地震资料地质解释 第2课 地震层序-地震反射波的基本特征 [兼容模式]

第二章地震层序分析seismic sequence•2.1 地震反射波的基本特征•2.2 地震反射界面的追踪对比方法•2.3 地质界面的类型和特征•2.4地震反射界面的类型、成因及区分•2.5地震地层单元划分2.1 地震反射波的基本特征2.1.1 地震时间剖面的特征2.1.2 单道地震记录的形成机制2.1.3 地震子波的有关概念2.1.4 地震波的分辨率时间剖面是由众多相邻的单道地震记录所组成的。

单道地震记录反映的是该点位的振动图，它反映了其下地层的反射系数的垂向变化特征。

时间剖面的纵坐标为双程旅行时间。

通常为ms。

波形显示：用振动图形式显示地震记录的波形。

可以较全面地反映地震动力学特征（如振幅、频率和波形），但是反映界面起伏的直观性较差。

（1）地震记录显示的形式波形+变面积显示：在波形显示的基础上，用梯形面积的大小和边缘的陡缓表示地震能量的强弱。

这种显示能够反映界面的形态，直观性强，外形与地质剖面接近，但是波的动力学特征细节不清。

波形+变密度显示：用密度值大小表示地震波能量的强弱。

振幅强则光线密度大，色调深；振幅弱则光线密度稀，色调变灰。

变密度显示不如变面积显示的剖面反射层次清晰。

波形+彩色显示：色彩鲜艳、层次分明，特征突出，表示地震信息的动态范围更大，利于对比。

现有工作站系统多采用彩色显示，利于对比解释。

波形显示波形+变面积显示波形+变密度显示波形+彩色显示时间剖面显示方式的对比（2）显示比例深/宽比：1:2深/宽比：1:1深/宽比：2:1（1）地震子波：由人工震源所激发出的弹性波是一个脉冲波，在传播过程中由于大地滤波作用，要发生复杂的变化，由于高频成分受其影响最大，而低频成分受其影响小，因此在传播一定距离后，尖脉冲变成了频率较低，具有一定延续时间且相对比较稳定的波形，称其为地震子波。

激发接收2.1.2 单道地震记录的形成机制（2）地震子波的传播•地震子波传播到波阻抗界面上时，一部分能量传过界面继续向前传播，一部分则被反射回来，为便于讨论，将它们分别称为入射子波、透射子波和反射子波。

•波阻抗、反射系数A反射子波=A入射子波×R因反射系数不仅有大小，还有正负。

因此可以说反射界面是有正负“极性”之分的。

从而反射子波随界面性质也具有了“极性”褶积模型只在一维空间上讨论问题，其假设前提是地层在横向上稳定不变，地震反射特征只与地层介质的层状结构性质有关，从而可在地层界面的法线方向上研究问题。

其数学表达式为：式中X(t)为地震子波，R(t)为反射系数时间序列。

A t X t R t X R t d ()()*()()()==--∞∞⎰τττX反射系数：(ρ2v 2-ρ1v 1)/ (ρ2v 2+ρ1v 1)（3）形成单道地震记录的褶积模型反射地震记录的形成子波反射系数合成记录在时间域上，任一特定空间位置上的在不同时刻的波动特征可用振动图来表示波的最基本的形式是谐波，以正弦波为例，其在不同时刻的位移量U （与平衡位置间的距离）为：U=Asin(ωt+φ0)A 为振幅(amplitude)谐振动曲线中代表质点离开平衡位置的最大位移。

ω为频率(frequency)谐振动系统在一秒中所完成的振动次数。

频率的倒数为周期T，它是完成一次振动所需要的时间(秒)。

ωt+φ0为相位(phase)是时间t的线性函数，它在不同时刻有不同的数值并决定着该时刻的位移值。

φ0为初始相位(primary phase)是与谐振动开始时间有关的一个量。

A AU U在时间域上，任一特定空间位置上的在不同时刻的波动特征可用振动图来表示波峰(peak)：质点位移为正时的极值点。

波谷(trough)：质点位移为负时的极值点。

周期(cycle or period)：相邻两波峰(或波谷)间的时间间隔。

持续时间(duration or interval)：初始振动到终止振动所持续的时间相位数：在持续时间内波峰或波谷的个数A AU U视振幅：质点离开平衡位置的最大位移量视周期：相邻两波峰(或波谷)间的时间间隔波峰：质点位移为正时的极值点。

