時(shí)距平面圖定義第1頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月工作中：作輔助測線布置，解決一些特殊問題（如探測洞穴、古墓、古河床等），彌補(bǔ)縱測線的不足。二、測線布置形式1.接收點(diǎn)、激發(fā)點(diǎn)在同一直線上。工作中：多使用縱測線。處理、分析、解釋方便。2.非縱測線

幾種測線形式接收、激發(fā)點(diǎn)不在同一測線上。非縱測線：橫測線、側(cè)測線、弧形測線。第二節(jié)觀測系統(tǒng)一、觀測系統(tǒng)的概念定義：激發(fā)點(diǎn)與接收地段的相對位置關(guān)系。一般以縱測線觀測為主。第2頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月1.道間距定義：相鄰兩道檢波器的間距，用△X表示。工作中：調(diào)查目的不同，△X不一樣。一般，道間距小，測量精度高，綜合確定。淺折：5m，10m；淺反：2～5m。有時(shí)為求準(zhǔn)表層速度：震源附近加密點(diǎn)，構(gòu)成不等間距排列。2.排列長度顯然，道間距大，排列長度大，工作效率高。不宜太大，相位追蹤對比困難，遠(yuǎn)處能量衰減大。3.偏移距定義：炮點(diǎn)離最近一個(gè)檢波器的距離，用X1表示。工作中：端點(diǎn)不設(shè)檢波器。一般為道間距的整數(shù)倍。4.最大炮檢距整理發(fā)布第3頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月定義：離開炮點(diǎn)最遠(yuǎn)的檢波點(diǎn)與炮點(diǎn)的距離，用Xmax表示。與探測深度有密切關(guān)系。折射：目的層深度的5～7倍；反射：目的層深度的0.7～1.5倍。二、觀測系統(tǒng)的圖示方法1.時(shí)距平面圖定義：用時(shí)距曲線的方式表示激發(fā)點(diǎn)與其對應(yīng)地段之間的關(guān)系。O1激發(fā)，O1O2接收，時(shí)距曲線t01Tˊ，對應(yīng)反射界面R1R2。O2激發(fā)，O1O2接收，時(shí)距曲線t02T，對應(yīng)反射界面R2R3。兩次激發(fā)，得連續(xù)反射界面段R1R3。第4頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月把激發(fā)點(diǎn)和排列向一個(gè)方向移動(dòng)，重復(fù)以上工作，得一連續(xù)長反射界面。圖中，T=Tˊ（互換時(shí)間）。觀測系統(tǒng)圖示2.綜合平面圖如圖(b)示。O1激發(fā)，O1O2接收，用O1A表示，O1A在測線上投影O1A1對應(yīng)反射界面R1R2；第5頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月O2激發(fā)，O1O2接收，用O2A表示，相應(yīng)反射界面為R2R3。兩次激發(fā)，得連續(xù)反射界面段R1R3。折射法：多用時(shí)距平面圖表示。反射法：多用綜合平面圖表示。形式簡單，直觀地表示了炮點(diǎn)和排列之間的關(guān)系。三、反射波法觀測系統(tǒng)1.單次覆蓋簡單連續(xù)觀測系統(tǒng)圖5.4(a)所示，O1、O2…O5是激發(fā)點(diǎn)，A、B、C、D表示互換點(diǎn)，實(shí)線段O1A、AO2、O2B…等在水平直線上的投影正好連續(xù)單次地覆蓋了整條測線。這種觀測系統(tǒng)，可連續(xù)勘探整條測線以下反射界面，所得地震剖面為單次剖面。由于在排列兩端分別激發(fā)，又稱雙邊激發(fā)觀測系統(tǒng)。圖5.3示即此觀測系統(tǒng)。第6頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月如固定在排列一端激發(fā)，每激發(fā)一次，排列沿測線方向移動(dòng)一次（半個(gè)排列長度），稱單邊激發(fā)觀測系統(tǒng)。如圖所示。簡單連續(xù)觀測系統(tǒng)(a)雙邊激發(fā)(b)單邊激發(fā)2.單次覆蓋間隔連續(xù)觀測系統(tǒng)定義：炮點(diǎn)離接收點(diǎn)一定距離激發(fā)。避開震源附近面波和聲波的強(qiáng)干擾，又稱偏移觀測系統(tǒng)。如圖所示。3.多次覆蓋觀測系統(tǒng)間隔連續(xù)觀測系統(tǒng)第7頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月O2激發(fā)，O1O2接收，用斜線段O2A表示，對R2R3進(jìn)行了一次觀測，叫單次覆蓋；O1激發(fā)，又在O2O3接收，用斜線段AB表示，又對R2R3進(jìn)行了一次觀測，叫二次覆蓋。同理，可對R2R3段進(jìn)行更多次覆蓋。多次覆蓋觀測系統(tǒng)：對整條反射界面進(jìn)行多次覆蓋的系統(tǒng)。多次覆蓋技術(shù)：壓制多次反射波之類的特殊干擾波，以提高地震記錄的信噪比。四、折射波法觀測系統(tǒng)1.單邊觀測系統(tǒng)定義：在炮點(diǎn)一方接收的觀測系統(tǒng)。適應(yīng)折射界面較淺的情況。折射波法規(guī)測系統(tǒng)第8頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月單邊觀測系統(tǒng)(b)相遇系統(tǒng)(c)追逐系統(tǒng)(d)相遇追逐系統(tǒng)(e)雙重相遇追逐系統(tǒng)2.相遇觀測系統(tǒng)

