中国地质大学（武汉）地空学院
地震实验报告
姓名：沈
班级：班
学号：
时间： 2015年05月
指导老师：张
一、实验目的
实验一：
1、浅层地震装备的基本组成；
2、认识GEODE96浅层地震仪的主要结构，并学会该类仪器的操作方法；
3、地震波认识。
实验二：
1、掌握浅层地震数据采集方法及注意事项
二、仪器介绍
1、仪器简介
全套美国GEOMETRICS公司生产的Geode96浅层地震仪（相当于四套独立的24道浅层地震仪）该仪器能满足折、反射地震勘探、井间勘探、面波调查等地震监测需要,应用Crystal公司的A/D转换器和高速过采样技术达到了24位地震仪的精度。频带从1.75Hz到20,000Hz,使得采样间隔可以从20毫秒到16微秒。采样到的数据叠加到32位的叠加器中，然后传回到主机的硬盘或其它介质上。内置预触发器，每道有16K的内存。用硬件相关器对震源信号进行实时相关运算。Geode包装坚固、防水、防震,有提手,重4.1公斤,用12V的外接电池可以连续工作10个小时。(如下图)
2、主要操作功能键及快捷键
注释：
1锁定与解锁；2清除界面；4检测噪声；7保存
3、操作步骤及注意事项
1、每个GEODE用数传线按规定串联，通过数传盒与笔记本电脑的USB口连
接。
2、每个GEODE接上12V电源。
3、开关接到与笔记本相连的第一个GEODE上。
4、传盒上的开关置于POWER UP处。
5、采集控制程序，并按工作需要设置好各项参数，然后进行正常数据采集工作。
6、出采集控制程序之前，应将数传盒上的开关置于POWER DOWN处。
7、卸下各连接线并清理整齐。
8、注意的是：在正常工作过程中，任何时候移动数传线与GEODE的连接头时，必须退出采集控制程序。另外Y型头上有红色标记的与GEODE的前12道相连接。
而且采集控制软件运行的语言环境必须是英语(美国)。
三、实验内容
1、浅层地震装备认识及地震波认识：第一周上午主要是老师介绍检波器、地震仪以及实验装备，认识设备后进行采集装置的连接，全班同学轮流当做指挥员和爆破员；
2、浅层地震数据采集实验：隔一周之后的上午全体同学使用地震仪进行浅层地震数据的采集及简单的分析，并对干扰波进行识别。
四、主要步骤
1.在物探楼后，从东至西开始布置36道检波器，道间距为1m，用两台地震仪
相连进行数据采集与接收；
2.用铁锤敲击放炮,检波器接收记录，并观察地震记录，若发现有错误道，相反
道进行相应测线位置道的检波器检查，直至所接收的地震记录良好（性噪比较好，在30-60db范围内前段时间资料平坦无波动）；
3.完成上述步骤后，首先观测未激发震源时的地震记录，观察随机干扰波；
4.放炮，观察地震记录，观察声波，面波，直达波，折射波以及高能干扰的范
围位置及形态；
5.根据面波，折射波，反射波的出现位置选择最佳窗口然后依据最佳窗口使炮
点移动来进行相应的反射波和面波勘探从而得到明显的反射波和面波；
6.(实验二内容)
6.1 简单连续观测系统设计简介：
单次覆盖观测系统：双边激发、单边激发、中间激发、间隔单次覆盖。如果震源固定在排列的一端激发，每激发一次，排列沿测线方向向前移动一次(半个排列长度)，这种观测系统叫做单边激发(或叫单边放炮)简单连续观测系统。
如果震源位于排列中间，也就是在激发点的两边安置数目相等的检波器同时接收，这种形式的观测系统称为中间激发观测系统(或叫中间放炮观测系统)。
简单连续观测系统的最大特点是接收段靠近激发点，能避开折射波干涉，便于野外施工，但受面波和声波干扰较大。
简单连续观测系统
（a）双边激发；（b）单边激发；(c)中间激发；(d)间隔单次覆盖
6.2 干扰波调查及窗口大小的选择：
各种规则有效波，它们的时距关系均具有相干性（即相邻道之间波到达的时间是有规律的，并且是可以预测的），这就为我们利用多道仪器追踪有效波信息创造条件。但是，各种波的时距曲线的相干性并不是一样的，有的是直线，有的是曲线，于是相互之间会互相干涉，就存在一个有效波的追踪范围和追踪地段问题。
干扰波调查是采集单炮多道地震记录，排列长度依据勘探深度和有效波分布的范围确定，本次实习排列长度36道，道间距为1m，偏移据为0m，不使用模拟滤波器。本次干扰波的实验采取单边放炮并且对采集的实验数据进行绘制成图，并进行分析。具体如下：
图（1）单边放炮第一次数据
图（2）单边放炮第二次数据
从以上俩附图可以看出，第二次的数据信噪比比第一次要高，不过俩次实验测得的数据基本一致，我们可以看出首波均很明显，均在13道左右发生转折，我们可以判断，在这之前的首波为直达波，在这之后的首波均为速度更大的折射波，因此我们在折射波勘探中要考虑到观测窗口的大小对实验的影响，要求最小炮检距要大于十三道的位置，即大于转折点对应的炮检距，这样便压制了直达波对地震勘探的影响。
6.3 双边放炮、中间放炮观测对比：
图（3）正向追逐炮
图（4）反向追逐炮
图（5）中间放炮
