物探瑞利面波勘探专题培训课件

２００２年６月　物　探　装　备　第１２卷　第２期　

瞬态瑞利面波技术在地震勘探方面的应用研究　

米晓利　王欣　李永革　李立山　（石油物探岩土工程有限公司，河北涿州０７２７５１）　摘　要　米晓利，王欣，李永革，李立山．瞬态瑞利面波技术在地震勘探方面的应用研究．物探装备，２００２，１２（２）：９５～１００　运用瞬态瑞利面波勘探方法可以在寻找激发岩性和提供静校正所需参数方面取得好的效果。　主题词　地球物理勘探　瞬态瑞利面波　技术　应用　研究　引言　在野外地震勘探采集中，激发方式和室内资料　处理时的静校正是关系到地震成果质量的重要因　素。在采用炸药震源激发的地震勘探中，施工人员往　往机械地按施工设计的井深打井下药，从而在一些　浅层岩性横向变化大的探区，由于未能把炸药下到　泥岩等激发条件较好的地层而得不到好的记录。所　以，我们在这些地区进行地震施工设计前，需要先对　浅层进行一次激发岩性的调查。一般静校正的做法　是在假设地表具有一致性的前提下进行的。但是，在　近地表风化层的速度、厚度均发生变化的清况下就　失去了其假设前提。　以折射波为基础的静校正方法根据的是首波旅　行时间，理论上可以估算出长周期静态分量。但是，　由于折射波法一方面受到风化层中低速夹层的制　约，另一方面自动校正一般都需要首先假定一个初　始模型，特别是在近地表模型具有几个层次需要确　定时，很难逼近于实际情况而导致静校正的不准确。　此外，无论是以反射波法或者是折射波法为基础的　静校正手段都依赖于提取方法的可靠性，但往往由　于信噪比不高而使提取发生困难。显然，为最终得到　高质量的静校正结果，必须对地表的速度和风化层　厚度进行实测。　精确的静校正需要知道近地表地层的速度变化　及其分布状况，通常采用“微测井”加小折射的办法　求取近地表速度值。由于这种方法成本较高，所以往　往为了降低成本，而采取减少参数（低、降速层的厚　度和速度）采集点密度的手段，造成不能精确地描述　近地表介质的厚度和速度的结果。　瑞利面波是由英国学者ＲａｙＩｅｉｇｈ于１８８７年首　先在研究弹性介质中波动时发现的。随着计算机技　术和数字处理技术的飞速发展，面波勘探首先在工　程勘察中获得了很好的应用，而利用其在地震勘探　工作前进行激发岩性的调查、求取低、降速层的厚度　和速度，国内尚无先例。为此，石油物探岩土工程公　司采用瞬态瑞利面波勘探技术在河北的涿州、廊坊、　保定等地区进行了试验研究，并获取了这些地区第　四系各岩性层的厚度和面波速度，其与钻孔测试资　料吻合较好。因此，我们认为运用面波勘探方法可以　在寻找激发岩性和提供静校正所需参数方面取得好　的效果。下面从理论上对瞬态面波勘探原理及我们　实际工作所得的成果，向读者作一介绍。　方法原理简介　大量实践中的研究表明，瑞利波具有如Ｆ特性：　１）在分层介质中，瑞利波具有频散特性；　２）瑞利波的波长不同，穿透深度也不同；　３）瑞利波的传播速度与横波及纵波传播速度具　有相关性。　前两种特性为瑞利波勘探提供了充分的理论依　据，后一种特性为方法应用开拓了广阔的前景。　面波法以瑞利波的理论产生和检测为基础，对　地面进行人工瞬态激振（锤击或炸药），产生不同频　率的复合面波，经过傅氏变换将数据由时间一空间域　转到频率一波数域，得到二维振幅谱图像，在振幅谱　图像上选取面波窗口拾取面波信息，据此计算面波　频散曲线，再利用频散曲线进行反演计算，从而得到　地下某一深度范围内的地层结构和不同深度的瑞利　波传播速度。　１．时间域向频率域的转换　

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浅谈运用物探手段来寻找地下空洞

张忠良 王峰

(上海田中地质咨询有限公司)

提 要

本文阐述了运用地质雷达、多道瞬态瑞利波、单道共偏移距反射、电阻率等方法原理来探查地下空洞。并介绍各种工程实例，充分说明物探这门新兴科学技术所具有的探查效果。

关键词 物探 地质雷达法 多道瞬态瑞利波探查法

一 绪论

地下空洞的类型是多种多样的，有自然的，也有人为的，在不同的历史时期，对于不同的行业来说，有的是有利的，有的是有害的。随着社会的进步和经济的发展，人们出于各自不同的目的，需要对空洞的了解越来越多。比如对考古界而言，需要了解空洞(墓穴)的空间位置达到考古发掘的目的；对水利建设而言，通过对坝体的空洞探查了解坝体质量情况以达到加固坝体、安全运行的目的；对现代城市建设而言，在处理地基时需要了解空洞(地下防空洞，化粪池等)的空间位置以确保工程的顺利进行；在城市环境监测时对地下采空区的了解并采取对策以躲免附近建筑物的损坏等等。

二 物理探查方法

物理探查法，简称“物探”，是用物理方法来探查人们所期望了解和寻找地下有用目的体的一门新兴科学技术。物理探查的前提条件是地下空洞与其周围介质存在的物理性质差异，借助于各种物理测定装置和专用物理探查仪器，测量地下空洞周围物理场的分布状况，通过分析和研究物理场的变化规律，结合有关资料，推断出地下一定深度范围内的空洞的分布规律。