定義：兩個(gè)單邊時(shí)距曲線組成的觀測系統(tǒng)。時(shí)距曲線存在互換關(guān)系。在討論傾斜界面折射波時(shí)距曲線時(shí)已提及過。3.追逐觀測系統(tǒng)主要作用：界面彎曲，判斷波有無穿透；斷層，判斷是否繞射。在前面已討論過。4.相遇追逐觀測系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：利用追逐時(shí)距曲線的平行性延長解釋區(qū)間，判定有無穿透，較準(zhǔn)確確定時(shí)深轉(zhuǎn)換波速。工作中常采用。5.雙重相遇追逐觀測系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：既利用O3兩側(cè)交點(diǎn)求出二個(gè)Ve值來控制Ve的橫向變化，又利用大小排列的二組t0值相互對比提高解釋精度。且具(d)種觀測系統(tǒng)的優(yōu)。工作中較常采用，山谷、山脊分段觀測。第9頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)地震波的激發(fā)和接收一、地震波的激發(fā)1.地震勘探對激發(fā)條件的基本要求激發(fā)條件：影響地震記錄好壞的第一因素，得到好的有效波的基礎(chǔ)條件。(1)有一定能量，保證獲得勘探目的層的反射；(2)有效波能量強(qiáng)，干擾波相對微弱，有較高的信噪比；(3)頻帶較寬，盡可能接近δ脈沖（尖脈沖），以利提高分辯率；(4)同點(diǎn)激發(fā)，地震記錄重復(fù)性好。2.震源類型兩類：炸藥震源，非炸藥震源。(1)炸藥震源淺震中，普遍使用的震源，炸藥激發(fā)產(chǎn)生的地震波頻譜寬、能量強(qiáng)、高頻成為豐富。炸藥激發(fā)產(chǎn)生的地震波主頻f與藥量Q的關(guān)系：第10頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月藥量對頻率成分的影響上式可見，藥量越大，激發(fā)產(chǎn)生的頻率越低。圖5.7表示不同藥量在相同炮點(diǎn)和激發(fā)深度處，同一接收排列接收到的信號(hào)頻譜（1lb=0.454kg）。結(jié)論：在保證獲得勘探目的層反射前提下，盡量小藥量激發(fā)，以獲得高頻的地震波。淺震：常用幾十克到上千克的小藥量或雷管激發(fā)。激發(fā)方式：地面爆炸，淺井爆炸。淺井爆炸：井深0.7～1米，藥包放在井中并將土回填埋實(shí)，促使能量向下傳播，壓制干擾波（面波、聲波等）。如下圖所示。第11頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月錘擊置于地面的鋼板，18磅或24磅。地表結(jié)構(gòu)：潮濕密實(shí)地面效果好，干燥松軟地面效果較差。優(yōu)點(diǎn)：可多次激發(fā)，重復(fù)性好（保持鋼板與地面的耦合好），信號(hào)增強(qiáng)。缺點(diǎn)：頻譜低于炸藥震源，能量有限，不適合深層。②高頻震源槍用震源彈射入淺孔(充水或潮濕的孔)，爆炸激發(fā)地震波。優(yōu)點(diǎn)：定向發(fā)射，利于能量向下傳播；高頻成分豐富，利于高分辯率勘探。③電火花和空氣槍震源多用于水上勘探。電火花震源：利用電容器儲(chǔ)存高壓電能，在一瞬間通過水介質(zhì)釋放，在水中產(chǎn)生壓力作用于大地而形成地震波?？諝鈽屨鹪矗簩嚎s空氣在短暫瞬間釋放于水中，從而產(chǎn)生地震波。特點(diǎn)：兩種震源都安全，無環(huán)境污染，高頻成分豐富，能量可調(diào)。價(jià)格較貴。第12頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月以上幾種震源，當(dāng)目的層深度H：H＜50m，錘擊、小炸藥量；H＝50～100m，小炸藥量、高頻震源槍；H＝50～1000m，電火花、高能炸藥。二、地震波的接收1.地震勘探對接收條件的基本要求(1)有效波突出，并有明顯特征；(2)有效波層次分明，波間關(guān)系清楚，尤其是目的層反射應(yīng)明顯；(3)干擾波少，強(qiáng)度弱，并易于分辨。2.檢波器的頻率特性高頻檢波器：高頻響應(yīng)好，低頻響應(yīng)差。如圖5.9所示。圖5.9大地衰減和檢波器特性曲線第13頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月①大地濾波衰減曲線；②檢波器頻率響應(yīng)曲線；③檢波器＋大地特性。高、低頻信號(hào)的輸出基本均一。由于高頻檢波器對低頻強(qiáng)振幅信號(hào)進(jìn)行了衰減，從而避免了地震勘探儀器前置放大器處于飽和狀態(tài)。3.檢波器的方向特性檢波器最靈敏方向，應(yīng)與波的振動(dòng)方向一致，所接收到的信號(hào)最強(qiáng)。接收縱波：檢波器最靈敏方向?qū)?zhǔn)波的傳播方向；接收橫波：檢波器最靈敏方向垂直于傳播方向。4.檢波器與大地耦合耦合取決于：檢波器重量，檢波器與地面的有效接觸面積，地面振動(dòng)幅度，地表彈性模量。因此，檢波器應(yīng)埋直、埋深，土層應(yīng)潮濕、致密。第14頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月對基巖、水泥地：石膏等固結(jié)。對泥水：加長尾錐。圖5.11(a)：△t≤Ta/2，可辨認(rèn)有效波的相同相位。圖5.11(b)：△t＞Ta/2，易造成相位對比錯(cuò)誤。5.道間距△X的選擇△X選擇原則：各道間相位關(guān)系清楚，同時(shí)軸明顯。第15頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月考慮到有效波的視速度，常把道間距的最大限度定為對于深層：反射波Va大，△X大；

