浅层地震勘探
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339地震勘探方法简述李 佳 中国有色金属工业西安勘察设计研究院张翠翠 中国有色金属工业西安勘察设计研究院摘 要:地震勘探是近代发展变化最快的地球物理方法之一。
本文通过对地震勘探的两种方法过程的简述对地震反射波勘探和地震折射波勘探方法进行了一定小结。
关键词:地震反射波勘探;地震折射波勘探地震勘探是近代发展变化最快的地球物理方法之一。
它的原理是利用人工激发的地震波在弹性不同的地层内传播规律来勘探地下的地质情况。
在地面某处激发的地震波向地下传播时,遇到不同弹性的地层分界面就会产生反射波或折射波返回地面,用专门的仪器可记录这些波,分析所得记录的特点,如波的传播时间、振动形状等,通过专门的计算或仪器处理,能较准确地测定这些界面的深度和形态,判断地层的岩性,是勘探含油气构造甚至直接找油的主要物探方法,也可以用于勘探煤田、盐岩矿床、个别的层状金属矿床以及解决水文地质工程地质等问题。
近年来,应用天然震源的各种地震勘探方法也不断得到发展。
1 地震方法1.1 地震反射波勘探浅层地震地质条件,这一部分包括地形、地貌、植被、潜水面变化、基岩以上现代沉积的岩性和厚度的变化等因素。
它们决定了地震波的激发和接收条件及资料处理中表层静校正的难度。
浅层地震反射波勘探是利用介质的弹性差异探测地下目标物的一种物探方法。
反射波法是在离震源较近的若干观测点上,测定地震波从震源到不同弹性的地层界面上反射后回到地面的旅行时间,测线不同位置上的法线反射时间的变化反映了地下地层的构造形态,从而达到划分地质层位或断层、采空区和岩溶等地质情况。
1.2 现场工作方法根据场地的条件及工作的重要性,作业区内应进行震源、检波器、观测系统等的试验工作。
在试验论证的基础上,确定了各类采集参数。
为提高分辨率多采用小药量的激发方法,这是因为从激发频谱上看,小药量能激发出比例较高的高频成份,有利于提高分辨率。
因此,工作的激发震源采用小炸药量爆炸激发,这样就可以确保在达到和超过需要的探测深度的情况下,提高震源的激发频率。
浅层地震勘查在第四系分层及基岩调查中的应用李家棒;崔勇;吴昊龙【摘要】在第四系分层和基岩构造调查中,浅层地震勘探是主要的地球物理方法,包括横波反射、纵波反射和面波勘探等.根据探测目标深度的不同,选择合适的地震勘探方法是取得高品质地震勘探资料的关键.在南京查区、南通查区和云南查区分别采用横波反射和纵波反射方法,选取合适的震源,结合调查区的区域地质和钻孔资料,对勘探测线上的第四系分层和基岩构造进行分析和推断.【期刊名称】《地质学刊》【年(卷),期】2015(039)002【总页数】4页(P314-317)【关键词】横波反射;纵波反射;震源;第四系;基岩构造;江苏;云南【作者】李家棒;崔勇;吴昊龙【作者单位】江苏省地质勘查技术院,江苏南京210049;江苏省地质勘查技术院,江苏南京210049;江苏省地质勘查技术院,江苏南京210049【正文语种】中文【中图分类】P642.270 引言浅层地震勘探是根据人工激发的地震波在岩土介质中的传播规律,来研究浅部地层结构及地质构造的一种地球物理方法。
利用人工方法激发弹性波(地震波),沿测线不同位置用专门的检波器及地震仪记录这些地震波;由于地震波在介质中传播时,其传播路径、震动强度和波形将随所通过的介质的结构和弹性性质的不同而变化,根据接收到的地震波旅行时间和速度资料,就可以推断解释地层结构和地质构造的形态(熊章强等,2001)。
近年来,浅层地震勘探作为第四系沉积区隐伏断裂构造调查常用的手段之一(陈蜀俊等,2004;刘保金等,2008),常被用来对第四系松散沉积覆盖层进行分层(陈相府等,2007),以及调查基岩面展布特征等(缪卫东等,2010)。
