地震勘探频谱及分辨率简述

高分辨率地震勘探综述摘要高分辨率是地震勘探的一个重要研究方向，涉及地震数据采集、处理和解释等各个方面。

在回顾高分辨率地震勘探发展历程及存在问题的基础上，重点阐述了高分辨率的评价机制，并对近年来发展的高分辨率方法原理及应用实例进行了详细介绍。

高分辨率是一个系统工程，实际生产中的各个环节都有可能对分辨率造成影响，因此，高分辨率不仅仅局限于某个单独的技术，需要同时发展采集、处理和解释各方面的技术，尤其是借鉴交叉学科的新方法。

关键词：采集；处理；解释；高分辨率；评价机制1 概述1.1 高分辨率勘探的目的及技术发展历程地震勘探是一种应用地震波在地下介质中的传播来对地下地质构造和岩性进行测量的技术，经过近一个世纪的发展，该方法已经成为最有成效的油气勘探物探方法。

纵观地震勘探的发展历程，高分辨率一直是科研、生产的重点和难点。

诚然，高分辨率地震勘探是一个系统工程，从地震资料采集、处理到解释，每一个环节都对分辨率有着重要的影响。

虽然采集、处理和解释分属不同的环节，考量高分辨率的角度也有所不同，但三者是有机联系的。

首先，野外地震数据的采集质量直接关系着地震勘探的成败，只有在采集质量得到保证的前提下，处理技术（诸如静校正、拓频和压噪技术等）才有发挥的空间，而地震处理得到的剖面又是解释的基础，解释成果则是高分辨率地震勘探的最终目标，三者环环相扣，紧密联系；其次，采集、处理和解释的方法也是相互影响和促进的，例如，采集观测方式的改变有可能对处理方法或参数提出新的要求（如可控震源采集对处理提出了谐波压制的要求等），解释方法的突破也有可能对处理提出新的标准（如A VO解释技术要求处理方法具有高保真度等）。

在阐述高分辨率地震勘探之前，有必要先介绍一下分辨率的概念及主要影响因素。

地震勘探分辨率是基于地震测量技术对地下构造进行空间测量的精度描述，在反射波地震勘探中可以概括如下：可分辨的最小地质体的厚度或最窄地质体的宽度，前者称为垂（纵）向分辨率，后者称为横向分辨率[1-2]。

地震分辨率1分辨率的定义分辨能力是指区分两个靠近物体的能力。

度量分辨能力的强弱通常有两种方式：一是距离表示，分辨的垂向距离或横向范围越小，则分辨力越强；二是时间表示，在地震时间剖面上，相邻地层时间间隔Δt 越小，则分辨能力越强。

为了利于理解，采用时间间隔Δt 的倒数为分辨率（resolution ），采用相对值表示。

地震勘探的分辨率，要使两个地震波完全分开，必须两个子波脉冲的包络完全分开，如果两个子波的包络连在一起，必然互相干涉，两个波的振幅、频率必然含糊不清。

2地震分辨率的分类地震分辨率包括垂直分辨率、水平分辨率和广义空间分辨率。

2.1垂直分辨率垂直分辨率是指地震记录或地震剖面上能分辨的最小地层厚度。

2.1.1波形分辨率Knapp 认为，相邻两个子波波形或波形包络在时间域可以完全区分，称为波形分辨率（厚层分辨率）。

分辨率与层厚度、频率的关系：子波延续时间：t nT n V λ∆== 顶底反射波时差：2h V τ∆=∆上式n 为子波延续时间的周期数，λ为子波波长，V 为子波在地层中的速度，h ∆为层厚度。

（1） 若t τ∆<∆，则不可分辨； （2） 若t τ∆>∆，则可分辨。

欲分辨该地层，则需t τ∆>∆，即2h V n V λ∆>，则：2h n λ∆>。

可以看出垂向分辨率主要取决于子波的波长（频率）和延续时间的周期数。

子波分类：（1） 分类（能量特征、Z 变换多项式的根） 最小相位子波：能量集中前部、根位于单位圆外 混合相位子波：能量集中中部、根位于单位圆内与圆外 最大相位子波：能量集中尾部、根位于单位圆内（2） 零相位子波（a ） 相位等于零的子波（b ） 关于t=0时刻对称的，物理不可实现的（c ） 典型的零相位子波：雷克子波（Ricker wavelet ） 时间域：()()()2212t f m w t m t f e ππ-⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦频率域：()22f w f f m m f e f -⎛⎫ ⎪=⎪⎝⎭⎛⎫⎪⎭相位：()0f ϕ=2.1.2时间分辨率利用复合反射波的振幅和波形变化特征指出，两个子波的波形可以部分重叠。

阶跃台阶即以2的整数次幂跳变；三、记录系统地震数据经模数转换为数字形式，记录在磁盘上。

第五节地震勘探的分辨率一 、垂向分辨率1．用地震记录沿垂直方向所能分辨的最薄地层的厚度；2．由图3.5.1，当来自顶、低反射波的时差 τ小于地震子波的延续时间Δt时，顶、低界面的反射波才能分开；，因此，τ<tΔ是顶、低界面的反射波能否分开的条件。