圖5.11道間距△X的選擇第四節(jié)有效波和干擾波一、有效波和干擾波的定義有效波：在地震勘探中用來解決地質(zhì)任務(wù)的波。對于淺層：反射波Va小，△X小。而Va折＞Va反，△X折＞△X反。因此，很多情況下，反射波法的道間距應(yīng)小于折射波法的道間距。第16頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月干擾波：對有效波起干擾和破壞作用的波。有效波和干擾波只是一種相對的概念，可相互轉(zhuǎn)化。干擾波：震源干擾波，外界干擾波。為解決地質(zhì)任務(wù)，應(yīng)設(shè)法突出有效波，躲開、壓制和消除干擾波，提高信噪比。信噪比：有效波與干擾波強(qiáng)度之比。即：信噪比＝S/n在淺震的數(shù)據(jù)采集、資料處理和解釋的全過程中，都有一個(gè)如何提高信噪比的問題。二、各種干擾波的來源和特征1.震源干擾波1)聲波聲波：在空氣中傳播的彈性波。特點(diǎn)：傳播速度穩(wěn)定(約340m/s)，頻率高（大于100Hz），延續(xù)時(shí)間短。地震記錄上，一般為1～3個(gè)波峰的窄條帶直線同相軸。如圖5.12所示。第17頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5.12有聲波和地滾坡干擾時(shí)的淺層反射記錄淺震中，偏移距小，排列長度短，聲波干擾嚴(yán)重。數(shù)據(jù)采集時(shí)，把炸藥放在井中激發(fā)，可減弱聲波干擾。(2)面波幾乎出現(xiàn)在所有地震記錄上，是一種主要干擾波。特點(diǎn)：視速度小(100～500m/s)，頻率低(10～30Hz)、能量強(qiáng)、衰減慢，如圖5.12示。面波沿地表傳播，由于地表介質(zhì)不均勻，在水平方向尤其垂直方向速度變化大。因此，隨著傳播距離增大，顯示明顯的頻散特點(diǎn)，在地震記錄上形成“掃帚狀”。這種發(fā)生頻散，形成“掃帚狀”的面波通常稱為地滾波。在干燥或疏松的巖土中激發(fā)時(shí)，對有效波吸收強(qiáng)烈，面波能量相對增強(qiáng)；第18頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月爆炸井深時(shí)面波減弱，井淺時(shí)面波增強(qiáng)。(3)多次反射當(dāng)?shù)叵麓嬖趶?qiáng)波阻抗界面時(shí)會(huì)產(chǎn)生多次反射。特點(diǎn)：與一般反射波相似，但視速度稍低，通過時(shí)差分析來識(shí)別。2.外界干擾波(1)隨機(jī)干擾定義：指無一定規(guī)律、無一定頻率及視速度、雜亂無章的振動(dòng)。隨機(jī)干擾頻譜很寬，不能利用頻率濾波壓制。隨機(jī)干擾分為三類：第一類：地面微震和其它外界干擾。如風(fēng)吹草動(dòng)、人為因素引起的無規(guī)則振動(dòng)，特點(diǎn)是頻帶寬(1～200Hz)；第二類：儀器在接收時(shí)或處理過程中的噪音；第三類：震源激發(fā)后產(chǎn)生的不規(guī)則干擾。隨機(jī)干擾表面上不規(guī)則，實(shí)際遵循統(tǒng)計(jì)規(guī)律。第19頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月工作中，利用統(tǒng)計(jì)規(guī)律，采用組合檢皮、水平疊加、垂直疊加方法壓制隨機(jī)干擾。(2)相干干擾定義：指外界產(chǎn)生的具有一定規(guī)律性的干擾。特點(diǎn)：在地震記錄上表現(xiàn)為有規(guī)律的振動(dòng)，具有一定的頻率和視速度。圖5.13相干干擾波記錄(3)工業(yè)電干擾在城市工作，當(dāng)?shù)卣饻y線通過輸電線路時(shí)，檢波器電纜會(huì)感應(yīng)50Hz電壓，形成工業(yè)電干擾。相干干擾產(chǎn)生：在大型廠礦附近，機(jī)器有規(guī)律地連續(xù)振動(dòng)，江、河波浪沖擊岸坡等。如圖5.13所示。第20頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月三、干擾波調(diào)查為了了解各種干擾波的分布特征，以便采取一系列壓制干擾波的方法技術(shù)，在野外地震數(shù)據(jù)采集之前，必須進(jìn)行干擾波調(diào)查。1.震源干擾波調(diào)查

