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多偏移距地震映像法应用技术研究

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偏移 地震 映像 应用 技术研究
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第6卷第3期 2009年6月 工往 球物理荸赧 ()F . 2009 文章编号:940(2009)03一4 0.3969/j.672—7940.2009.03.003 多偏移距地震映像法应用技术研究 徐 涛,许顺芳 (中国地质大学地球物理与空间信息学院,武汉430074) 摘 要:在地震映像方法勘探中,不同偏移距获得的地震波所包含的信息是不一样的,同时,偏移距也是影 响地震分辨率的一个主要因素,合理选取偏移距能取得更好的勘探效果。本文结合对向家坝至上海高压输电 线路湖北咸宁段塔基岩溶地带采用浅层地震多偏移距映像勘探技术勘察的实例,应用共偏移距处理技术,抽 取映像法勘探结果中不同偏移距下的多条地震剖面作对比研究,分析不同偏移距下地震波对于地质异常体 的反映,探讨适合多波联合勘探的最佳接收窗口内的最佳偏移距,以提高勘探效率和精度。 关键词:地震映像法;多偏移距;面波;岩溶 中图分类号: 文献标识码:A 收稿日期:2009—02—18 A n of is by is on of of by by of of in t of of 引 言 近年来,浅层地震勘探技术已广泛应用到工 程地质各个领域。在对岩溶地质体的勘查中,地 震映像法又是一种重要而且常用的勘探方法。地 震映像法,又称地震共偏移距法,是基于反射波法 中的最佳偏移距技术发展起来的一种地震勘探方 法_】一。其主要特点是:采集速度快,接收点离震源 很近,直接接收激发点与接收点之问的垂直反射 波,从而提高了采集数据信噪比[2“]。在资料处 理过程中不需要进行动校正处理,避开了动校正 对浅层反射波的拉伸、畸变影响,可以使反射波的 动力学特征全部被保留,地震记录的分辨率不会 作者简介:徐涛(1985 ),男,硕士研究生,主要从事—顺芳(1964一),男,副教授,长期从事工程地球物理理论和应用研究。E—cn n ∞ _, g“ n G h “ S u 删 X ~ u X. " G & 鲫 G . 盯 274 ] 程地球物理学报(第6卷 受影响。其缺陷主要表现在:一是只能进行能量 的垂直叠加,而不能进行能量的水平叠加,增大了 计算机数据处理难度和对有效波辨别的准确性; 二是每个激发点只用单个检波器接收,现场二r=作 量比较大 J。 在传统地震勘探数据采集中,为了压制干扰 波,提高性噪比和信号幅度,常采用炮点检波点组 合的多次覆盖叠加技术[ ,也取得了较好的勘探 效果。然而,这种方法带来了地震勘探频率的损 失、增加了地震波的失真度,而且在山地等地形不 太理想的区域,受到地形影响和排列长度的限制, 很难采用长排列组合多次覆盖技术,因此人们在 复杂地表条件下选择采用排列方法相对比较灵活 的地震映像法。但由于映像法存在能量不能水平 叠加等缺陷,也会对勘探效果造成影响。为了进 一步提高勘探精度和效率,通过对映像法中偏移 距的选取问题进行了研究,采用了共偏移距处理 技术,避开单偏移距的局限性,进行多偏移距联合 勘探方法,寻找合适的勘探窗口,并取得较好了的 勘探结果。 2偏移距选择 在地震映像数据采集中,选定的合适激发和 接收距离一般称为最佳偏移距,它已不仅仅是反 射波意义上的最佳,而是采集有效波的最佳偏移 距偏移距的选择非常重要,它关系到反射系 数的稳定性和勘探分辨率效果,是一个值得注意 的问题。