平三層介質(zhì)折射波時距曲線第32頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三(3)多層介質(zhì)只要各層介質(zhì)的速度滿足：第i層界面上的折射波時距方程為：水平多層介質(zhì)折射波時距曲線第33頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三2.傾斜界面的折射波時距曲線在界面的下傾方向(O1點(diǎn)激發(fā),M1O2段接收,相當(dāng)于激發(fā)點(diǎn)O1為界面的下傾方向,)觀測，折射波到達(dá)地面接收點(diǎn)O2的走時為：從圖中幾何關(guān)系可知：傾斜界面折射波時距曲線第34頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三

將這些關(guān)系代入t下的表達(dá)式，可得如下時距曲線方程式：同理,若在O2激發(fā),波到達(dá)測線上傾方向任意點(diǎn)的時距曲線方程為： 第35頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三傾斜界面的折射波時

距曲線特征討論傾斜界面折射波時距曲線（1）上傾與下傾方向時距曲線斜率不同,其視速度不同,上傾方向視速度大于下傾方向的視速度。（2）上傾與下傾方向觀測到的初至區(qū)距離和盲區(qū)大小不同，在下傾方向接收時，初至區(qū)距離和盲區(qū)較小，截距時間也要小些。在上傾方向接收時，初至區(qū)距離和盲區(qū)要大些，截距時間也要大些。據(jù)此可以判斷界面的傾向。第36頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三（3）當(dāng)

i+90o時若在下傾方向接收，折射波射線將無法返回地面，這時盲區(qū)無限大。而在上傾方向接收，則入射角總是小于臨界角，無法形成折射波。

臨界角I與界面傾角的關(guān)系第37頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三（4）上傾與下傾方向觀測的視速度分別為：和（2.2.12）（a）i=V*（b）i<V*為負(fù)第38頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三（5）聯(lián)立（2.2.12）兩式可解得：若已知V1，則可根據(jù)相遇時距曲線的視速度求得傾角和臨界角以及V2（V2=V1/sini）。第39頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三3.變速層的折射波時距曲線（1）關(guān)于速度隨深度的變化規(guī)律A、速度隨深度增加而呈線性增加，即符合下列表達(dá)式：式中V0為表面一點(diǎn)的速度值，是一個和介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)。

B、介質(zhì)的波速呈現(xiàn)為隨深度的非線性變化，而線性關(guān)系只只是其中的一個特例。介質(zhì)的速度隨深度變化的更為一般的表達(dá)式為：式中當(dāng)n1，可認(rèn)為其變化是線性的。（2.2.16）第40頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三（2）潛射波的時距方程和時距曲線地震波在變速層中的傳播和在常數(shù)層中的傳播有不同的特點(diǎn)，把變速層中的折射波稱為潛射波。形成潛射波示意圖第41頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三潛射波的射線方程和旅行時方程分別為：（2.2.17）式中i0

和iZ

分別為起始點(diǎn)和深度z處的臨界角，若將（2.2.16）式及其導(dǎo)數(shù)代入(2.2.17)式可得時距曲線方程組為：（2.2.18）潛射波時距曲線第42頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三如果表層是速度隨深度增加的變速層，下部是水平均勻地層，這時在時距曲線圖上可以見到變速層的潛射波時距曲線和反映地層界面的折射波時距曲線的組合曲線（在V2>VZ的情況下），其形態(tài)如下圖所示。變速層下部具有均勻介質(zhì)時的折射波時距曲線