圖5.14震源干擾波調(diào)查(a)干擾波調(diào)查記錄(b)解釋結(jié)果第21頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月目的：確定反射波和干擾波的分布特征，確定有效的觀測系統(tǒng)。具體做法：以小道間距埋置檢波器，在零偏移距處激發(fā)，隨后移動(dòng)檢波器排列或移動(dòng)激發(fā)震源。每次移動(dòng)距離應(yīng)等于一個(gè)排列長度，以保持干擾波同相軸的連續(xù)性。2.外界干擾波調(diào)查目的：了解非地震勘探震源干擾波的特征。具體做法：不激發(fā)震源，記錄外界背景噪聲。此時(shí)記錄信號(hào)是外界干擾和儀器噪聲所引起。分析結(jié)果，可了解外界干擾源的強(qiáng)度、分布特征和頻率等。第22頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)抗干擾技術(shù)在地震地質(zhì)條件復(fù)雜或環(huán)境噪音嚴(yán)重地區(qū)，干擾波成為分辨和追蹤有效波的嚴(yán)重障礙。壓制干擾波的措施：頻譜、視速度、視波長等方面的差異（圖5.15所示）?？垢蓴_方法：組合檢波、水平疊加法、垂直疊加法、頻率濾波。圖5.15(a)地震波的頻譜(b)視波長譜(c)視速度譜一、組合檢波目的：利用有效波和干擾波在視速度或傳播方向上的差異來削弱干擾波。定義：使用兩個(gè)以上檢波器組成一組，按一定的形式（直線或面積）安置在排列上，作為某一道的地震信號(hào)。即將幾個(gè)檢波器當(dāng)成一個(gè)檢波器使用。第23頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月如圖示，一速度為V的平面波以α角投射到地面，波到S1、S2的時(shí)間分別為t和t+△t,從圖知圖5.16組合檢波示意圖為便于討論，用余弦波代替地震波形。令u1、u2分別表示S1、S2兩點(diǎn)的波動(dòng)位移值，其表達(dá)式為其合振動(dòng)據(jù)三角函數(shù)和差化積：式中=2Acosπf△t=2Acosπ△t/T第24頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月用圖解法表示三種情況：如圖5.17所示。圖5.17振動(dòng)疊加圖解法

(a)圖，反射波近似情況近震源接收：反射波近法線入射，Va＝∞，則Δt＝ΔX/Va＝0，顯然，組合對突出反射波有利；(c)圖，面波情況調(diào)整組合距△X，使Δt＝T/2，則組合后干擾波振幅幾乎為零。如圖5.18所示為組合對面波的壓制效果。圖5.18組合對面波的壓制第25頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月組合靈敏度：組合后振動(dòng)的振幅和組合前振幅的比值據(jù)三角公式sin2α=2sinαcosα,上式變?yōu)樯鲜綖閮蓚€(gè)檢波器的組合靈敏度。n個(gè)檢波器組合時(shí)，組合靈敏度為了對不同組合個(gè)數(shù)的靈敏度特性進(jìn)行比較，對上式進(jìn)行歸一化得稱為相對靈敏度。第26頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月從上式可見，既是f的函數(shù)，也是△t的函數(shù)，寫成(f,△t)固定f=fi：(f,△t)，方向特性；固定△t=△ti：(f,△t)，頻率特性。1.組合的方向特性－速度濾波特性固定f：