1 浅层地震勘探方法选择1.1 反射方法选择在浅层地震勘探中,根据地震波的类型不同可分为纵波反射法、横波反射法和面波法。
面波法勘探深度较浅,在基岩构造勘查中应用较少。
通常纵波反射勘探深度比横波大,但横波勘探的分辨率更高。
1.2 震源的选择根据不同的地震地质条件和勘探深度要求,选择合适的地震反射方法和人工震源,势必会取得理想的勘探效果。
28 福建建设科技 20081No 12■工程勘探与监测水域浅层地震反射波勘探数据处理及工程实例刘宏岳(福建省建筑设计研究院 福州 350001)[提 要] 本文介绍了水域浅层地震反射波勘探技术的采集方法与数据特点,阐明了水域地震数据处理的一般流程,通过工程实例说明该方法的有效性和实用性。
[关键词] 工程物探 水域 地震反射 数据处理 多次波Ab s tra c t:The paper intr oduces the data gathering method and its p r operties in shall ow marine seis m ic reflecti on with the general data p r o 2cessing fl ow chart be exp lained .The real p r oject exa mp le shows that the method is p ractical and effective in s olving the shall ow marine geotechnical p r oble m.Key wo rd s:engineering geophysical p r os pecting;marine;seis m ic reflecti on;data p r ocessing;multi p le wave收稿日期:2008—01—25 1前言近年来,随着国家对基础建设的投资不断加大,公路桥梁、港口码头、水库大坝等大型工程的建设日渐增多,此类项目的岩土工程勘察大部分在水域中进行,其工作难度比陆地要大的多,且具有钻探工期长、耗资大的特点。
因此在水域勘察中采用工程物探成为一种较好的选择方法。
本文介绍的水域水域浅层地震反射波勘探方法可以较好的探明水下地形、覆盖层分层、基岩面起伏及地质构造情况。
具有速度快、效率高的优点,同时获得了较大的勘探深度。
浅层地震反射波法在地质工程勘探中的应用研究摘要:在工程建设过程中,做好勘察工作对于后期工程建设具有积极的作用。
为了保证勘察工作的质量,很多建设部门都在工程建设中运用了地震反射波法,希望通过这种技术可以提高地质勘察的精准性。
但是在实际中,由于外在条件限制,使得这种方法应用受到了一定的约束,无法很好地发挥其作用。
因此,对这种方法具体应用进行探索是很有必要的,相关部门需要提高自身在这方面的重视程度,根据具体实际情况对这方面应用进行有效的探索。
关键词:地震反射波法;地质工程;勘探1 地震反射波法的工作机制地震反射波法的工作原理主要是利用地震波在传导过程中,遇到不同的类型的媒介岩土层时,会反射不同的局部能量。
根据这种情况,就可以利用地震波来对地层情况和类型进行判断,从而了解地层的情况。
在正常情况下,如果地震波碰到地层分界,或者断层的情况,就会出现波阻抗变化的情况,从而出现相应反射波。
技术人员只要在地面上设置接受设备,接收不同界面产生的反射波。
通过这种方式就可以计算出地震时间剖面。
同时研究反射波场的特点,也可以充分了解地层之下岩土层的分层结构,进而达到勘察地质的目的。
2 工程案例简介为了更好地研究地震反射波法在工程勘察中应用,本文以A大桥工程为例,对该方法在工程中具体应用进行了分析。
A大桥主要是有主桥和引桥两个部分组成,全程长680米,其中主桥是2×200m的独立塔叠合梁式斜拉桥。
