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高分辨率浅层反射地震勘探

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高分辨率 反射 地震 勘探
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性波勘探z 弹性波勘探是地球物理勘探方法中的一种,其是一种研究人工震源(锤击、炸药爆炸等)所激发产生的地震波在地下岩层、土壤或其它介质中传播来解决工程、环境问题的方法。z 其基本原理是当人工所激发的弹性波在介质中传播时,由于不同的岩土层具有不同的弹性特征(速度、密度等),当弹性波通过这些岩层的分界面时,将产生反射、折射、透射,形成反射波、折射波、透射波、面波等等。z 这些不同类型的波具有不同的传播速度、路径、频率,也就是携带了地下不同物性性质地质体的信息,这些参数直接或间接地反应了它们的特征。z 用仪器记录各种波的传播时间和波形特征参数的变化规律,分析解释地震记录,可以推断出有关岩土性质、结构和其几何位置等参数,从而达到勘探的目的。z 弹性波勘探包括地震勘探、超声检测和常时微动等勘探方法,主要用于工程、环境和水文地质勘探,解决工程地质填图、建筑、水利、电力、矿上、铁路、公路、桥梁、港口、机场等各种工程与环境问题,因此,常被人们称为工程地震勘探。z 在弹性波勘探中,根据弹性波的类型不同可分为纵波、横波和面波勘探,根据弹性波传播特点的不同又可以分为反射波法、折射波法等几种不同的勘探方法。分辨率浅层反射地震勘探 因何在?什么?性波勘探的地质基础z 不同的岩石具有不同的物理性质,即使是同一种类型的岩石,由于存在的环境条件不同也会呈现出不同的弹性特征。z 弹性波勘探是利用勘探对象与围岩之间存在的弹性差异解决地质问题的。z 弹性波勘探的地质效果主要受两种条件的限制• 一是弹性波勘探本身的技术装备,• 二是受地表及地下地质构造复杂程度的限制。z 研究岩性、地下和地表岩层的结构和构造对弹性波勘探的影响,是弹性波勘探地质基础的问题。z 实际地质剖面是有不同地质年代、不同成因、不同物质成分与结构的岩层所组成,不同的岩性有不同的弹性差异z 其中速度决定物质弹性性质最基本的参数,决定弹性波传播速度的主要因素为岩石的矿物成分与结构、密度、孔隙度以及空隙中流体的物理性质和饱和度序号 介质名称 密度 速度 序号 介质名称 密度 速度1 空气 40 15 石灰岩 400油 3006 白云岩 500 4307 大理岩 750 1008 片麻岩 500 009 花岗岩 750石 0000 闪长岩 600岩 1001 凝灰岩 870垩 100 22 玄武岩 500灰岩 0003 辉绿岩 800岩 1004 辉长岩 450岩 7005 橄榄岩 800膏 0006 纯橄榄岩 500盐 2007 铝 300石膏 5008 铜 820z 近地表弹性波勘探主要解决地质分层为题,如何确定基岩面深度;岩、土层的厚度;纵、横波速度;地层中的软弱层厚度;滑坡面、潜水面深度等。z 这类分层问题的在探测目的层和上下岩、土层有一定的速度、密度差异,并具有一定的厚度情况下,可以采用反射波法、折射波法或面波法进行勘探。z 例如,由于低速层的存在,往往使得地表覆盖层和基岩之间明显的速度界面,下部基岩的波速大于上覆地层的速度,是一个良好的弹性差异明显的界面,纵波、横波和面波的速度有差异;如果风化层中存在低速软弱薄层,即使在潜水面以下,它与上下岩、土层的体波或面波速度有差异;潜水面上下速度差异很大,一般是较好的纵横波折射界面。