就空洞的物性前提而言，可将空洞大致分为含水和不含水的。对于不同的物理探查方法，含水量的多少将对成果的解释有直接影响。

(一) 地质雷达

地质雷达技术是近年来越来越被广泛用于探查近距离目的物的一种物理探查方法，其利用一个天线发射高频宽频带电磁波，另一个天线接收来自地下介质界面的反射波。在电磁波发射的频率一定时，电磁波在介质中传波路径、电磁波反射系数、相位、振幅、频率等特性主要与介质的介电常数、导电率，磁导率有关。由此从所接收到的波旅行时间t(亦称双程走时)、振幅与波形资料，来推断解释地下反射体的形状和埋深。

绪论

1.应用地球物理学（又称为应用地球物理勘探、勘察地球物理）——简称物探。

2。它是以地壳中各种岩、矿石间的物理性质差异（如密度、磁性、电性、弹性、放射性差异等）为物质基础的，利用物理学原理，通过观测和研究因岩、矿石物理性质差异而引起相应的地球物理场（如重力场、地磁场、电场等）在空间上的局部变化(称为地球物理异常），就可以推断地下地质构造或岩矿体的赋存状况。达到地质调查的目的的一种应用科学。

3。物探可以解决的问题：地质体的形状参数;地质体的产状参数；地质体的物性参数。

4。物探特点：方法条件性；透视与放大性；多学科渗透性；多解性;低成本、高效性；某些物探方法可以解决常规地质勘探方法难于解决的一些问题。

5。物探啊方法与地质方法的不同点：（1）.理论基础不同：地质方法：岩石学、构造地质学、矿藏学等理论为基础。物探方法:各种地球物理场的理论为基础。（2）.工作方法不同：地质方法:对岩矿石露头或岩芯直接进行观测—直接方法。物探方法：用一起对地质体引起的异常进行观测-间接方法。

6.工程物探的特点:P4

第一章

1.浅层折射波法是一种使用相对较早且较成熟的方法,可用来观测覆盖层厚度、基岩面起伏、断层及古河道。

弱点：分辨率较低、测线较长.

2。浅层反射波法具有相对较高的分辨率，可以采用较小的炮检距进行观测,因而可以采用较短的勘探测线；对资料的数字处理技术要求较高。

3.爆炸：剪切力-剪切形变-横波；压缩应力—体积形变—纵波；压缩和剪切的合力—复合形变-面波。

4。地震波可分为体波和面波两大类.体波在介质的整个体积内传播，面波则沿介质的自由表面或两种不同介质的分界面传播。

体波根据其传播特征的不同,又可分为纵波和横波。

面波根据其不同性质，又可分为瑞利波和勒夫波。

5。纵波传播路径上质点的振动方向和传播方向一致，横波的质点振动方向和传播方向垂直，面波质点振动方向呈螺旋轨迹。

在同一波场下，纵波速度最快，频率最高.面波能量最强、横波次之、纵波能量最小。

名词解释：

1、布格重力异常：是野外重力观测数据经过布格校正以后得到的重力异常，它是由地下矿体或构造等局部地质因素在测点处引起的引力的垂向分量 。 2、磁异常：地下含有磁性的地质体在其周围空间引起的磁场变化。

3、地震勘探：通过人工方法激发地震波，研究地震波在地层中传播的情况，以查明地下的地质构造、地层岩性等，为寻找油气田或其它勘探目的服务的一种物探方法。

4、地震子波：当地震波传播一定距离后，其形状逐渐稳定，具有2-3个相位，有一定的延续时间的地震波，称为地震子波，它是地震记录的基本元素。 5、纵波（P波）：质点的振动方向与波的传播方向一致的波，有时也称为压缩波或疏密波。

6、横波（S波）：质点的振动方向与波的传播方向垂直的波，有时也称为切变波。

7、体波：当纵波和横波在介质的整个立体空间中传播时合称体波。

8、面波：在自由表面或不同弹性介质的分界面上传播的一类特殊波。最常见的面波是沿地面传播的瑞利波。其特点是低速（通常小于横波速度）、低频、强振，是一种干扰波。 9、多次波：在一个或几个界面中经过两次或两次以上重复反射或折射而到达地面的地震波。多次波是一种干扰波。

10、波阻抗：地震波传播速度与介质密度的乘积（Z=ρ· V） 。它是研究界面上地震波反射强度的一个重要参数。

11、地震波运动学:研究地震波波前的空间位置与其传播时间关系的一门学科，也叫几何地震学，主要用于地震资料的构造解释。

12、时距曲线：波从震源出发，传播到测线上各观测点的传播时间t与观测点相对于激发点（坐标原点）

距离x之间的关系曲线。t=f(x)=f(x,v,h) 13、自激自收：激发点和接收点在同一位置上的野外工作方式。

14、炮检距：观测点相对于激发点（坐标原点）距离x 15、地震波动力学：研究地震波在运动状态中的能量、波形、频谱等特征及其变化规律的一门学科，它是地震资料地层、岩性解释的基础。

16、频谱: 组成一个复杂振动的各个谐振动分量的特性与其频率关系的总和称为该振动的频谱，包括振幅谱和相位谱。