圖5.19組合的速度濾波特性從速度濾波特性曲線（基距為5m，12個(gè)檢波器組合）看：聲波、面波視速度低，組合對其高頻成分壓制嚴(yán)重；(2)有效波視速度高，組合后增強(qiáng)（用高頻檢波器接收）。提高有效波視速度方法：近炮點(diǎn)接收，上傾方向接收。=第27頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.組合的頻率特性圖5.20組合的頻率特性曲線固定△t：從組合頻率特性曲線可見：(1)當(dāng)△t=0時(shí)，即Va→∞時(shí)，無頻率濾波作用；(2)隨△t增大，通頻帶變窄,總趨勢是低通。綜述：淺震勘探深度淺，不能同時(shí)做到近震源接收（比較而言），因此，組合會(huì)降低地震記錄的分辨率。因此一般不用組合法，深層時(shí)用得多。第28頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月在淺層地震勘探中，廣泛采用多次疊加法。共反射點(diǎn)多次疊加法：共深度點(diǎn)多次疊加法、多次覆蓋法、水平疊加法。基本思想：對地下反射界面上各點(diǎn)的地質(zhì)信息進(jìn)行多次觀測，以排除由于地面上個(gè)別觀測點(diǎn)受到某種干擾而歪曲地下真實(shí)信息的影響。1.共反射點(diǎn)疊加原理多次覆蓋：在測線上不同點(diǎn)激發(fā)、相應(yīng)點(diǎn)接收來自地下界面相同反射點(diǎn)的多個(gè)地震記錄道進(jìn)行疊加。條件：建立在水平界面假設(shè)的基礎(chǔ)上。如圖5.21(a)示：在O1、O2、O3…激發(fā)，在與M點(diǎn)為對稱的S1、S2、S3…接收R界面上同一點(diǎn)A的反射波。組合：壓制面波等低視速度干擾作用明顯，但降低了分辨率；此外不能壓制多次反射波、折射波之類干擾波（其波長往往達(dá)數(shù)十米）。二、多次覆蓋第29頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5.21共反射點(diǎn)疊加模型(a)地質(zhì)模型(b)共反射點(diǎn)時(shí)距曲線(c)動(dòng)校正(d)疊加A點(diǎn)：共反射點(diǎn)或共深度點(diǎn)。M點(diǎn)：A的投影點(diǎn)，共中心點(diǎn)或共地面點(diǎn)。S1、S2、S3…地震道：共反射點(diǎn)或共深度點(diǎn)）疊加道。集合稱CDP(共深度點(diǎn))道集。以炮檢距X為橫坐標(biāo)，以反射波到達(dá)各疊加道的時(shí)間t為縱坐標(biāo)，可繪出對應(yīng)A點(diǎn)的半支時(shí)距曲線。將炮點(diǎn)和接收點(diǎn)互換，得到另半支時(shí)距曲線。整支時(shí)距曲線稱共反射點(diǎn)時(shí)距曲線。方程為Xi－共反射點(diǎn)道集中各道的炮檢距，h－M點(diǎn)處的界面法線深度。第30頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月上式與水平界面的共炮點(diǎn)反射波時(shí)距方程在形式上完全一樣，但其物理含義不同。(1)共炮點(diǎn)反映一個(gè)區(qū)段，共反射點(diǎn)反映一個(gè)點(diǎn)；(2)共炮點(diǎn)t0表示炮點(diǎn)回聲時(shí)間，共反射點(diǎn)t0表示A的垂直反射時(shí)間，即M點(diǎn)的回聲時(shí)間。當(dāng)Xi=0時(shí)，t0=2h/V。對共反射點(diǎn)時(shí)距曲線動(dòng)校正：把各疊加道的時(shí)間校正到M點(diǎn)的回聲時(shí)間，或者把曲線拉平，如圖(c)示。假設(shè)各疊加道波形相似，必是同相疊加，疊加后振幅成倍增加。如圖(d)示。第31頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月如圖示，在水平界面R1上產(chǎn)生二次全程反射，在R2界面上產(chǎn)生一次反射，假設(shè)一次波的t0時(shí)間等于二次波的t0時(shí)間t0D。用視速度定理易證：具有相同t0時(shí)間的二次波曲線比一次波彎曲。圖5.22剩余時(shí)差曲線

對時(shí)距曲線t及tD按一次波的速度進(jìn)行動(dòng)校正：一次波：t被拉平到t0；多次波：tD不能拉平(為δtD)，校正量不足，校正后仍上彎，叫剩余時(shí)差曲線。剩余時(shí)差：多次波時(shí)距曲線按一次波校正后與t0的時(shí)差，用δtD表示。2.共反射點(diǎn)多次波的疊加效應(yīng)第32頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月△t－動(dòng)校正量，q－多次波剩余時(shí)差系數(shù)由上可見，多次波剩余時(shí)差δtD與炮檢距x2成正比。各疊加道δtD不同，疊加時(shí)非同相疊加,疊加后多次波被削弱，從而達(dá)到壓制多次波的目的，如圖5.23示。

圖5.23多次波的疊加效應(yīng)對其它干擾波，只要δtD較大，就起壓制作用。第33頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第1炮第21道，第2炮第17道，第3炮第13道，第4炮第9道，第5炮第5道，第6炮第1道。3.多次覆蓋觀測系統(tǒng)定義：對整條反射界面進(jìn)行多次覆蓋的系觀。主要有兩種形式：端點(diǎn)(單邊)，中間放炮。下面以簡單常用的單邊放炮六次覆蓋觀測系統(tǒng)為例討論。如圖5.24示：每放一炮可得地下24個(gè)反射點(diǎn)，放完六炮，可得相應(yīng)六個(gè)反射界面段。其中ABCD界面段，每次放炮都進(jìn)行了觀測，觀測了六次。叫六次覆蓋。圖5.24單邊放炮六次覆蓋觀測系統(tǒng)平面圖其中都是來自A點(diǎn)的反射，都是A的疊加道集。第34頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月對其它反射點(diǎn)，也可找到相應(yīng)的共反射點(diǎn)道集。在放完6炮后，繼續(xù)放第7炮、第8炮、第9炮、……，可得一條連續(xù)的六次覆蓋剖面。為了設(shè)計(jì)多次覆蓋觀測系統(tǒng)，引入一些術(shù)語：n－覆蓋次數(shù)；ν－炮點(diǎn)移動(dòng)道數(shù)；N－儀器道數(shù)；S－系數(shù)（單邊S=1，雙邊S=2）。則有關(guān)系：如采用單邊放炮，且接收道為24道，上式變?yōu)楫?dāng)n＝6，ν=2，即每移動(dòng)兩道放一炮；當(dāng)n=12,則ν=1。為施工方便及便于資料處理，ν應(yīng)取正整數(shù)。顯然，對于單邊放炮的24道地震儀，覆蓋次數(shù)n只能取12、6、4、3、2等5種形式。第35頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月三、垂直疊加垂直疊加：把同一點(diǎn)上重復(fù)激發(fā)、同一排列上重復(fù)接收到的信號(hào)依次疊加在一起，達(dá)到增強(qiáng)有效波的目的。淺震中，經(jīng)ｍ次激發(fā)后，接收到的歸一化振幅為式中：S－有效波振幅；n－干擾波振幅對有效波：經(jīng)ｍ次疊加后，由于是同相疊加，振幅增加ｍ倍；對隨機(jī)干擾：經(jīng)ｍ次疊加后，由概率統(tǒng)計(jì)規(guī)律，振幅增強(qiáng)因此，有效波相對干擾波增加了：倍。第36頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月四、頻率濾波定義：在信號(hào)采集時(shí)，在頻率上選用合適的檢波器和設(shè)置儀器濾波參數(shù)，達(dá)到壓制干擾波的目的。檢波器：高頻；