第43頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三4.隱伏層對折射波時距曲線的影響

隱伏層是指初至折射波法不能探測到的地層根據(jù)其產(chǎn)生的原因的不同可分為兩類.一類是層狀介質(zhì)中的低速夾層,由于折射波形成的條件必須是下部介質(zhì)的波速大于上覆介質(zhì)的波速,因此在低速夾層的上界面不可能產(chǎn)生折射波而成為隱伏層。另一類是在層狀介質(zhì)中各層的波速雖然是逐層遞增，符合折射波形成的條件，但下部介質(zhì)中某層的厚度很小，所形成的折射波不可能出現(xiàn)在初至區(qū)，而是隱藏在續(xù)至區(qū)中難以識別，這種薄層也稱為隱伏層。此外，還有介紹一下有關(guān)“屏蔽層”的概念?，F(xiàn)分別討論如下。第44頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三V2V3三層層狀介質(zhì)中含低速夾層的折射波時距曲線（1）層狀介質(zhì)中的低速夾層：會把從時距曲線上求得的速度v3誤作為v2來求界面深度第45頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三低速層的速度越小,或厚度越大時,影響也越大,產(chǎn)生的相對誤差可達(dá)50%以上第46頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三（2）層狀介質(zhì)中的隱伏“薄層”所謂“薄層”，就是指各層速度的分布滿足V1<V2<V3<……<Vn的關(guān)系,但其中某層的厚度不大,使得它所產(chǎn)生的折射波不能在初至區(qū)出現(xiàn).仍以三層介質(zhì)為例進(jìn)行討論。三層介質(zhì)中各種不同h2的時距曲線第47頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三5.透鏡體和尖滅層對折射

波時距曲線的影響存在低速透鏡體的時距曲線存在間斷低速層的時距曲線第48頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三6.直立構(gòu)造對折射波

時距曲線的影響垂直分界面上正、反折射波時距曲線第49頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三直立階梯構(gòu)造的正、反向折射波時距曲線斷層等構(gòu)造形成一個階梯式的界面的情形：第50頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三三、反射波理論時距曲線1.水平界面的反射波時距曲線反射波的時距曲線方程為：上式可化為雙曲線方程:水平二層介質(zhì)的反射波時距曲線虛震源原理第51頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三to:自激自收時間;零炮檢距時間;零偏旅行時當(dāng)x=0時將to代入時距曲線方程得：正常時差:任一接收點(diǎn)的反射波傳播時間tx與它的t0時間之差，稱為正常時差Δtn正常時差校正：從各接收點(diǎn)的時間減去相應(yīng)的正常時差，則各點(diǎn)都變成了t0時間,即稱這種時間上的校正，為正常時差校正，即NMO第52頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三

根據(jù)反射波時距曲線方程可求得其斜率的倒數(shù)（即視速度）為：

從該式可以看出，在震源點(diǎn)附近，視速度趨于無窮大.在離震源較遠(yuǎn)處，視速度趨于真速度V1(即直達(dá)波),曲線較陡。反射界面越深，視速度越大，時距曲線越平緩。視速度的變化是由于反射波到達(dá)各觀測點(diǎn)的入射角不同引起的。淺,陡深,平緩交叉點(diǎn)偏移距太大,第一、二層相互干擾第53頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三反射波折射波三類曲線的關(guān)系:直達(dá)波時距曲線是反射波時距曲線的漸近線折射波時距曲線與反射波時距曲線相切直達(dá)波時距曲線與折射波時距曲線相交,交點(diǎn)為折射波超前直達(dá)波的時間折射波的交叉時(截距時間),永遠(yuǎn)大于反射波的零偏旅行時三類曲線的關(guān)系第54頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三2.傾斜界面的反射波時距曲線

傾斜界面反射波時距曲線第55頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三由時距曲線方程可得傾斜界面的反射波時距曲線的極小點(diǎn)坐標(biāo)：式中角可正可負(fù)，決定于測線的坐標(biāo)方向與界面傾斜的相對關(guān)系，當(dāng)X軸指向反射界面的上升方向取正號，反之為負(fù)。在X=0時，可以得到反射波返回震源的旅行時：上式是反射波法求界面深度的基礎(chǔ)。第56頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三利用傾角時差可求得界面的傾角求的方法是根據(jù)震源兩邊等距的兩個觀測點(diǎn)s1,s2的旅行時間差td：td

稱為傾角時差,如果兩個測點(diǎn)之間距2x寫成x，則有：將時距曲線方程（2.2.27）式作二項式展開，并略去高次項，可得注意，用S1,S2的反射波旅行時相減時，因為兩點(diǎn)炮檢距相同，有ts1=t0+Δt,ts2=t0+Δt，所以相減后，正常時差抵消了，剩下的就是這兩點(diǎn)之間的傾角時差。第57頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三水平多層介質(zhì)的反射波時距曲線水平多層介質(zhì)的反射波時距曲線仍為雙曲線。其時距方程式為:式中:3.多層介質(zhì)的反射波時距曲線均方根速度第58頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三速度術(shù)語及速度分析第59頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三第60頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三例:已知模型如下圖所示，求平均速度及均方根速度解:第61頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三4.斷層和彎曲界面的反射波時距曲線（1）斷層附近的反射波時距曲線特征

