野外工作方法与地震勘探技术.ppt

第五章第五章 野外工作方法与地震勘探技术野外工作方法与地震勘探技术野外工作：基础性工作，任务是数据采集。野外工作：基础性工作，任务是数据采集。包括：测线布置，观测系统设计，激发接收条件选择，包括：测线布置，观测系统设计，激发接收条件选择，各种技术使用各种技术使用,试验工作等。试验工作等。第一节第一节 地震测线的布置地震测线的布置应考虑：工作任务、探测对象、地质构造、地形、地貌；应考虑：工作任务、探测对象、地质构造、地形、地貌；应收集：地质、物探资料，尤其钻井及测井资料。应收集：地质、物探资料，尤其钻井及测井资料。一、测线布置原则一、测线布置原则(1)测线最好为直线。其切面为一平面，所反映的构造形态较真实。测线最好为直线。其切面为一平面，所反映的构造形态较真实。(2)主测线垂直岩层或构造走向。目的：控制构造形态，主测线垂直岩层或构造走向。目的：控制构造形态，利于资料分析与解释。利于资料分析与解释。(3)尽量与其它物探线一致（或过钻孔）。便于综合分析解释。尽量与其它物探线一致（或过钻孔）。便于综合分析解释。(4)疏密程度应据地质任务、探测对象大小及复杂程度等因素确定。疏密程度应据地质任务、探测对象大小及复杂程度等因素确定。(5)考虑地形、地物。复杂条件，弯曲测线或分段观测。考虑地形、地物。复杂条件，弯曲测线或分段观测。工作中：作辅助测线布置，工作中：作辅助测线布置，解决一些特殊问题（如探测洞穴、古墓、古河床等），解决一些特殊问题（如探测洞穴、古墓、古河床等），弥补纵测线的不足。弥补纵测线的不足。二、测线布置形式二、测线布置形式1.接收点、激发点在同一直线上。接收点、激发点在同一直线上。工作中：多使用纵测线。处理、工作中：多使用纵测线。处理、分析、解释方便。分析、解释方便。2.非纵测线非纵测线 几种几种测线测线形式形式接收、激发点不在同一测线上。接收、激发点不在同一测线上。非纵测线：横测线、侧测线、弧形测线。非纵测线：横测线、侧测线、弧形测线。第二节第二节 观测系统观测系统一、观测系统的概念一、观测系统的概念 定义：激发点与接收地段的相对位置关系。一般以纵测线观定义：激发点与接收地段的相对位置关系。一般以纵测线观测为主。测为主。1.道间距道间距 定义：相邻两道检波器的间距，用定义：相邻两道检波器的间距，用X表示。表示。工作中：调查目的不同，工作中：调查目的不同，X不一样。一般，道间距小，不一样。一般，道间距小，测量精度高，综合确定。测量精度高，综合确定。浅折：浅折：5m，10m；浅反：浅反：25m。有时为求准表层速度：有时为求准表层速度：震源附近加密点，构成不等间距排列。震源附近加密点，构成不等间距排列。2.排列长度排列长度 显然，道间距大，排列长度大，工作效率高。不宜太大，相位显然，道间距大，排列长度大，工作效率高。不宜太大，相位追踪追踪 对比困难，远处能量衰减大。对比困难，远处能量衰减大。3.偏移距偏移距定义：炮点离最近一个检波器的距离，用定义：炮点离最近一个检波器的距离，用X1表示。表示。工作中：端点不设检波器。一般为道间距的整数倍。工作中：端点不设检波器。一般为道间距的整数倍。4.最大炮检距最大炮检距定义：离开炮点最远的检波点与炮点的距离，用定义：离开炮点最远的检波点与炮点的距离，用Xmax表示。表示。与探测深度有密切关系。折射：目的层深度的与探测深度有密切关系。折射：目的层深度的57倍；倍；反射：反射：目的层深度的目的层深度的0.71.5倍。倍。二、观测系统的图示方法二、观测系统的图示方法 1.