儀器：低切、高切、陷波。

此外，數(shù)據(jù)處理時(shí)還可采用頻率濾波。五、抗干擾與分辨率1.抗干擾與分辨率的關(guān)系

前面討論可知，抗干擾淺層地震勘探技術(shù)提高了記錄的信噪比，壓制了干擾波。另一方面，采用的組合檢波、水平多次疊加和垂直疊加等抗干擾技術(shù)都具有低通濾波特性，采用的頻率濾波（包括高切、低切、陷切濾波）和高頻檢波器接收，縮小了地震信號(hào)的頻帶寬度，所有這些方法都降低了地震勘探的分辨率。因此可以說，在強(qiáng)干擾背景條件下，提高地震記錄的信噪比是以降低記錄的分辨率為代價(jià)的，分辨率和信噪比似乎是“矛盾”的。

經(jīng)研究可知，地震記錄的信噪比與分辨率之間有如下的關(guān)系:(5.24)第37頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月式中：r為信噪比；Pn為噪聲干擾時(shí)的分辨率；Pa為無噪聲時(shí)的分辨率；ｑ＝1/(1+1/r2)為信號(hào)純潔度，反映噪聲對信號(hào)的破壞程度。當(dāng)信噪比r→0時(shí)，即無信號(hào)時(shí)，信號(hào)純潔度為0，Pn→0；當(dāng)無噪聲時(shí)，r→∞，信號(hào)純潔度為1，就是無噪聲時(shí)的分辨率。顯然，地震記錄的分辨率隨著信噪比的降低而降低。根據(jù)信號(hào)純潔度ｑ和當(dāng)信噪比ｒ之間的關(guān)系，可得出不同當(dāng)信噪比ｒ?qū)?yīng)的ｑ值，見表5.2。r01/81/41/2124816∞q00.01540.05880.20.50.80.94120.98460.99611表5.2信噪比ｒ與信號(hào)純潔度ｑ的關(guān)系第38頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月以上討論可知，在較強(qiáng)干擾背景條件下，如果不采取相應(yīng)的技術(shù)措施，壓制地震噪聲和背景噪聲，獲取較高信噪比的地震記錄，而只注重強(qiáng)調(diào)獲取高、寬頻反射波，其結(jié)果是獲取的反射波頻率最高，頻帶最寬也是沒有用的，因?yàn)槲覀儾荒茉趶?qiáng)干擾背景中提取很弱幅度的有效信息，因此也就不能利用地震資料解決地質(zhì)問題。分析表5.2和式(5.24)可知，實(shí)際地震記錄的分辨率隨著信噪比的提高而得到改善，隨著記錄信噪比的降低而惡化。因此，只有在地震記錄具有一定的信噪比（從表中可見，保持ｒ在2～4之間比較合適）的前提下才能談提高地震記錄的分辨率。第39頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月在大多數(shù)情況下有效波和干擾波的頻譜是重疊的，經(jīng)頻率濾波后，信號(hào)的主要能量集中在原始信噪比最有利的頻率范圍內(nèi)，但在濾除干擾波的過程中，有效波的頻帶寬度也相應(yīng)變窄，使得有效波的延續(xù)時(shí)間增長，導(dǎo)致時(shí)間分辨率降低。但是，為了提高時(shí)間分辨率，必須縮短有效波脈沖的寬度，亦即擴(kuò)展它的頻譜，在擴(kuò)展有效波頻譜的同時(shí)，也帶來了強(qiáng)大的干擾噪聲，因此降低了振幅分辨率。顯然，如果有效波振幅沒有充分超過干擾背景，記錄的時(shí)間分辨率也就失去了意義。