作为一项大型工程,大桥区域空间是非常广阔的,周围没有相应的障碍物。
因为天然水比较深的缘故,而且受潮位变动比较大,使得工程地质钻探无法大面积的进行。
因此,技术人员需要使用地震反射波法对工程区域内的风化岩面进行勘察,借助这种技术来了解该区域是否有断层或者溶洞的情况。
通过该技术应用可以知道,该地区地层分布主要是以海相沉积层、陆相沉积层为主。
在野外进行数据搜集时,会对勘察结果造成影响。
因此为了降低这方面的影响,技术人员在进行数据搜集时,应先进行一些野外搜集试验。
《浅层地震》实验实习指导书《浅层地震》实验实习指导书⽬录第⼀章概论 (1)第⼆章野外⼯作⽅法概述 (2)⼀、现场踏勘 (2)⼆、试验⼯作 (2)三、完成⽣产任务 (3)第三章地震仪的认识与操作及野外班报格式 (4)⼀、准备⼯作 (4)⼆、采集软件认识并采集地震数据 (4)三、操作时注意事项 (6)四、野外班报格式 (6)第四章激发条件与震源的选择 (7)⼀、对激发条件的基本要求 (7)⼆、震源 (7)三、震源排列长度与震源点间距的选择 (7)第五章接收条件的选择 (7)⼀、对接收条件的基本要求 (7)⼆、检波器性能的选择 (7)三、检波器的安置条件 (8)四、道⼀致性试验 (8)第六章折射波及⾯波法的野外⼯作⽅法 (9)⼀、观测系统及选择观测系统的意义 (9)⼆、浅层折射波法的激发与接收操作程序 (10)第七章反射波法的野外⼯作⽅法 (11)⼀、浅层反射波法的简单连续观测系统 (11)⼆、多次覆盖观测系统 (11)第⼋章地震资料的整理和解释 (13)⼀、原始记录的检查 (13)⼆、绘制时距曲线或提取频散曲线 (13)三、速度测定 (13)四、地震折射波法资料的解释 (15)五、地震反射波法资料解释 (16)六、⾯波资料解释 (17)第九章实习报告的编写 (18)第⼀章概论浅层地震教学实验实习是地球信息科学与技术专业《浅层地震》课程的的重要组成部分,也是⼀次完整的实践性教学环节。
通过教学试验实习,⽬的是使同学加深队地震勘探基本概念的理解,巩固已学的理论知识,了解数字地震仪的使⽤和仪器⼯作参数的选择;了解地震勘探激发条件的选择,检波器的安置条件;地震折射波法、⾯波发、反射波法野外资料的采集技术及⽅法,并进⾏资料的整理与解释;了解地震勘探野外⼯作施⼯的过程以及组织管理⼯作。
在实习过程中要做到:1.认真严谨,积极思维,吃苦耐劳;2.听从指挥,服从分配,遵守纪律;3.爱护学校仪器,注意⼈⾝安全。
希望同学们在进⾏实习之前,认真阅读试验实习指导书,做到⼼中有数,以保证试验实习的顺利进⾏。
2002年7月 水利水电快报EWRHI 第23卷第l3蚵 r~一一一一一一 ;地质勘测{
.—~.— .,t .,t .,t .,t .,t 文章编号:1006—0081(2002)013—0029.03
高精度水上浅层地震勘探方法应用研究 何振才 ,唐健 (1.株洲戴家岭铁四院工程地球物理研究所,湖南株洲412003; 2.中国地质大学,湖北武汉430074)
摘要:浅层地震勘探以其特有的高分辨率在水上工程地质勘察中越来越受到重视,方法也不断在增 多。但水面和水底之间的地震多次波干扰、爆炸震源的气泡效应、水上锤击震源棒顶底多次反射及震源能 量弱等因素使得水上地震资料的品质降低。为此,提出高精度水上浅层地震勘探方法,采用映射法和反射 法联合勘探。勘探结果表明,上述方法能提高地震资料的品质和地质推断解释的可靠性。 主题词:地震勘探;水上测量;测量技术;试验研究 中图分类号:P315.61 文献标识码:B