时距平面图时距平面图定义：用时距曲线的方式表示激发点与其对应地段之间的关系。定义：用时距曲线的方式表示激发点与其对应地段之间的关系。O1激发，激发，O1O2接收，时距曲线接收，时距曲线t01T，对应反射界面对应反射界面R1R2。O2激发，激发，O1O2接收，时距曲线接收，时距曲线t02T，对应反射界面对应反射界面R2R3。两次激发，得连续反射界面段两次激发，得连续反射界面段R1R3。把激发点和排列向一个方向移动，重复以上工作，得一连续长反射把激发点和排列向一个方向移动，重复以上工作，得一连续长反射界面。图中，界面。图中，T=T（互换时间）。互换时间）。观测系统图示观测系统图示 2.综合平面图综合平面图 如图如图(b)示。示。O1激发，激发，O1O2接收，用接收，用O1A表示，表示，O1A在测线上投影在测线上投影O1A1对应对应反射界面反射界面R1R2；O2激发，激发，O1O2接收，用接收，用O2A表示，相应反射界面为表示，相应反射界面为R2R3。两次激发，得连续反射界面段两次激发，得连续反射界面段R1R3。折射法：多用时距平面图表示。折射法：多用时距平面图表示。反射法：多用综合平面图表示。形式简单，直观地表示了炮点和反射法：多用综合平面图表示。形式简单，直观地表示了炮点和 排列之间的关系。排列之间的关系。三、反射波法观测系统三、反射波法观测系统 1.单次覆盖简单连续观测系统单次覆盖简单连续观测系统 图图5.4(a)所示，所示，O1、O2O5是激发点，是激发点，A、B、C、D表示互换表示互换点，实线段点，实线段O1A、AO2、O2B等在水平直线上的投影正好连续单等在水平直线上的投影正好连续单次地覆盖了整条测线。次地覆盖了整条测线。这种观测系统，可连续勘探整条测线以下反射界面，所得地震剖面这种观测系统，可连续勘探整条测线以下反射界面，所得地震剖面为单次剖面。为单次剖面。由于在排列两端分别激发，又称双边激发观测系统。图由于在排列两端分别激发，又称双边激发观测系统。图5.3示即此示即此观测系统。观测系统。如固定在排列一端激发，每激发一次，排列沿测线方向移动一次如固定在排列一端激发，每激发一次，排列沿测线方向移动一次（半个排列长度），称单边激发观测系统。如图所示。（半个排列长度），称单边激发观测系统。如图所示。简单连续观测系统简单连续观测系统(a)双边激发双边激发 (b)单边激发单边激发 2.单次覆盖间隔连续观测系统单次覆盖间隔连续观测系统 定义：炮点离接收点一定距离激发。避开震源附近面波和定义：炮点离接收点一定距离激发。避开震源附近面波和声波的强干扰，又称偏移观测系统。如图所示。声波的强干扰，又称偏移观测系统。如图所示。3.多次覆盖观测系统多次覆盖观测系统间隔连续观测系统间隔连续观测系统O2激发，激发，O1O2接收，用斜线段接收，用斜线段O2A表示，对表示，对R2R3进行了一次观测，叫进行了一次观测，叫单次覆盖；单次覆盖；O1激发，又在激发，又在O2O3接收，用斜线接收，用斜线段段AB表示，又对表示，又对R2R3进行了一次进行了一次观测，叫二次覆盖。观测，叫二次覆盖。同理，可对同理，可对R2R3段进行更多次覆盖。段进行更多次覆盖。多次覆盖观测系统：对整条反射界面进行多次覆盖的系统。多次覆盖观测系统：对整条反射界面进行多次覆盖的系统。多次覆盖技术：压制多次反射波之类的特殊干扰波，以提高地震多次覆盖技术：压制多次反射波之类的特殊干扰波，以提高地震记录的信噪比。记录的信噪比。四、折射波法观测系统四、折射波法观测系统 1.单边观测系统单边观测系统定义：在炮点一方接收的观测系统。适应折射界面较浅的情况。定义：在炮点一方接收的观测系统。