地震記錄信噪比對時(shí)間分辨率的影響也可用時(shí)間分辨率與振幅分辨率之間的關(guān)系來描述。振幅分辨率，就是有效波振幅超過干擾水平的程度，在地震記錄上發(fā)現(xiàn)信號(hào)的可能性決定于記錄的振幅分辨率。為了能在記錄上可靠地識(shí)別地震脈沖信號(hào)，它的振幅至少要超過干擾波均方差的1.5～2倍。2.振幅分辨率與時(shí)間分辨率第40頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月在抗干擾條件下開展淺層地震勘探，首要的問題就是如何正確、合理地解決振幅分辨率與時(shí)間分辨率之間的矛盾，解決的辦法通常采用折衰的辦法，即在保證充分的振幅分辨率條件下，達(dá)到記錄的最大時(shí)間分辨率。針對不同的干擾背景和測區(qū)的地震地質(zhì)條件，解決振幅分辨率和時(shí)間分辨率之間的矛盾，可分為以下三種情況：(1)信號(hào)比干擾弱得多

在這種不利的條件下，為了在記錄上發(fā)現(xiàn)有效波，要力求記錄有較大的振幅分辨率。在數(shù)據(jù)采集和處理中，應(yīng)以提高地震記錄的信噪比為主攻方向，允許適當(dāng)降低記錄的時(shí)間分辨率。在強(qiáng)干擾條件下開展淺層地震勘探就屬于這種情況。(2)信號(hào)與干擾相當(dāng)

在這種條件下，不僅能發(fā)現(xiàn)有效波，而且可估計(jì)有效波的振幅。這時(shí)，應(yīng)在不嚴(yán)重降低時(shí)間分辨率的前提下，提高記錄的振幅分辨率。在一般干擾水平條件下，開展淺層地震勘探當(dāng)屬此種情況。(3)信號(hào)比干擾強(qiáng)得多

在這種條件下，比較容易發(fā)現(xiàn)有效信號(hào)，甚至于不用擔(dān)心記錄的振幅分辨率。這時(shí)，應(yīng)以提高記錄的時(shí)間分辨率為目的，即設(shè)法提高記錄的頻帶寬度與上限頻率。在外界干擾背景很小，地震地質(zhì)條件很好的條件下，開展淺層地震勘探屬于此種情況。第41頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)兩種有效的淺層地震反射技術(shù)一、最佳窗口接收技術(shù)

在淺層反射波法勘探中，一種觀測方式是選擇最佳窗口法，它的目的是為了選擇最佳接收地段。為了使面波、聲波、直達(dá)波和折射波產(chǎn)生較少的干擾，可以把接收地段選擇在既不受面波的影響，也不受折射波影響的地段。這種最佳接收地段稱為最佳窗口，一般要通過實(shí)地試驗(yàn)來選擇確定。圖5.30最佳時(shí)窗的選取(a)地質(zhì)模型(b)各種波的時(shí)距曲線分布第42頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5.31(a)相對振幅曲線(b)相位曲線圖5.30(a)是一個(gè)模型實(shí)例。這個(gè)模型的覆蓋層厚度為90m，速度為1600m/s，它覆蓋在速度為5000m/s的基巖上。圖5.30(b)給出了基巖反射波、折射波以及覆蓋層中的直達(dá)波和地滾波的時(shí)距曲線分布情況，并確定出了最佳窗口地段。圖5.31(a)是根據(jù)圖5.30的模型計(jì)算出的反射波振幅隨炮檢距的變化情況。圖中曲線的拐折是地震縱波入射到分界面上產(chǎn)生轉(zhuǎn)換波的結(jié)果（第一章中我們詳細(xì)討論了縱波入射時(shí)在彈性分界面上波的轉(zhuǎn)換和能量分配問題，知道在臨界角附近各種轉(zhuǎn)換波的能量變化很大）。第43頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月通過研究可知，曲線拐折位置與所選模型的速度、反射界面的埋深、臨界角等因素有關(guān)；反射縱波的振幅變化主要與傳播的P波、S波的臨界角（分別為α1和α2）有關(guān)。在第一臨界角處，反射縱波振幅出現(xiàn)一極大值，在第一臨界角α1和第二臨界角α2之間，反射縱波振幅為一弱振幅條帶，在第二臨界角以外反射縱波又呈現(xiàn)強(qiáng)振幅變化。圖中標(biāo)出了反射波振幅相對平穩(wěn)地段為最佳窗口地段。圖5.31(b)是根據(jù)圖5.30模型計(jì)算出的反射波相位曲線，顯然，該曲線與振幅曲線有關(guān)。在近震源法線入射時(shí)，沒有相位變化，而在第一臨界角附近，反射波振幅出現(xiàn)極大值的地方有一小的相位變化，在第二臨界角附近，反射波出現(xiàn)強(qiáng)振幅的地方相位變化很大，可從-180°轉(zhuǎn)到+180°。在這個(gè)相位變化無常的區(qū)段內(nèi)，識(shí)別反射波顯然是非常不利的，圖中標(biāo)出了相位相對變化平穩(wěn)的地段為最佳窗口。