从图（5）中我们可以看到在中间激发时，我们可以同时观测到炮点俩侧的地震数据，具有宏观对称性，这样在一定程度上避免了因炮点与检波点相距太远导致能量衰弱的现象。
从图（3）和图（4）中我们可以清楚地辨别各种波形，从反向追逐炮中明显地看到前面有几道可能是在移动炮点时碰到了检波器，使检波器出了些问题，但是对整体影响不大。我们可以看到下图所示的情况：
在折射波法地震勘探中，比较流行的是采用相遇追逐观测系统。O1是O2的追逐炮，O4是O3的追逐炮；若测线方向为O1→O4方向，则O1称为正追逐炮，
O2称为正相遇炮， O3称为反相遇炮，O4称为反追逐炮。
追逐炮的作用：
(1)可以利用追逐时距曲线与相遇时距曲线的平行性延长解释区间；
(2)确定直达波与折射波的交点；
(3)判断有无穿透现象(有穿透可能就不平行)。
6.4 单边多次覆盖实验：
本次实验的最后一个为多次覆盖实验，多次覆盖观测系统是为了压制多次反射波之类的特殊干扰波，提高地震记录的信噪比，采取有规律地同时移动激发点与接收排列，对地下界面反射点多次重复采样的观测形式叫多次覆盖观测系统。多次覆盖观测系统与简单连续、间隔连续观测系统的区别是移动激发点和接收排列的距离较短，可以重复观测地下界面。对地下界面重复观测多少次就称为几次覆盖。多次覆盖观测系统炮点移动距离与覆盖次数和地震仪器的接收道数满足：式中ν表示炮点每次移动几个道间距；n是地震仪器的接收道数； N 是覆盖次数； S = 1表示单边放炮；S=2 表示双边放炮。
本次实验所采用的是六次覆盖，道数选择12道，单边放炮，我们可以据此算出ν = 2；因此我们从零炮检距位置开始依次隔俩个道激发一次，相应的电脑中参数可以方便地将观测系统往后移动俩道。得到的六次覆盖图如下：
图（1）第六次覆盖地震记录
图（2）第五次覆盖地震记录
图（3）第四次覆盖地震记录
图（4）第三次覆盖地震记录
图（5）第二次覆盖地震记录
图（6）第一次覆盖地震记录
五、实验收获与体会
感谢老师安排此次实验，让我有机会亲自安插检波器、抡大锤激发地震波和操作电脑，这是我大学期间第二次如此密切的接触地震勘探的主要设备。
第一次是在去年跟着张老师和夏老师去江滩做过一次实验，但是由于当时专
业知识还不充足没有太了解各个流程的具体步骤。通过这次实验，我认识了浅层地震仪，了解怎样布置测线，包括测线方向，长度，检波器的布置与连接，道的接入等，了解了地震震源的要求，还掌握了地震勘探过程中的操作步骤，以及原始数据图件的查看、检错，原始噪声的观测等等。
总之，整个过程张老师讲解都非常详细，也非常耐心地回答我们的问题，这次实验收获确实很多，整个过程都对以后北戴河实习以及工作奠定了坚实基础。再次感谢老师以及所有跟我共同完成任务的同学~~
附
一、思考题：
1.地震勘探的主要装备有哪些
地震勘探的主要装备有震源激发装置（如铁锤，雷管，炸药等），检测装置：检波器（根据不同的勘探要求选择不同频率的检波器），接收与存储装置：地震仪（用于各测线及道的数据接入放大等）。
2.各种波的特点
直达波：在均匀地层中由震源直接传播到观测点的地震波。
原始资料图上为前段所达时间最短的倾斜的直线，但由于炮间
距增大被其他波的掩盖，所以只能看到一直线段。
折射波：地震波在传播中遇到下层的波速大于上层波速的弹性分界面，而且入射角达到临界角（使透射角为90°）时，透过波将沿分界面滑
行，又引起界面上部地层质点振动并传回地面的波。
原始资料图上为直达波后倾斜角度更大的射线（由于盲区的存在），
由于传播时间比其他波时间都短又称初至波，其他波则成为续至
波。
瑞雷面波：地震勘探中主要是瑞雷面波，特点：能量强，纵向衰减快横向衰减满，面极化逆进椭圆，且具有频散现象，由于沿地表传播与折射
波反射波所对应的视速度不一样，可以利用这一特点来进行作为干
扰波的压制。
原始资料图上为纵向衰减快横向衰减慢，能量强的扫帚状。
反射波：由于界面上下性质不同将发生反射现象。
原始资料图上反射波为双曲线，其渐近线为直达波直线，由于面波
能量及其它干扰波能量强在图上被掩盖，但经过各项校正及振幅恢
复等一系列数据处理将得到反射波剖面图。通过对共反射点进行正
常时差校正以及偏移处理将得到地震剖面图。
3.观测系统（道距、偏移距、排列长度、排列方向、炮检距、炮间距）的概念
道距：检波器道与相邻道之间的距离；
偏移距：炮点到相邻最近检波器之间的距离；
排列长度：一条测线的总长度等于（一条测线检波器总数-1）与道距的乘积；
排列方向：一条测线布置的方向，本身排列与检波器没有特定关系，但习惯上根据接收的先后顺序分为正排列和反排列。设某一排列方向
为正排列则反方向排列为反排列；
炮检距：炮点到检波点之间的距离；
炮间距：相邻炮点之间的距离。
4.采集参数（采样间隔、采样点数、采样长度、文件记录格式）的概念
采样间隔：采样所用的时间间隔；
采样点数：（总的采样时间/采样间隔）+1；
采样长度：总的采样时间；
文件记录格式：地震记录的保存形式为SEG-Y,SEG-2,SEG-D。