浅层地震勘探以其特有的高分辨率在工程地质勘察中 已成为一种有力的手段。陆地上浅层多波地震勘探、面波地 震勘探等方法用来确定地层界面、基岩起伏的空间形态及岩 层的速度已逐步完善,尤其地震映射法以其分辨率高、显示 地质结构明显而倍受地球物理工作者的青睐。近年来,随着 工程建设的迅速发展,水上工程地震勘探越来越受到重视, 方法也不断在发展,刘江平等人采用反射波法进行了某桥桥 址勘探,说明了该方法的有效性。水上地震勘探因受水流、 水上交通、水底淤泥等因素的影响,水面和水底之间的地震 多次波干扰、爆炸震源的气泡效应、水上锤击震源棒顶底多 次反射及震源能量弱等因素使得水上地震资料的品质降低, 进而影响到地质推断解释的可靠性。本文提出水上浅层地 震映射法和反射法联合勘探,并对震源类型、震源及水听器 沉放深度进行了试验研究;同时,根据测区条件和任务要求, 充分利用两种方法的优点,对观测系统和采集参数进行了精 心设计,对映射法和反射法资料进行了精细处理,对处理结 果进行了对比分析,相互验证和补充,取得了满意的地质效 果 工区地震地质条件概况 根据区域地质资料,工区处于扬子准地台与秦岭褶皱系 过渡交界部位,受襄广断裂的影响,推测有一条走向与长江 成斜交的断裂穿过,北岸出露白垩~下第三系东湖群紫红色 砂岩;南岸为第四系全新统冲积层亚粘土与砂砾石覆盖,尤 其河漫滩沉积较厚。据两岸钻孔资料可知,两岸基岩不一, 埋深差异大,砂岩纵波速度为3 000~4 500 m/s,平均密度 约2.25 g/cm3;水层纵波速度为1 450 m/s,密度为 1.0 g/cm3;第四系沉积层的纵波速度为550~750 m/s,平均 密度为1.64 g/cm3,具有低密度和低速度的物性特点。据 此,水层与基岩面、水层与第四系沉积层、第四系沉积层与下 伏基岩有明显的波阻抗分界面,可形成良好的反射面,为开 展地震映射和反射联合勘探提供了必要的地球物理前提条 件。但是,由于水与下伏介质之间的物性差异大而在水面和 水底之间产生较强的多次反射波;水底淤泥对地震波吸收较 大,导致深层反射能量弱,水中爆炸震源的气泡效应及水上 锤击震源棒顶底多次反射均会降低地震资料的品质。
. Word 文档 本科生实验报告 实验课程 浅层地震勘探 学院名称 地球物理学院 专业名称 勘查技术与工程 学生 学生学号 指导教师 实验地点 实验成绩
二〇一五年三月 二〇一五年四月 .
Word 文档 目 录 第一章 序言 第二章 工作目的和任务及工作完成情况 第三章 工区地理情况和经济地理情况 第四章 工作方法技术及质量评价 第五章 数据处理 5.1反射波数据处理 5.1.1 原始记录 5.1.2 道均衡 5.1.3 一维滤波 5.1.4 二维滤波 5.1.5 抽道集 5.1.6 速度分析 5.1.7 动校正 5.1.8 水平叠加 5.1.9 混波 5.1.10 时深转换 5.1.11 数据输出 5.2 折射波数据处理 第六章 解释推断 第七章 结论与建议 . Word 文档 第八章 报告附图 第一章 序言 地震勘探是地球物理勘探方法中的一中重要方法,其原理是利用地层与岩石的弹性差异来探测地下地质构造,寻找有用矿产资源的一种极重要的地球物理勘测方法。在勘查精度、分辨地质体的能力以及勘探围(浅、中、深)等方面都有其突出的优越性。它的基本原理是利用岩石、矿物(地层)之间的弹性差异而引起弹性波场变化产生弹性异常(速度不同),用地震仪测量其异常值(时间变化)并根据异常变化情况反演地下地质构造情况的一种地球物理勘探方法。 而浅震是工程物探中的一种常见勘探方法,此次实习,采用了折射波勘探和反射波勘探,此实习报告完成了从野外数据采集到室资料处理和解释的全部过程,并详细叙述了各过程所使用的方法原理等。由于浅震能量不需要很大,所以震源采用的是人工锤击的方法。数据处理使用VISTA。对折射波勘探而言,使用的相遇时距曲线的解释,方法由于数据处理相对反射波较简单,所以,采用手工为主,计算机为辅的方式,完成数据处理。 .
