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1、成都理工大学信息工程学院,2 、 地震波运动学 地震勘探的基本任务之一是确定地下的地质构造，解决该任务主要是利用波的运动学特性，即研究地震波在传播过程中波前的空间位置与其传播时间之间的几何关系，这种关系可用时间场来描述.如果已知各种波的时间场，即可得到这些波的运动学特征的完整概念。本章主要讨论地震波运动学的正、反演问题。正演问题是给定地下界面的产状要素和速度参数等，求各种波（包括直达波、折射波和反射波等）的时间场，反演问题是根据实际获得的时间场求取,成都理工大学信息工程学院,地下界面的几何形态和运动学参数等。 2.1.1 直达波时距曲线 直达波即是从震源点出发不经反射或折射以地表速度直接传播到
2、各接收点的地震波。当震源位于地表附近，并采用纵测线观测时，其时距曲线方程为：,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,交叉时与折射界面法向深度有关，对资料解释有意义。时距曲线斜率的倒数等于界面速度。 由图1.2.1可见，时距曲线的D点为折射波的始点，D点内无折射波，为折射波的盲区，D点以外，折射波先于反射波到达接收点，且在一定范围外，也先于直达波到达接收点。,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,在浅层高分辨率地震反射勘探中，为解决近炮点处接收到的浅层反射波正常时差小，不易准确求取速度的问题
3、，常采用扩展排列接收，求取地层速度。使用正常时差可判断地震记录上的同相轴是正常的反射波，还是强干扰背景条件下接收到的相干干扰波等噪声；共深度点叠加前需要消除正常时差，正常时差也是速度分析的基础。,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,由于浅层界面的反射波时距曲线陡，而深层的反射波时距曲线平缓，所以在远炮检距处，深、浅层的反射波时距曲线可能相交，而在近炮检距处不相交，这就决定了在浅层地震反射勘探中常采用近炮点处接收。,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,3.1.2 常用仪器及性能指标 常用
4、于浅层及中浅层地震勘探和工程检测的仪器性能指标见表1.3.1,成都理工大学信息工程学院,3.2.1 检波器 检波器是安置在地面、水中或井下以拾取大地振动的地震探测器或接收器，它实质是将机械振动转换为电信号的一种传感器。现代地震检波器几乎完全是动圈电磁式(用于陆地工作）和压电式(用于海洋和沼泽工作)的。这里只介绍接收纵波的垂直检波器。,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,4.1.1 有效波与干扰波 在数据采集中，埋置于地面的检波器可接收到来自于地下多种波的扰动，其中只有可用于解决所提出的地质任务的波才称为有效波，所有妨碍有效波识别和追踪的其它波称为干扰波。由此可见，在反射纵波法勘
5、探中，一般只有反射纵波是有效波，其它波属于干扰范畴在反射波法勘探中，根据各种环境、激发以及传播因素产生的干扰的动力学和运动学特点，将干扰波分为两类，其一是规则干扰波，其二是不规则干扰波。,成都理工大学信息工程学院,干扰波，下面分述其主要特点：1规则干扰波规则干扰波主要有：声波、面波、工业电干扰、多次反射波、侧面波以及绕射波等。其主要特点为在时间或空间上表现出一定的规律性，能量一般较强。与有效波的差异主要表现在频率、视速度和到达时间三个方面，并且大部分干扰主要表现出视速度和到达时间二个方面与有效波存在差异。如面波、声波和多次反射波等。其波谱特征见图1.4.2。,成都理工大学信息工程学院,2不规则
6、干扰波 它主要包括微震（即与激发震源无关的地面扰动），低频和高频背景等。其主要特点是在时间和空间上表现出无规律性，即是一种随机的能量较强、频率不定的干扰。,成都理工大学信息工程学院,4.1.2.2 观测系统图1.4.4 用综合平面图表示观测系统在对一条测线进行观测时，为提高效率，通常都是每放一炮，多个观测点进行观测，每次激发时所安置的多道检波器的观测地段称为地震排列。我们把激发点与接收排列的相对空间位置关系称为观测系统。显然可见，观测系统的选择和设计与勘探地质目的、干扰波与有效波的特点、地表施工条件等诸因素有直接关系下面我们就常用的几种观测系统的图示和设计进行论述。,成都理工大学信息工程学院,