对于偏移距的选取,一般主要从两个方 面来考虑: 首先根据所要勘探的大致深度及层速度来确 定最大偏移距,当地层水平时, 最大偏移距: X…==[ 。 其中般取D<10 。 最小偏移距: 一『 其中△为允许的速度误差, 为叠加 速度(m/s),/’ 为反射波最高频率(t。为双 程旅行时问。根据这个原理确定偏移距的大致范 同[ 。 其次从提高信噪比方面来考虑。已知当波以 不同的入射角入射到反射界面的反射系数是不同 的,而反射系数越稳定效果越好。为了避免先于 反射波到达的直达波、横波、声波和折射波等的干 扰,需选择足够大的偏移距。而在浅层和超浅层 探测时,偏移距过大,则可能形成宽角反射,给资 料的处理和解释带来一系列难题,而偏移距小则 难以避开上述干扰为要利用尽可能多的信 息,不同的条件下最佳偏移距的选择原则又有不 同。偏移距若选在纵波的反射窗口内类同于等偏 移距单点反射方法;偏移距若选在面波域窗口,则 是接收面波在浅层传播过程中由地下目的物引起 的面波的分解波、转换波、反射波与绕射波[1]。为 了获得具有高信噪比和分辨率的地震映像记录, 需要使用多道地震仪在一定的接收长度上获得试 验剖面,分析试验剖面上各种地震波的传播规律, 确定能够最好地反映探测目标的有效波的偏移 距。 在资料解释中,最佳偏移距的大小与判断局 部异常地质体的范围有直接关系。异常范围大于 实际地质体,这有利于发现异常体,而且在确定 地质体范围时,偏移距大小因素也是值得考虑 的。 3技术应用实例 3.1工区地形、地质条件概述 为了消除工程建设岩溶地质安全隐患,对即 将开建的向家坝至上海高压输电线路湖北赤壁段 塔基进行了岩溶勘察。湖北赤壁位于岩溶较发育 的碳酸岩类地区,覆盖层多为黏土和粉质黏土,下 覆基岩主要为灰岩、泥灰岩、泥质白云岩等,岩体 中构造裂隙和溶蚀裂隙均较发育,局部较破碎,地 下水活动表现活跃。该地区岩溶主要为山盆期岩 溶发育特征,地表分布较多溶蚀洼地、漏斗和落水 洞,地下分布有一定数量和规模的隐伏土洞以及 溶洞或塌陷后被碎石等充填的空洞。 3.2工区地球物理特征 通过现场进行的地震地质条件及岩石标本测 定调查(表1),该地区内具备进行地震勘探的地 球物理条件: 1)第四系覆盖层中的黏土、粉质黏土与基岩 之间有明显的波阻抗差异和波速差异,同时受风 化、剥蚀作用,浅部基岩又可分为强至弱风化的不 同物性差异层面,可形成反射界面; 第3期 徐 涛等:多偏移距地震映像法应用技术研究 275 2)溶洞充填物与围岩会有明显的波阻抗差异 和波速差异,可形成地震波反射或绕射。 表1 地下介质物性参数 of .3观测系统 在此次工作中使用的是美国用100高频检波器接收激发信号,大锤激发震源,12 道接收,道间距1m,采样问隔5录 长度z。一250通频率40~前面 给出的计算偏移距经验公式,以及进行现场单炮 试验所确定基本参数,大致估算出偏移距范围4合实际地形情况,笔者选取观测系统初 始偏移距12m。 数据处理中,将获得的共炮点时间剖面中不 同偏移距的各道抽出,然后把等偏移距的地震道 合并显示在同一剖面上,形成了多条不同偏移距 的共深度点剖面进行对比研究。同时资料处理时 采用了能量均衡、道问加密等技术,使剖面图更加 直观。 3.4效果剖析 根据现场数据采集情况,主要结合反射波与 面波的信息进行联合分析。如图所示,为了便于 显示,将不同偏移距剖面上异常区域截取合成在 一张图上进行比较。 图1是地震剖面图。如图可以看到在偏移距为16m、 18个时间剖面反射波同相轴连续性较 好,层位清晰。而面波同相轴在34乱,面波在该区域振幅有一定的增大,频率减 小,波速降低。