Word 文档 第二章:工作的目的和任务及工作的完成情况 2.1 实习的目的及要求 1、学习使用和维护地震仪器装备,以小组为单位,完成工区一部分物理点的测量工作。 2、学习和掌握多种地震分支方法的野外基本工作方法和技术,并能处理野外出现的一般故障问题。 3、结合实际工区的资料,初步了解地震工作设计的原则和方法。 4、学习并掌握地震野外资料的一般整理、处理和反演、图示方法。 5、根据工区实际地质条件和实测的物探资料,编写实习报告,初步掌握物探资料的解释方法。 2.2 工作完成情况 工作共两周时间,第一周是野外数据采集,第一天观察并掌握地震仪器的使用,接着天在银杏反射波工区,后天再南苑折射波工区施工。第二周进行数据处理并解释。野外数据采集反射波完成4条测线. .
Word 文档 第三章 工区的自然地理和经济地理情况 3.1 银杏工区 反射波勘探工区是在银杏篮球场道路之间的一个草坪区域,上覆疏松粘土层,下伏泥岩。由于地震波在疏松地层传播时能量损失较快,所以勘探深度不宜太大,且位处篮球场和频繁来往的车辆,对测量数据有一定影响。 3.2 南苑工区 折射波勘探工区是在金工实习基地与南苑道路之间长长的空地,两边分别是道路与房屋建筑,道路车辆通过较银杏少。上覆干燥密质粘土层。 .
Word 文档 第四章 工作方法技术及质量评价 4.1 反射波工作方法 反射波勘探工区道间距2m,偏移距4米即两个道间距,采用6次覆盖,12道接收的观测方法。 炮点距公式 2SNyn
对此工区而言,单边接收即一个道间距。双边接收即两个道间距多次覆盖即共反射点多次叠加技术在地震勘探中是经常用到的。它可以达到压制干扰波提高信噪比的目的。共反射点叠加技术参数的选择决定了叠加的效果,其中主要有道间距,偏移距,叠加次数。
(X1偏移距4m、X道间距2m、Xmax最大炮检距) 反射波多次覆盖观测示意图 .
Word 文档 4.2 折射波工作方法 4.2. 1 折射波射波采用2重相遇时距曲线方法进行,道间距2米,12道接收,其中近炮检距的两炮偏移距为1米 折射波勘探示意图
折射波勘探示意图 图中1o
、2o、3o、4o是炮点。 . Word 文档 4.2.2 相遇时距曲线解释方法 折射波相遇时距曲线也即t0法,是折射波勘探中常用到的一种解释方法,通过作图的方式获得速度,然后再用速度与时间剖面去推演出深度剖面, .
Word 文档 五:数据处理(VISTA) 5.1 原始记录 .
Word 文档 5.2 道均衡 道均衡有道均衡(动平衡)和道间均衡。道平衡也是道动态平衡。道均衡后需切除坏道。 .
Word 文档 5.3一维滤波(filt) 一维滤波就是对其中的每一道数据进行处理,把其中的高频,低频噪声消除。而主频的选择决定了滤波器的好坏,同时也就决定了滤波结果是否是符合工作要求的,在进行滤波之前需要频谱分析如下图:
频率设置 频率域分析结果 .