（2）彎曲界面的反射波時距曲線

斷層附近的反射波時距曲線反射波時距曲線與反射界面曲率的關(guān)系第62頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三5.繞射波時距曲線地層介質(zhì)中可能的繞射點(diǎn)：斷層的棱角點(diǎn)、地層尖滅點(diǎn)、不整合面的突起點(diǎn)或侵入體邊緣等巖石物性顯著變化的地方。波的旅行時繞射波的走時由兩部分組成：（1）入射波到達(dá)A點(diǎn)所需時間（2）繞射波從A點(diǎn)到達(dá)D點(diǎn)所需時間繞射波傳播的總時間t為：繞射波及其時距曲線曲線的極小點(diǎn)在繞射點(diǎn)到地面的投影點(diǎn)位置，根據(jù)這一規(guī)律可以確定繞射點(diǎn)的位置第63頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)資料處理及解釋一、折射波的資料處理和解釋（1）地震記錄進(jìn)行波的對比分析，從中識別并提取有效波的初至?xí)r間、繪制相應(yīng)的時距曲線；（2）選取相應(yīng)的方法進(jìn)行解釋工作。定性解釋(qualitativeinterpretation)：定性解釋主要是根據(jù)已知的地質(zhì)情況和時距曲線特征，判別地下折射界面的數(shù)量及其大致產(chǎn)狀，是否有斷層或其它局部地質(zhì)體存在等，為選定定量解釋方法提供依據(jù)。定量(quantitative)解釋：定量解釋則是根據(jù)定性解釋的結(jié)果選用相應(yīng)的數(shù)學(xué)方法或作圖方法求取各折射面的埋深和形態(tài)參數(shù)。定性與定量解釋是一相互交替和重復(fù)的過程。根據(jù)最終的解釋結(jié)果構(gòu)制推斷地質(zhì)圖等成果圖件，并編寫成果報告。

1.折射波資料處理解釋系統(tǒng)

介紹

第64頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三

折射波法資料處理解釋系統(tǒng)流程框圖第65頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三均衡道內(nèi)均衡道內(nèi)均衡是將記錄道內(nèi)的振幅能量進(jìn)行動態(tài)平衡，以利于顯示和后續(xù)處理。基本思想是將一道記錄的振幅值在不同時間段內(nèi)乘以不同的權(quán)系數(shù)，能量強(qiáng)的時間段上權(quán)系數(shù)小，能量弱的時間段上權(quán)系數(shù)大。結(jié)果，強(qiáng)波與弱波之間的能量相對差異會大為減少最終控制在一定的動態(tài)范圍內(nèi)。道間均衡

道間均衡是解決道與道之間能量不均衡的問題。其處理的思想與道內(nèi)均衡一樣，也是按不同權(quán)系數(shù)進(jìn)行加權(quán)，能量強(qiáng)的道加權(quán)系數(shù)小，能量弱的道加權(quán)系數(shù)大第66頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三t0

法求折射界面示意圖2.t0差數(shù)時距曲線法求折射界面

方法原理：剖面上任取一點(diǎn)D，則在兩條時距曲線上可分別得到其對應(yīng)的走時t1

和t2（2.3.1）定義互換時為T：(2.3.2)ab第67頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三若自D點(diǎn)作BC的垂直平分線DM（DM即為該點(diǎn)的深度h）于是有：(2.3.3)第68頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三將公式(2.3.1)中t1

和t2相加，并減去(2.3.2)式，再將(2.3.3)式代入后可得：上式便是任意點(diǎn)D的t0

值公式，由此可得出D點(diǎn)的折射界面法線深度h為：(2.3.5)（2.3.4)第69頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三(2.3.5)令則上式可寫為：（2.3.6）第70頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三根據(jù)（2.3.6）式，只要從相遇時距曲線上分別求出各觀測點(diǎn)的t0和K值，就能求出各點(diǎn)的界面深度h（1）、繪制t0曲線 （2）、確定K值關(guān)于K值的求?。焊鶕?jù)斯奈爾定律可將K值表達(dá)式寫成下列形式（2.3.7）第71頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三為此引出差數(shù)時距曲線方程，并以（x）表示令（x）=t1–t2+T