分辨率反射地震勘探基本原理z 在工程和环境地质调查领域中,经常需要解决祥细划分第四系地层,确定目的层的深度、厚度、起伏形态和横向分布,探测异常体等地质问题,以及寻找溶洞、断层及破碎带z 这些地质问题尺度有大有小,大尺度问题(一般几十米到上百米)一般通过常规地震就能解决,小尺度(十几米到几米,甚至几十公分)的地质问题,常规地震技术就力不从心了z 此时,为精细地解决上述地质问题,必须采用高分辨率地震勘探技术• 高分辨率资料采集 (宽频、小采样率、抗干扰)• 高分辨率资料处理 (去噪、反褶积、偏移)z 地震勘探的分辨率分为垂向分辨率和横向分辨率两种。z 纵向分辨率是指沿垂直方向所能分辨的最薄地层的厚度;z 横向分辨率是直沿水平方向所能区分的最小地质体的尺寸。z 在浅层地震勘探中,所要解决的大多数地质问题是地层的划分、查明小断层、小构造及岩性的变化,在解决这些地质问题的过程中,纵横向分辨率显得尤为重要。O 分辨率地震勘探资料采集反射地震勘探主要包括三个部分的工作 :z 野外数据采集z 资料处理z 资料解释距曲线地面反射界面介质 1 ρi,i+1 ,反射纵波直达波滑行波折射波透射横波反射横波透射纵波声波…面波源使 地震有效波 具有较 强能量、 显著的频谱特性 和较 高的分辨能力 ,以利于记录有效波。z 地震波激发震源有多种类型 :• 炸药震源• 锤击震源• 枪源• 电火花震源• 夯源• 可控震源有效波、干扰波调查• 仪器检查• 验外数据采集地震仪检波器测量激发地震波z 测线布置• 最好为直线• 测线垂直岩层、构造走向• 远离非地震干扰源2………… 止反射点有效勘探段…… ……测线总长度起始桩号终止桩号炮点单炮首道 单炮末道接收点……z 测线布设z 多次覆盖观测系统z 观测参数选择• 采样率 采样间隔必须小到不使预期的最高频率假频化,避免时间假频, 每个最短周期内至少采样 4个样点值• 记录长度 记录点长短与勘探深度有关• 滤波档参数 提高地震记录的信噪比• 前放固定增益 调节振幅大小• 道间距 避免空间假频• 偏移距 太小, 震源影响 ;太大, 浅层信息丢失z 最佳接收段问题• 为了有效 避开面波、直达波和折射波对有效反射波的干扰,可把接收段选择在尽可能不受或少受各种干扰波影响的地段,叫最佳时窗• 可通过展开排列法观测试验确定• 最大炮检距 不应大于主要目地层埋深的 在勘探深度较浅、地质条件比较单一的情况下,可以按最佳时窗技术去考虑观测参数的设计问题• 当勘探深度较大,地震地质条件复杂时,最好按组合检波器和多次覆盖技术去考虑压制干扰以及观测参数选择问题程)油)高分辨率反射地震数据处理次加载观测系统、剔除坏道、初至切除窗带通滤波、频域 域 1)黄土暗穴探测(( 312国道定西郭沟段)国道定西郭沟段) /深度剖面 (a) 炮检距 6m/涡流 /穴封闭潮湿 型暗 穴风化干燥 型洞 穴未知墓穴已知墓穴(b) 炮检距 10m/涡流 / /深度剖面已知隐伏 暗穴 未知墓穴封闭潮湿 型暗 穴风化干燥 型洞 穴未知墓穴已知墓穴已知隐伏 暗穴封闭潮湿 型暗 穴风化干燥 型洞 穴富平褚家塬 浅 层地震共偏移道集对比剖面褚家塬 2次水平叠加时间剖面z 多重共偏移距多波列成像312国道静宁峡口段湿型洞穴地震异常位置●炮检距 4m/60a) 原始剖面能量缺失封闭潮湿型暗穴炮检距 8m/60c) 原始剖面封闭潮湿型暗穴能量缺失炮检距 10m/60d) 原始剖面能量缺失封闭潮湿型暗穴312国道静宁峡口)之洞穴曲折状连通104/z 精细探测—三分量地震坐标为深度(米))及)波水平叠加剖面横向为道号及桩号,纵向表示深度(m)z 精细探测—三分量地震)地层构造变化时间叠加剖面深度叠加剖面速度剖面3)软弱地基问题)软弱地基问题 )地下空洞问题5)滑坡面探测碎带基岩滑坡 面岩)断层滑面风化面( 6)断层7)山前断裂
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