由上面討論可知，最佳窗口兩邊的選擇，近震源一邊受地滾波的限制，遠(yuǎn)震源一邊受波的振幅和相位變化的控制。如果界面兩側(cè)介質(zhì)的波速相差比較大，反射波又是寬角反射（在臨界角附近的反射）的情況，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，最大炮檢距的距離不得大于界面埋深的1.5倍；反之，如果速度差較小，這個(gè)經(jīng)驗(yàn)法則可適當(dāng)放寬。圖5.12是同一激發(fā)點(diǎn)不同接收地段的多張12道地震記錄拼成的淺層反射記錄。反射目的層是古生代的灰?guī)r，上部是冰磧物覆蓋層，采用△X=3m，X1=3m和100Hz的高頻檢波器接收。從圖中可見，目的層反射波在近炮點(diǎn)受到強(qiáng)大的地滾波和高頻聲波的干擾，遠(yuǎn)炮點(diǎn)目的層反射波相位發(fā)生了變化。顯然，最佳時(shí)窗的近炮點(diǎn)為30～35m，遠(yuǎn)炮點(diǎn)為70～100m為宜。第44頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月值得指出的是，最佳窗口接收技術(shù)在探測比較單一的目的層時(shí)效果較好，若要求探測的目的層是深淺相差較大的多層介質(zhì)，就很難選擇最佳窗口，尤其當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較復(fù)雜，或外界干擾背景較大，或要求探測的淺、深層范圍較大時(shí)，必須采用水平多次疊加技術(shù)。二、最佳偏移距技術(shù)

所謂最佳偏移距技術(shù)，就是在最佳窗口內(nèi)選擇一個(gè)公共偏移距，然后如圖5.32所示那樣，移動(dòng)震源，保持所選定的偏移距。每激發(fā)一次只用一道接收，用12道（或24道）地震儀在每個(gè)觀測點(diǎn)上激發(fā)接收，最后得到一張多道記錄，各道具有相同的偏移距。另一種方法是采用計(jì)算機(jī)對共炮點(diǎn)記錄進(jìn)行自動(dòng)選排，也可以獲得各種偏移距的共偏移距剖面。由于是在最佳窗口內(nèi)選擇的公共偏移距，因此不受振幅和相位變化的影響。利用這種共偏移距地震剖面，容易正確識(shí)別同相軸，由于偏移距相同，不需作動(dòng)校正。在進(jìn)行其它數(shù)據(jù)處理之前，常用來了解反射波同相軸的大致位置。圖5.32最佳偏移距技術(shù)的觀測方法和反射波射線路徑

第45頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月由于最佳偏移距技術(shù)有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，近年來在淺層反射波法勘探中，越來越受到人們的重視和應(yīng)用。

第七節(jié)地震波速度的野外測定在淺層地震反射法勘探中，由于采用的道間距小、排列短，使用地震反射法資料進(jìn)行速度分析，很難準(zhǔn)確求取地震波速度。因此，在野外測定地震波速度對于正確解釋地震資料是很有意義的。在野外進(jìn)行地震波速度測定一般有地震測井、聲波測井、PS測井和淺層折射調(diào)查等，下面我們主要討論后兩種方法。一、PS測井第46頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月1.PS測井概述PS測井是在鉆井中直接測量地震波傳播的平均速度和層速度的一種方法，既可測量P波速度，也可測量S波速度。在工程地質(zhì)調(diào)查中，通過與地面淺層地震勘探配合使用，可大大提高地震資料的解釋精度；并且可提供斷層破碎帶、地層厚度以及折射波法難于探測的低速夾層等資料；可計(jì)算剪切模量、泊松比等工程力學(xué)參數(shù)，還可用縱、橫波速速度比來評價(jià)巖體質(zhì)量和地基各向異性等。PS測井一般用地面激發(fā)、井中接收的方式，如圖5.33所示為PS測井的一種常規(guī)野外施工示意圖。它使用一個(gè)井中三分量檢波器，檢波器上一般裝有橡皮囊和金屬墊板，利用壓縮氣體或液體可使探頭與井壁緊密耦合。震源一般位于井口附近，用錘擊或爆炸產(chǎn)生縱波，用敲擊與地面緊密耦合的木板產(chǎn)生橫波（SH波）。采用信號(hào)增強(qiáng)型工程地震儀接收，其測定深度可達(dá)100m左右。

圖5.33PS測井野外施工示意圖2.工作流程PS測井的常規(guī)工作流程如下：

(1)打測孔或掃孔按工作要求打測孔，被測孔如果不是剛打的鉆孔，測前要用鉆機(jī)掃孔，以免泥漿沉淀固結(jié)，測不到預(yù)定深度。

第47頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)震源設(shè)置震源最好設(shè)置在離井口1m左右的地方。敲擊震源的木板，一定要與地面耦合良好，通常將帶有鋸齒狀的鐵皮緊固在木板的底部，并在木板上壓上數(shù)百公斤重物，木板的中心位置應(yīng)正對鉆孔，并應(yīng)精確測量震源至井口的距離。

(3)測量先將井中三分量檢波器（探頭）放至井底，由深到淺測量（也可以采用由淺到深的測量方式）。測量時(shí)給井中檢波器的橡皮囊充氣或充水，使橡皮囊另一側(cè)的墊板與井壁緊密耦合，之后，儀器操作員指揮激發(fā)彈性波，同時(shí)觀測監(jiān)視記錄。測完一點(diǎn)后，放掉井中檢波器橡皮囊中的氣或水，將井中檢波器提升到下一個(gè)測點(diǎn)，如此測定全井。在測量時(shí)不一定要等間距測量，但要根據(jù)鉆孔地質(zhì)資料