1．当地层厚度 Δh>λ/4 时，才能由波形特征分辨夹层顶、低界面的存在； 2．当地层厚度 Δh<λ/4 时,称为薄层，不能由波形特征分辨夹层顶、低界面的存在；3．在地层厚度 Δh=λ/4 时，出现相对振幅的极大值，这种现象称为薄层的调谐效应。

此时的地层厚度称调谐厚度，利用调谐效应可以分辨四分之一波长的波层的厚度。

见图3.5-22.横向分辨率1．指沿横向方向所能分辨的最小地质体的尺寸；2．第一菲涅尔带：地表点震源发出的球面波到达界面时的波前面，与前面相距1/4波长先期到达的另一波前面在界面上形成的圆称第一菲涅尔带； 3．在频率较高时，第一菲涅尔带半径为)3.5.3(2cf tv r =4．如果地质体的水平宽度a 满足不等式)4.5.3(ra <则这样的地质体相当于一个点的绕射，不能分辨该地质体的存在；5．第一菲涅尔带半径随频率增高而减小，随勘探深度增大而增大，因此不能撇开地质体的埋深而谈分辨率问题。

6．下图是砂岩体模型宽度与其对应的地震响应，对于大于菲涅尔带的反射段，显示的反射图形与反射段的形态一致，对于小于菲涅尔带的反射段，地震反射特征发生变化，呈现点绕射型效应、振幅随岩层横向宽度的减小而降低。

3. 对影响分辨率的几个因素的讨论无论是垂向分辨率还是横向分辨率，都是与子波的频率成分、频带宽度和相位特征等因素有关，子波的波长越短，分辨率越高，频带越宽，分辨率越高，在频谱相同的情况下，零相位子波具有较高的分辨率，这是因为零相位子波，频带较宽，振动延续时间最短所致。

地震勘探的高分辨率技术编者按本文是石油科技情报研究所为石油部大庆科委提供的专题咨询调研项目之一，信号波峰幅值平方主要是针对松辽盆地油气勘探中存在的实际问题，搜集了一些国外有关的技术资料编写而成，对于我国其它探区也具有一定参考价值。

在我国各大探区，譬如说，松辽盆地的油气勘探中，不论是浅层薄泥砂互层、“三小”（小背斜、小断块，小砂体）构造还是深层古潜山构造、基岩断裂带、大三角洲砂体等隐蔽油气藏的勘探皆迫切需要提高地震法纵（垂）、横向的分辨能力。

在调研近十多年来有关的文献虽不少，但因其论述观点、出发角度与目的对象皆各有不同，只有根据我国探区的实际需要，将有关成果归纳一下，分为以下三个方面作一介绍。

过程中曾获得大庆物探公司技术领导的帮助，在此表示感谢。

第一部分 模式分析模式分析主要依靠数学运算与简化物理模型以合成记录与试验分析作为手段，针对在各种波阻抗结构下，薄层（包括互层）、楔形体、透镜体断块及其各类组合体的地质模式进行实验室的分析研究，从理论上为提高地震分辨率的有利因素、有效途径及可能性提供了依据。

为使模试结果具有指导意义，模式分析中要作出若干基本符合实际的简化假设（如假设薄层所在上、下介质的密度不变、泊松比值为常数、震源子波恒定等），忽略某些非关键性参数的影响（如吸收和扩散引起的衰减、多次反射等），围绕几个主要参数（如界面上、下的波速比值、目的层厚与深度等），模拟几种具有代表性的单元地质结构（如尖灭、透镜体、薄层、小断块等）进行大量实验与分析，现已取得不少成果。

一、影响分辨率关键性因素的分析纵向分辨率是区分薄层的能力，而横向分辨率是区分横向波阻抗细节变化的能力，如分出断层、河道、岩性异体和断裂带等。

噪比值、子波频谱宽度与上限频率、相位谱和波谱形状等；纵向分辨率主要取决于信笼统地说，也就是优势信噪比信息的频带宽度；而横向分辨率除受上述因素的影响之外，检波点距与偏移速度的准确度也很重要。

噪比值、地震子波频谱下面首先着重分析一下影响纵向分辨率的几个关键性因素：信，在不计噪声的情况下是：为纵向分辨率宽度、上限频率、相位谱、波谱形状以及相互之间存在的相互影响。

第四章地震资料的解释Interpretation of Seismic Data第一节地震分辨率Resolution地震分辨率是可分辨的最薄地层厚度或最窄的地质体宽度，前者称为纵向分辨率，后者称为横向分辨率。