(2.3.8)對上式求導(dǎo)，可得:(2.3.9)上式右邊的兩項時間對距離的導(dǎo)數(shù)分別為上傾和下傾方向時距曲線的斜率（即視速度的倒數(shù)）。根據(jù)視速度表達(dá)式（2.2.12）式可得：（2.3.10）將（2.3.10）代入（2.3.9）式，經(jīng)變換可得:(2.3.11)第72頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三于是可求得波速V2為:(2.3.12)

當(dāng)折射界面傾角小于15°時,可寫成近似式:(2.3.13)因此，只要根據(jù)（2.3.8）式在相遇時距曲線圖上構(gòu)制（x）曲線，并求取其斜率的倒數(shù)x/(x)，則根據(jù)（2.3.13）式得出波速V2進(jìn)而從（2.3.7）式中求得K值。第73頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三

t0(x)=t1+t2-T=t1-△t（x）=t1–t2+T=t1+△t如何構(gòu)制（x）曲線？由t0(x)及（x）的表達(dá)式得:由此可知:t0(x)與（x）曲線關(guān)于t1

對稱。第74頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三知道K值和各觀測點(diǎn)的值t0之后，則可根據(jù)(2.3.6)求出各點(diǎn)的界面深度h。然后，以各觀測點(diǎn)為圓心，以其對應(yīng)的h為半徑畫弧，可得出上左中所示的一系列圓弧,圓弧的公切線即為折射界面.第75頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三實(shí)測折射波時距曲線及其解釋結(jié)果應(yīng)用實(shí)例介紹：第76頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三二、淺層反射波資料的處理和解釋淺層反射波資料的處理系統(tǒng)介紹（1）數(shù)據(jù)資料的輸入和顯示；（2）切除：頂部切除，底部切除；（3）靜校正；（4）頻譜分析；（5）抽道集、動校正和水平疊加；（6）速度分析；（7）數(shù)值濾波；（8）偏移處理；（9）時深轉(zhuǎn)換。

第77頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三中間放炮雙邊接收(共激發(fā)點(diǎn))的地震記錄第78頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三淺層反射資料處理系統(tǒng)一般流程圖將整個剖面的地震記錄依次逐個輸入計算機(jī)，并將數(shù)據(jù)的格式和順序轉(zhuǎn)換成和處理系統(tǒng)所要求的格式相一致，才能進(jìn)行其它各項處理。在輸入地震記錄以后，還應(yīng)在微機(jī)屏幕上將其圖形顯示出來，以檢查記錄質(zhì)量，并給處理方法提供依據(jù)。對記錄中一些干擾嚴(yán)重或無意義的記錄段，以及工作不正常的地震道，都應(yīng)進(jìn)行切除（數(shù)值充零），以減小干擾，提高資料處理質(zhì)量。第79頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三淺層反射資料處理系統(tǒng)一般流程圖靜校正：當(dāng)?shù)匦纹鸱^大，各接收點(diǎn)和激發(fā)點(diǎn)不在同一水平面上或者表層介質(zhì)速度變化較大時，都將引起地震波走時的“超前”或“滯后”，嚴(yán)重地影響地震資料的處理和解釋的準(zhǔn)確性。因此，必須對地形起伏和表層速度變化引起的時差進(jìn)行校正。頻譜分析：用快速傅氏變換（FFT）的數(shù)學(xué)方法將時間域地震記錄變換成頻率域的函數(shù)。其中振幅隨頻率而變化的函數(shù)稱之為振幅譜，相位隨頻率變化變化的函數(shù)稱為相位譜，這一變換過程則稱之為頻譜分析抽道集:由圖2.1.6所示的多次覆蓋觀測系統(tǒng)可知，現(xiàn)場采集的資料是共激發(fā)點(diǎn)的地震記錄，而共反射點(diǎn)的記錄是分散在各不同的地震記錄，不便于進(jìn)行動校正和水平疊加。為此，必須先將各共反射點(diǎn)的記錄道從共激發(fā)點(diǎn)的記錄中逐一的抽出來并按一定的順序構(gòu)成新的共反射點(diǎn)道集（又稱CDP道集）。第80頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三淺層反射資料處理系統(tǒng)一般流程圖將各共反射點(diǎn)的記錄道從共激發(fā)點(diǎn)的地震記錄道中逐一抽出來并按一定順序構(gòu)成新的共反射點(diǎn)道集（又稱CDP道集）。用快速富氏變換（FFT）的數(shù)學(xué)方法將時間域的的地震記錄變換成頻率域的函數(shù)。其中振幅隨頻率變化的函數(shù)稱之為振幅譜，相位隨頻率變化的函數(shù)稱為相位譜，該變換過程稱為頻譜分析。數(shù)值濾波：是突出有效波，壓制干擾波的重要手段之一。數(shù)值濾波可分為頻率域濾波、時間域濾波、波數(shù)域濾波、空間域濾波；一維濾波二維濾波（時空域、或頻率-波數(shù)域進(jìn)行）；高通濾波、低通濾波、帶通濾波等。視速度濾波它是根據(jù)反射波和干擾波速度不同，來去除干擾波突出有效波的。由于視速度所以它又稱為(f,k*)濾波，簡稱(f,k)濾波。第81頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三多次覆蓋觀測系統(tǒng)示意圖第82頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三(1)共反射點(diǎn)道集與共激發(fā)