波谷：质点位移为负时的极值点。

持续时间：初始振动到终止振动所持续的时间相位数：在持续时间内波峰或波谷的个数。

实际的地震子波并非简谐波，而是一种复杂的波，严格讲不具周期性，但它可以看作是由无数简谐波叠加形成的复合波。

又具有类似于简谐波的特点，这时可借鉴简谐波的概念描述，但前面要冠以“视”字(apparent)对于地震子波g(t)：其频谱()j G R jX A γωωωωω=+=（）（）（）（）e地震子波的频谱特征该式又可以表达为复函数：其中g(t)的相位谱g(t)的振幅谱g(t)的振动图的振幅谱为的相位谱为地震子波在频谱上的特征参数主频ω：振幅谱极大值所对应的频率，一般相当于地震波的视频率。

频宽⊿ω ：若以F(ω)的值为1，则可找出对应于F(ω) ＝0.707的两个频率值ω1和ω2，并把⊿ω＝ω2－ω1对应的频率区间称为频宽，它反映了绝大部分能量集中的频率范围。

5－10－20－25（主频15、频宽10）45－50－60－65（主频55、频宽10）35－40－80－85（主频65、频宽40）35－40－80－85（主频55、频宽40）主频、频宽对地震子波特征的影响主频决定波的视周期和相位数，对于一定的频宽，主频越高，则视周期越小，相位数越多。