一、地震波的纵向分辨率(Vertical Resolution)纵向分辨率是指沿地层垂直方向所能分辨的最薄地层的厚度。

以煤层为例，纵向分辨率就是刚好分开煤层顶、底界面反射波的极限厚度或双程旅行时间。

Rayleigh、Ricker、Widess根据自己的研究提出了不同的准则，这三种纵向分辨率准则并不存在根本差异。

Rayleigh准则和Widess第一准则分别用λ/4和λ/8作为纵向分辨率，而Ricker准则介于二者之间。

Resolution refers to the minimum separation between two features such that we can tell that there are two separate features rather than only one. With respect to seismic waves we may think of how far apart two interfaces must be to show as separate reflectors.Rayleigh defined the vertical resolution as being about λ/4. Ricker used a slightly different criterion, which resulted in a slightly smaller resolvable limit. Widess also used a different criterion of λ/8.二、地震波的横向分辨率(Horizontal Resolution)在煤矿开采过程中，人们往往更需要了解煤层的横向变化情况，如断层、尖灭、冲刷带等等。

地震资料垂向分辨率定义好的，以下是为您生成的关于“地震资料垂向分辨率定义”的文章：---【地震资料垂向分辨率定义】**开场白**朋友们，想象一下，当我们想要了解地球内部的结构，就像想要看清一个多层的大蛋糕里每一层的细节，这时候地震资料就派上用场啦。

不过，这里面有个很关键的概念，那就是地震资料的垂向分辨率。

今天咱们就来好好聊聊这个！**什么是地震资料垂向分辨率？**简单来说，地震资料垂向分辨率就是指地震勘探中能够分辨出地下地层厚度的最小能力。

打个比方，就好比我们用望远镜看远处的山峰，垂向分辨率高，就能看清山上每一块突出的石头和每一道细小的裂缝；分辨率低，可能就只能看到一个大致的轮廓。

在日常生活中，我们可以把它想象成用手机拍照。

如果像素高，就能清晰地看到脸上的小痘痘；像素低，可能连五官都看不太清楚。

但是要注意，可别把垂向分辨率和横向分辨率搞混了，横向分辨率是指在水平方向上分辨地质体的能力。

**关键点解析**3.1 核心特征或要素第一个要素是波长。

波长越短，垂向分辨率越高。

这就好比我们用短尺子去测量，能更精确地量出小尺寸的东西。

比如说，高频的地震波波长较短，所以在垂向分辨率上就更有优势。

第二个要素是子波形态。

子波形态越尖锐，垂向分辨率越好。

就像我们用锋利的刀去切东西，能切出更薄更清晰的切面。

第三个要素是信噪比。

信噪比高，垂向分辨率也会相对提高。

就好像在一个安静的环境里听音乐，能更清楚地分辨出每一个音符。

3.2 容易混淆的概念地震资料垂向分辨率容易和纵向分辨率混淆。

其实纵向分辨率更多地强调在垂直方向上对地质体特征的反映程度，而垂向分辨率更侧重于能够分辨出的最小地层厚度。

比如说，纵向分辨率可能关注的是地层的岩性变化，而垂向分辨率更关注能不能清晰地分辨出这一层有多厚。

**起源与发展**地震勘探技术的出现可以追溯到 20 世纪初。

那时候，人们开始尝试利用地震波来探测地下结构。

随着技术的不断进步，地震资料的垂向分辨率也在不断提高。

7级地震的频谱参数包括频率范围、分辨率带宽、动态范围、灵敏度、采样率和触发模式等。

这些参数可以帮助我们了解地震信号的特性，并进一步分析地震活动的原因和影响。

具体来说，频率范围是指地震仪能够测量的最低和最高频率，通常以赫兹(Hz)为单位；分辨率带宽则决定了仪器能够分辨的最小频率差，对于地震信号的准确识别和分析非常重要；动态范围则衡量仪器能够测量的信号强度范围，通常以分贝(dB)为单位；灵敏度则反映了仪器对于弱信号的测量能力；采样率则决定了仪器每秒采集的样本数，是数字信号处理的基础；触发模式则指导仪器在何时、如何启动数据采集。

在7级地震的情况下，这些参数可能会受到一定的影响，需要结合具体情况进行具体分析。

同时，还需要综合考虑其他因素，如地震的震源深度、地表地质等因素，对地震的影响进行全面评估。

浅层地震探测技术应用中的分辨率问题来源：矿产与地质谢忠球时间：2005-11-1摘要浅层地震探测技术中影响分辨率的因素,除与反射波主频和频带宽度有关外,还主要受信噪比、子波形态、采样率、岩性界面反射系数的影响。

浅层地震探测中,通过高分辨率数据处理,能有效地提高资料的信噪比和分辨率。

关键词浅层地震勘探,分辨率,高分辨率处理RESOLUTION PROBLEMS ABOUT THE APPLICATION OF SHALLOWSEISMIC PROSPECTING TECHNIQUEXie Zhongqiu(I nstitute of K arst G eology,C AGS,G uilin 541004)Abstract The factors which influence the resolution of shallow seismic prospecting are affected mainly by SNR (signal-to-noise ratio),Wavelet shape,sampling rate and reflection coefficient of lithological interface in addition to main frequency and frequency band-width of reflecting wave.The SNR and resolution of seismic data can be effectively improved through high resolution processing of seismic data in shallow seismic prospecting.Key words Shallow seismic prospecting,Resolution,High resolution processing目前浅层工程物探技术,在解决各种灾害地质、环境地质问题,例如矿井突水、塌陷、滑坡等的预测、治理中的作用,已经逐渐为人们所认识。