點(diǎn)道集及其時距曲線共反射點(diǎn)的時距曲線方程為：共反射點(diǎn)道集及其時距曲線圖上式與第二節(jié)所學(xué)的反射波理論時距曲線具有相同的形式，但兩者的含意完全不同，第二節(jié)所學(xué)的可以認(rèn)為是CSP（共炮點(diǎn)）道集時距曲線，而此處的是CDP（共反射點(diǎn)）道集第83頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三(2)動校正與水平疊加

在中心點(diǎn)自激自收的記錄道通常也稱為零偏移距的地震記錄。將CDP道集中各不同偏移距的記錄變換成零偏移距記錄的處理稱之為動校正（或正常時差校正normalmoveoutcorrection），其疊加處理又稱水平疊加。動校正和水平疊加示意圖第84頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三(3)速度分析雙曲線旅行時方程在t2-x2平面上的顯示速度分析的過程其實(shí)就是找最佳動校正速度的過程a.常規(guī)速度分析是建立在雙曲線假設(shè)的基礎(chǔ)上的。雙曲線旅行時方程在t2-x2平面上是線性的，t為雙程旅行時，x為炮檢偏移距。在給定的反射面上零偏移距時間和疊加速度，可由平面上最佳擬合旅行時拾取的直線估算得到。第85頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三b.第二種估算NMO速度的方法，是對一個CMP道集用某一范圍的常速值進(jìn)行不同的NMO校正，然后把每次得到的圖像并排顯示，把隨偏移距變化的時間同相軸拉平效果最好的速度選擇為NMO速度。也可以在直線的一段上用一系列的常速值進(jìn)行疊加，不同的速度，疊加成不同的疊加圖像，稱為常速疊加（CVS）圖像。從CVS圖像中取出獲得最理想疊加的速度為疊加速度。（a）NMO速度為2264m/s的單個同相軸CMP集；（b）用合適的NMO速度得到的動校道集；（c）采用的速度過低（2000m/s），得到的校正過頭；（d）采用的速度過高（2500m/s），得到的校正不足第86頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三c.第三種常用的速度分析技術(shù)，它是建立在速度譜計算上的（Taner和Koehler，1969）。對某一給定的回聲時間t0，按一定的速度步長計算反射波時距曲線（雙曲線），據(jù)此曲線在共炮點(diǎn)道集或共中心點(diǎn)道集各道上取值并疊加，計算疊加振幅。若某個速度所對應(yīng)的曲線正好與該t0時刻的反射波同相軸一致，則疊加時會同相疊加，疊加振幅值為極大。因此，通過檢索所有計算出的疊加振幅值，找出最大值所對應(yīng)的速度即為此t0時刻的速度。a-CMP道集；由該CMP道集計算的速度譜的兩種顯示方式：b-并列曲線圖C-等值線圖