频宽决定波的能量集中程度和视持续时间，对于一定的主频，频宽越大，能量越集中在主相位上，波的视持续时间越短。

零相位最小相位45相位5－15－50－6090相位270相位地震子波的相位特征最小相位子波：能量主要集中在前端。

最大相位子波：能量主要集中在后端。

混合相位子波：能量主要集中在中间零相位子波：以0时间对称，能量集中在0时间处。

90度相位子波：以0时间镜像对称，0时处能量为0。

地震子波一般是最小相位子波，为便于构造解释，一般进行零相位子波处理，在薄层砂体研究时一般进行90度相位子波处理。

零相位最小相位零相位子波的分辨率最好，其优点表现为：零相位子波的旁瓣比最小相位子波的旁瓣小；能量集中在较窄的时间范围内，分辨率高。

零相位子波的脉冲反射时间出现在零相位子波峰值处，最小相位子波的脉冲反射时间出现在子波起跳处，后者计时不准。

2）地震子波相位特征的影响零相位子波与90度相位的适用条件不同零相位:子波对称,主瓣中心与反射界面一致; 只对海底、主要不整合、厚层砂有效。

90度相位：适合薄层，主瓣提到薄层中心。

分辨率：是指区分两个靠近物体的能力。

垂向分辨率：是指沿地层垂直方向所能分辨的最薄地层厚度。

横向分辨率：是指横向上所能分辨的最小地质体宽度。

2.1.4 地震波的分辨率（1）基本概念垂向分辨率的不同定义•时差分辨率：根据两个相邻反射同相轴的时差所能区分开的最小厚度。

•振幅分辨率：根据反射同相轴的调谐振幅所能区分开的最小厚度。

地震波的垂直分辨能力可通过地震子波的延续时间与穿过地层的双程旅行时的比较来解释。

t ∆υτ/2h ∆=∆当岩层较厚，地震子波的延续时小于穿越岩层的往返时，即时，同一点接收到来自界面R1和R2的两个反射波是可以分开的，形成两个单波。

τ∆<∆t （2）时差分辨率当岩层较薄，地震子波的延续时大于穿越岩层的往返时，即时，来自相距很近的各反射界面的地震子波传播到地面一个接收点时将不能分开。

在接收点收到的是来自多个界面地震子波相互叠加的反射波，形成复波。

在这种情况下，地震记录上看到的一个反射波组，并不是简单地等于一个反射波。

由此表明一个波组并不是来自一个界面的反射波，而是来自一组靠的很近界面的许多地震反射子波叠加的结果。

τ∆>∆t反射波时差分辨率的极限•适用条件是:零相位子波；子波的相位数少，主极值大而明显；(1)Rayleigh准则:两子波到达时差∆t≥b/2（主波峰到第一个波谷的时差）为可分辨；(2)Ricker 准则：两子波到达时间差∆t≥τ(子波主极值两侧的两个最大陡度点的间距)为可分辨；（3）振幅分辨率1/4入地层厚度½入地层厚度1973年Widess设计了楔形地层模型，用于研究反射波形随地层厚度的变化。

认为厚度小于入射子波在其介质中传播时的四分之一主波长为薄层，并提出了无限均匀介质中薄夹层厚度与其薄层反射振幅的关系。

根据振幅大小所能够识别出的厚度为薄层的振幅分辨率地层厚度½入地层厚度1/4入反射波的振幅分辨率的极限——Widess 当地层厚度大于0.5 时，顶、底界面可以识别，可以根据•：在时间～振幅曲线上，当∆h<λ/4时，时差关系无法区分薄层顶底，但合成波形的振幅与时间厚度∆t近似成正比，如能确定其线性函数关系，并经已知井厚度信息的标定，则可根据振幅实现薄层厚度估计。

一般振幅垂直分辨率在1/4λ～1/8λ之间。

5－10－20－25（主频15、频宽10）45－50－60－65（主频55、频宽10）35－40－80－85（主频65、频宽40）35－40－80－85（主频55、频宽40）主频决定波的视周期和相位数，对于一定的频宽，主频越高，则视周期越小，相位数越多。

频宽决定波的能量集中程度和视持续时间，对于一定的主频，频宽越大，能量越集中在主相位上，波的视持续时间越短。

（4）垂向地震分辨率的影响因素•地震剖面的分辨率主要受子波的分辨能力的影响，•1）子波的频带宽度和主频的影响，地震剖面上主频与频宽的关系Dominant frequency vs. seismic (30-50 Hz)50 Hz 40 Hz30 HzBandwidth vs. seismicNarrower-bandPoststackWider-band2）地震子波相位特征的影响零相位子波的分辨率最好，其优点表现为：零相位子波的旁瓣比最小相位子波的旁瓣小；能量集中在较窄的时间范围内，分辨率高。

零相位子波的脉冲反射时间出现在零相位子波峰值处，最小相位子波的脉冲反射时间出现在子波起跳处，后者计时不准。

零相位最小相位垂向分辨率与信噪比的矛盾垂向分辨率与信噪比的矛盾提高分辨率前提高分辨率后波阻抗反演对分辨率的提高：高质量的波阻抗反演成果随地震波振幅、频率、相位的细节变化而变化，在一个相位内部可以出现多个波阻抗强弱变化层，是提高分辨率的最佳方法振幅与波阻抗叠合剖面：波形为振幅，颜色为波阻抗在图（A ）中每两条垂直线之间的距离等于菲涅尔带的直径。

在图（B）中可以看到，当反射体的尺寸小于菲涅尔带时，基本上可以看作是绕射点产生的响应。

（A ）（B ）横向分辨率为菲涅尔带的直径（5）地震波的横向分辨率Fresnel 带的定义•某点周围各点传播时间与最短传播时间小于半个周期的范围称为Fresnel 带•T 0=2h/v •T 1 =T 0+T/2•=2h/v+T/2•=2(h+Tv/4)/v•=2(h+ /4)/vT 0T 1T 0、T 1相差半个周期空间菲涅尔带的大小随深度和速度增加而增加，随频率增加而减小，横向分辨率随时间增大的变化关系0.5反射界面上有A、B、C、D 四处断开，从A到D增宽。