Word 文档 .
Word 文档 5.4:二维滤波 二维滤波主要是滤去面波部分。可以利用面波和反射波在速度和主频上的差异,从中提取反射波。二维滤波要注意的就是频率围和速度的选择,正确的选取频率和速度,才能将面波从中滤去。
速度选取 .
Word 文档 二维滤波结果 5.5:抽道集(CMP) 为了进行共反射点道集的叠加,首先必须要从二维滤波后的数据中提取出共反射道集。而在这之前必须要定义观测系统。观测系统是炮点和检波器之间的排列关系,根据施工之前的准备,就可以得到该观测系统的各项参数。 抽道集之前必须要对观测系统进行定义,如下是建立的地震观测系统:
观测系统定义 .
Word 文档 观测系统 .
Word 文档 运行设置
抽道集结果 .
Word 文档 5.6:速度分析 速度分析的目的主要是为反射波资料处理提供速度参数, 资料解释,岩性岩相分析提供解释用的速递费参数,对多道记录而言,速度分析是通过地震波能量相对速度的变化来获取速度信息的。在进行速度谱拾取之前,需要进行常速度扫描。 常速度分析:
CMP偏移距分析: .
Word 文档 速度谱分析:
速度拾取选择文件 速度拾取:
5.7:动校正 动校正也称为正常时差校正。多次覆盖地震记录,水平叠加是共深度点道集进行的,由于非零炮检距正常时差的存在,进行叠加之前 . Word 文档 需要进行动校正,就是把炮检距不同的个道上来自统一界面,同一点的反射波到达时间经正常时差校正为共中心点处的回声时间,以保证叠加时能实现同向叠加,形成反射波能量突出的叠加道。
动校正结果: .
Word 文档 5.8 :水平叠加(stack) 经过动校正处理后,时距曲线已校正为直线型时距曲线,可以进行叠加处理。水平叠加处理后每个道集输出一个叠加道,一条测线所有叠加道的集合组成直观反映地下构造形态。
水平叠加设置 输出文件 .
Word 文档 5.9:混波(mix) 混波是对其中一个道集,通过前后两个或者多个道集的数据从新加权计算该道集的数据。此次实习中单边接收采用的是12321的方式。混波可以使减小个别有误差的道集对整个处理解释的不利影响。
时间剖面: .
Word 文档 5.1.10:时深转换 由于水平叠加处理得出的地震剖面,其纵坐标是一时间来表示的,所以称为时间剖面,在时间剖面中,和反射信息对应的纵坐标是其零偏移距的走时,它可以定性的反映出反射界面的轮廓,但确切的深度和产状还和速度参数密切相关,所以需要输入相应的速度参数,并逐次计算出各反射界面的深度。通过速度分析所拾取的速度,将时间剖面转换成深度剖面,这样更直观的看出地面以下的分布组成关系。以便进行地质解释。
深度剖面: .
Word 文档 5.2 折射波数据处理 相对反射波处理而言,折射波数据处理相对简单,首先是进行初至波的拾取,读出每道集初至波的时间,然后在图纸上画出时距曲线。然后根据
012 ()ttTt
12 ()tTt 可得0t
和
22/VxVV
常数122221VVKVV 0*hKt 从而以h为半径画圆弧,圆弧的包络线即是折射界面。 .
Word 文档 第六章 解释推断 6.1 反射波工区解释 反射波工区即银杏球场边上,分析时间剖面和深度剖面,可以得出侧线上的大致分层情况,上覆疏松粘土层厚度围0-15m,且由大致上厚度由北向南增加。下伏泥岩岩层,与粘土层间有淋滤层 6.2 折射波工区 由于有大量建筑回填物,且沉积时间短,导致折射波数据紊乱,不利于地下底层解释。但从解释结果图上大致可以看出折射界面在地下1.8米处。且由西向东深度略有增加,但后面趋于水平。