7、1综合平面图示法如图1.4.4所示，它是目前生产中最常用的观测系统图示方法。它从分布在测线上的各激发点出发，向两侧作与测线成45角的直线坐标网，将测线上对应的接收排列投影到该45角的斜线上，并用颜色或加粗线标出对应线段。,图1.4.4 用综合平面图表示观测系统,成都理工大学信息工程学院,2简单连续观测系统由于在排列两端分别激发，所以又称双边放炮观测系统。又因该观测系统对地下反射界面仅一次采样，所以又称为单次覆盖观测系统。所得的地震剖面为单次剖面。如果震源固定在排列的一端激发。每激发一次，排列沿测线方向向前移动一次(半个排列长度)。那么这种观测系统叫做单边激发(或叫单边放炮)简单连续观测系统，如
8、图1.4.5（b）。,成都理工大学信息工程学院,如果震源位于排列中间，也就是在激发点的两边安置数目相等的检波器同时接收，这种观测形式叫做中间激发观测系统(或叫中间放炮观测系统)，如图1.4.5（c）所示。,成都理工大学信息工程学院,图1.4.5 简单连续观测系统a-双边激发；b-单边激发；c-中间激发；d-间隔单次覆盖,成都理工大学信息工程学院,4多次覆盖观测系统 为了压制多次反射波之类的特殊干扰波，提高地震记录信噪比，采取有规律地同时移动激发点与接收排列，对地下界面反射点多次重复采样的观测形式叫多次覆盖观测系统。,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,4.1.4 观测参数选择4
9、.1.4.1 仪器因素1采样率2滤波档 3前放固定增益,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,4.1.4.3 最佳接收段问题 最佳接收地段又称为“最佳时窗”。在最佳时窗内接收，可避开面波和折射波的干扰，此外，其反射波振幅随炮检距的增大而减小，相位随炮检距的增大而基本保持不变。可见。最佳时窗的选取关键在于选取接收排列的两个端点。即选择偏移距和最大炮检距。,成都理工大学信息工程学院,从高分辨率地震勘探的角度考虑，激发和接收的总原则为：小药量激发，宽频带接收，观测系统采用小道距、小偏移距、无组合检波合适的覆盖次数观测。4.2 资料处理 地震资料数字处理是指用计算机对采集的原始资料进行以
10、压制干扰，提高信噪比和分辨率，提取地震参数为目的的一整套处理方法和技术。它可为资料解释提供反映地下结构和岩性等的地震剖面和参数。,成都理工大学信息工程学院,图1.4.19 二维反射纵波多次覆盖资料处理流程图,成都理工大学信息工程学院,4.2.1 预处理 所谓预处理，是在对数据作实质性处理之前为满足一定的计算机结构要求以及处理方法要求，对输入的原始数据所必须完成的一些准备工作。1数据重排（解编）目前常用的地震仪的记录格式一般是SEG-B格式、SEG-D格式或SEG2格式等。2不正常道、炮处理3抽道集,成都理工大学信息工程学院,4.2.2 频谱分析 4.2.3 数字滤波处理2数字滤波的特殊性1）伪
11、门现象 2）吉普斯现象,成都理工大学信息工程学院,4.2.3.4 反滤波1反滤波的基本概念 所谓反滤波仍然是一个滤波过程，这种滤波过程的作用恰好与某个其他滤波过程的作用相反。2.静校正表层因素的校正，即静校正。静校正一般分为野外(一次)静校正和剩余静校正等 .,成都理工大学信息工程学院,4.2.4.2 动校正处理 在水平迭加中，动校正处理是针对共反射点道集进行的。它把炮检距不同的各道上来自同一界面同一点的反射波到达时间按正常时差规律校正为共中心点处的回声时间。以保证实现同相迭加，使得迭加后的记录道变为自激自收的记录道，从而直观反映地下构造形态。,成都理工大学信息工程学院,常规叠加是将道集中经过
12、动、静校正后的各道上序号相同的采样值取算术平均值，组成叠加道输出。4.2.5 速度分析速度扫描的基本原理：,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,4.2.5.3 各种速度的概念及相互关系1各种速度的概念及计算1）真速度：2）层速度：,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,4.2.9 常规处理中影响分辨率的有关环节1速度分析 常规速度谱分析不考虑频率因素。它所得到的叠加速度是对应于反射信号的主频的。即按速度分析得到的速度进行动校正，只能使反射波的主频分量同相叠加，而不能保证高频分量同相叠加。另外，速度分析的精度受信噪比和静校正的影响很大。不具备一定优势信噪比带宽的资料无法做速度分析 。,成都理工大学信息工程学院,2动校正 动校正使CDP道集中来自同一反射点的反射波同相对齐，以便同相叠加。因此，动校正的精度直接影响到叠加效果。动校正除受动校正速度的精度影响外，还存在动校拉伸问题。3静校正 常规静校正不考虑频率因素，不能保证高频成分对静校正的精度要求。,成都理工大学信息工程学院,4水平叠加水平叠加使高频信号受到损害。,