第87頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三(4)偏移(migration)與偏移處理水平疊加剖面是進(jìn)行地質(zhì)解釋使用最大量、最廣泛的基礎(chǔ)資料。一般來說，它可以大致反映地下構(gòu)造形態(tài)，但是水平疊加剖面也存在許多問題。a.在界面傾斜情況下，我們按共中心點(diǎn)關(guān)系進(jìn)行抽道集，動校正，水平疊加。實(shí)際上是共中心點(diǎn)疊加而不是真正的共反射點(diǎn)疊加。這會降低橫向分辨能力。同時，水平疊加剖面上也有在繞射波沒有收斂，干涉帶沒有分解，回轉(zhuǎn)波沒有歸位等問題。b.疊加剖面總是把界面上反射點(diǎn)的位置顯示在地面共中心點(diǎn)下方的鉛垂線上，當(dāng)?shù)貙铀綍r這種顯示方式是與實(shí)際情況符合的，但當(dāng)?shù)貙觾A斜時，反射點(diǎn)位置就偏離了共中心點(diǎn)下方的鉛垂線，對單次覆蓋剖面也存在這樣的問題，即界面傾斜時，反射點(diǎn)并不位于炮-檢中點(diǎn)的正下方.因此，在水平疊加時間剖面上顯示出來的反射點(diǎn)位置是沿地層下傾方向偏離了反射點(diǎn)的真實(shí)位置的，這種現(xiàn)象稱為偏移。地震剖面的偏移歸位，就是把水平疊加剖面上偏移了的反射層，進(jìn)行反偏移，使地層的真實(shí)位置形態(tài)得到恢復(fù)，現(xiàn)在常常把這一工作也稱為偏移。目前大量偏移方法是針對第二個問題進(jìn)行的，即利用已經(jīng)得到的水平疊加剖面資料作為原始資料進(jìn)行各種偏移處理。因為所用資料已進(jìn)行了共中心點(diǎn)疊加，所以第1個問題已經(jīng)存在，而且不能解決，這種辦法稱為疊后偏移。另一種辦法是從最原始的野外資料開始，進(jìn)行真正的偏移疊加，它有可能解決1,2兩種問題，這種做法稱為疊前偏移，但工作量比疊后偏移大得多。第88頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三

偏移處理的效果（1）偏移前的水平疊加剖面，（2）偏移剖面偏移處理效果示意圖傾斜界面的偏移失真第89頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三(5)時深轉(zhuǎn)換

水平疊加剖面，以及偏移等都是以時間為縱軸繪制的，只能起到一些參考作用，實(shí)際應(yīng)用的時候必須用到深度剖面，這個問題在下面再詳述，對于不同的測線與地面，以及界面的關(guān)系，有多種計算方法。第90頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三2.淺層反射波法資料的解釋（1）時間剖面的表示形式地震時間剖面實(shí)例第91頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三（2）反射波的對比和識別

在時間剖面上一般反射層位表現(xiàn)為同相軸的形式。同相軸:地震記錄上各道振動相位相同的極值（俗稱波峰或波谷）的連線稱為同相軸。在解釋地震勘探資料時，常常根據(jù)地震記錄上有規(guī)律地出現(xiàn)的形狀相似的振動畫出不同的同相軸，它們表示不同層次的地震波。一、波的對比強(qiáng)振幅特性

由于野外采集和室內(nèi)處理已采取了許多增強(qiáng)信噪比的措施，所以有效波的能量一般都大于干擾波的能量，反射波以較強(qiáng)的振幅出現(xiàn)。b.波形相似性和同相性

由于震源所激發(fā)的振動子波是基本相同的，同一界面反射波傳播的路徑基本相近，傳播過程中所經(jīng)受的地層吸收特征也是相近的，所以同一反射界面的反射波在相鄰地震道上的波形相似，包括周期，振幅包絡(luò)形狀等。地震時間剖面實(shí)例第92頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三二、多次波和特殊波的識別

特殊波是指斷面波，繞射波和回轉(zhuǎn)波。這們在特定的地質(zhì)條件下產(chǎn)生，識別這些波，有助于對剖面進(jìn)行地質(zhì)解釋。多次波