随着偏移距增大,反射波同相轴在 34频率减小,振幅变大,并越来 越明显。而面波高频分量随着偏移距增大逐渐衰 减,并由于偏移距变大带来的平均效应导致异常 信息变得不明显,勘探深度也随之减小。综合两 种波的信息,推断34。后经电法勘探和钻孔证实了这一推断。 图2是震合成剖面图。可以看出,随着偏移距的增大, 反射波逐渐变得模糊凌乱,在35错乱缺失现象明显,波振幅变大,频率减小,波 速降低。面波的信息也同样反映出这一异常,面 波同相轴错断明显,在该处波速降低,面波振幅突 然增大,形成下凹。综合两种波的信息,据此推断 35伴有上覆塌陷 充填。后经电法勘探和钻孔验证,这一异常推断 也得到了证实。 那么对于这样的勘探区域,将偏移距选在 20m 图1 A of 5 7 ∞— 276 工程地球物理学报(第6卷 4 结 论 图2 B of 析以取得更好的效果。 从上面的应用实例可以看出,偏移距的选择 是否合适,直接关系到地震映像记录的好坏,同时 也会影响对地下异常体勘探的分辨能力。对于体 波来说,波组能量较强的范围,可以作为偏移距的 最佳选择范围。而对于面波来说,其高频(短波 长)分量随炮检距的增加衰减得很快,在大炮检距 道中面波高频分量的能量弱于体波,在炮记录上 表现为面波的斜率降低(视速度增加)或波至带宽 的线性相干性减小,因此存在一个最大炮检距与 面波有效最高频率的关系问题。也就是说并不是 一炮记录的所有道都能用于面波分析,需要考虑 的是适于面波分析的最大最小炮检距范围。 在地形情况不太理想的区域,运用多偏移距 勘探,能够避免地下地质体异常信息的丢失,提高 勘探结果的可信度。通过多偏移距的勘探试验研 究,找到体波信息和面波信息中地质异常区域的 结合部位,就可以更准确的定位异常地质体的分 布,提高勘探的精度。通过试验研究,可以寻求适 合不同区域的多波联合勘探的偏移距窗口,应用 到以后的勘查工作中,能减少野外工作量,提高工 作效率。 由于本次研究结合具体项目对最佳窗口问题 进行探讨,而且勘探规模不大,没有合理的模型作 理论研究,在以后的学习中还要做进一步的理论 致谢 在整个的研究过程中,得到了中国地 质大学地球物理与空间信息学院李振宇老师的指 导建议,在这里向他表示衷心感谢,同时也感谢地 球物理与空间信息学院张学强老师提供地震映像 法数据处理软件。 参考文献: 志平.地震映像方法及其应用[J].桂林工 学院学报,2003,23(7):36~37. [2]肖宏跃,雷行建,雷宛.环境物探技术在岩溶勘察中 的应用与效果[J].灾害学,2007,22(3):58[3]刘江平,陈超.浅层地震映像法在堤坝无损检测中的 应用[J].人民长江,2002,33(5):28[4]王万合,王晓柳,刘江平,等.地震映像法在某高速公 路岩溶探测中的应用[J].丁程地球物理学报,2007,4 (2):141~145. [5]董世泰,高红霞.单点单检波器地震勘探技术[J].石 油仪器,2005,19(2):66~68. [6]朱涛,何正勤,冯锐,等.地震一电成像联合探测试验 [J].地震地质,2007,29(2):373~379. [7]熊章强,张学强.高密度地震映像勘察方法及应用实 例[J].地震学报,2004,26(3):313~317. [8]杨祥森,林昀,崔德海.地震映像法在铁路隧道隐伏 岩溶勘查中的应用[J].工程地球物理学报,2007,4 (5):470~474. [9]蒋连斌,何樵登,王建民,等.高分辨率地震野外参数 的选取[J].长春地质学报,1998,28(1):89~94. 2 5 7 O 2 5 7 ∞—II
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