與繞射波，斷面波不一樣，不能用于研究復(fù)雜的地質(zhì)現(xiàn)象，還有可能造成地質(zhì)假象.b.斷面波斷面波

當(dāng)斷層的斷距較大，斷層面兩側(cè)的巖層波阻抗有明顯差別時，而且斷面又比較光滑時（不光滑散射），斷層面本身就形成一個反射界面，在這種斷層面上產(chǎn)生的波就稱為斷面波。

斷面波也是一種反射波，斷面波的同相軸也較陡。

如果有斷層，有的情況會出現(xiàn)，反射—繞射—斷面波—繞射的波動圖象。第93頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三直立斷層模型的繞射波同相軸實(shí)際地震剖面上斷點(diǎn)的繞射波c.繞射波

水平疊加時間剖面上的幾何形態(tài)為雙曲線，（反射波沒處理時也是雙曲線，但是處理后，呈水平或其它界面相關(guān)的形態(tài)）.

繞射波在繞射點(diǎn)能量最強(qiáng)，然后向兩側(cè)變?nèi)酰穹膹?qiáng)弱還決定于繞射點(diǎn)兩側(cè)巖性的差異，差異大振幅強(qiáng)，反之則弱，另外決定于接收點(diǎn)與繞射點(diǎn)的相對位置，接收點(diǎn)在繞射點(diǎn)的正上方，能量強(qiáng)，接收點(diǎn)遠(yuǎn)離繞射點(diǎn)，能量則弱。

斷點(diǎn)產(chǎn)生的繞射波，內(nèi)半支部分因為有反射存在，所以被強(qiáng)的反射波淹沒，記錄上不明顯，而外半支表現(xiàn)明顯。第94頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三

回轉(zhuǎn)波在凹界面產(chǎn)生.

回轉(zhuǎn)波的特點(diǎn)：

1.只在水平疊加剖面上，或共炮點(diǎn)記錄上可以看到，偏移疊加剖面上看不到回轉(zhuǎn)波.2.在剖面上主要表現(xiàn)為蝴蝶結(jié)狀同相軸交叉。

3.凹曲界面的曲率越大，深度越大，回轉(zhuǎn)波范圍越大.4.回轉(zhuǎn)波的能量分布：在凹曲界面段產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)波能量與同深度水平界面正常反射波能量大體相當(dāng)d.回轉(zhuǎn)波的形成及其特點(diǎn)第95頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三正演模型正演模擬結(jié)果實(shí)際地震記錄實(shí)際地震記錄及偏移處理結(jié)果第96頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三（3）時間剖面的地質(zhì)解釋一、地層標(biāo)準(zhǔn)層的確定及追蹤地震標(biāo)準(zhǔn)層指的是能量較強(qiáng)，能大面積連續(xù)穩(wěn)定追蹤的地震波，它具有較明顯的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的特征，它與所要勘探的地層有密切的關(guān)系，或者就是勘探目的層。地層標(biāo)準(zhǔn)層主要是結(jié)合已有地質(zhì)資料或鉆孔資料，跟地震時間剖面對照，找到對應(yīng)位置的反射波同相軸，作為全區(qū)解釋中進(jìn)行對比的標(biāo)準(zhǔn)層。第97頁，講稿共109頁，2023年5月2日，星期三二、斷層的識別反射波同相軸錯位，根據(jù)斷層規(guī)模不同可表現(xiàn)為反射層的錯斷和波組波系的錯位，但在斷層兩側(cè)波組關(guān)系穩(wěn)定，波組特征清楚，這一般是中、小型斷層的反映，其特點(diǎn)是斷距不大，延伸較短，破碎帶較窄。反射波同相軸突然增減或消失，波組間隔突然變化。這往往是基底大斷層的反映。這種斷層多為長期活動，上升盤的基底長期地大幅度地抬起，遭受侵蝕，其上部沉積很少，甚至未接受沉積，造成地層變薄或缺失，因而在地震剖面上使上升盤的同相軸減少、變淺甚至缺失。相反在下降盤由于不斷地大幅度地下降，往往形成沉降中心，沉積了較厚較全的地層，因而在剖面上反射同相軸明顯增多，反射波齊全。在巖體侵入部