适应折射界面较浅的情况。折射波法规测系统折射波法规测系统(a)单边观测系统单边观测系统 (b)相遇系统相遇系统 (b)(c)追逐系统追逐系统(d)相遇追逐系相遇追逐系统统(c)(e)双重相遇追逐系统双重相遇追逐系统 2.相遇观测系统相遇观测系统 定义：两个单边时距曲线组成的定义：两个单边时距曲线组成的观测系统。时距曲线存在互换关系。观测系统。时距曲线存在互换关系。在讨论倾斜界面折射波时距曲线时已在讨论倾斜界面折射波时距曲线时已提及过。提及过。3.追逐观测系统追逐观测系统 主要作用：界面弯曲，判断波有无主要作用：界面弯曲，判断波有无穿透；断层，判断是否绕射。在前面已穿透；断层，判断是否绕射。在前面已讨论过。讨论过。4.相遇追逐观测系统相遇追逐观测系统 优点：利用追逐时距曲线的平行性优点：利用追逐时距曲线的平行性延长解释区间，判定有无穿透，较准确延长解释区间，判定有无穿透，较准确确定时深转换波速。工作中常采用。确定时深转换波速。工作中常采用。5.双重相遇追逐观测系统双重相遇追逐观测系统 优点：既利用优点：既利用O3两侧交点求出二个两侧交点求出二个Ve值来控制值来控制Ve的横向变化，又利的横向变化，又利用大小排列的二组用大小排列的二组t0值相互对比提高解释精度。且具值相互对比提高解释精度。且具(d)种观测系统的优。种观测系统的优。工作中较常采用，山谷、山脊分段观测。工作中较常采用，山谷、山脊分段观测。第三节第三节 地震波的激发和接收地震波的激发和接收一、地震波的激发一、地震波的激发 1.地震勘探对激发条件的基本要求地震勘探对激发条件的基本要求 激发条件：影响地震记录好坏的第一因素，得到好的有效波的激发条件：影响地震记录好坏的第一因素，得到好的有效波的基础条件。基础条件。(1)有一定能量，保证获得勘探目的层的反射；有一定能量，保证获得勘探目的层的反射；(2)有效波能量强，干扰波相对微弱，有较高的信噪比；有效波能量强，干扰波相对微弱，有较高的信噪比；(3)频带较宽，尽可能接近频带较宽，尽可能接近脉冲（尖脉冲），以利提高分辩率；脉冲（尖脉冲），以利提高分辩率；(4)同点激发，地震记录重复性好。同点激发，地震记录重复性好。2.震源类型震源类型两类：炸药震源，非炸药震源。两类：炸药震源，非炸药震源。(1)炸药震源炸药震源 浅震中，普遍使用的震源，炸药激发产生的地震波频谱宽、能浅震中，普遍使用的震源，炸药激发产生的地震波频谱宽、能量强、高频成为丰富。炸药激发产生的地震波主频量强、高频成为丰富。炸药激发产生的地震波主频f与药量与药量Q的关系：的关系：药量对频率成分的影响药量对频率成分的影响上式可见，药量越大，激发产生上式可见，药量越大，激发产生 的频率越低。的频率越低。图图5.7表示不同药量在相同炮点和激发表示不同药量在相同炮点和激发深度处，同一接收排列接收到的信号深度处，同一接收排列接收到的信号频谱（频谱（1lb=0.454kg）。）。结论结论：在保：在保证获证获得勘探目的得勘探目的层层反射前提下，尽量小反射前提下，尽量小药药量激量激发发，以以获获得高得高频频的地震波。的地震波。浅震：常用几十克到上千克的小浅震：常用几十克到上千克的小药量或雷管激发。药量或雷管激发。激发方式：地面爆炸，浅井爆炸。激发方式：地面爆炸，浅井爆炸。浅井爆炸：井深浅井爆炸：井深0.71米，药包放在井中并将土回填埋实，促使能米，药包放在井中并将土回填埋实，促使能量向下传播，压制干扰波（面波、声波等）。如下图所示。量向下传播，压制干扰波（面波、声波等）。如下图所示。锤击置于地面的钢板，锤击置于地面的钢板，18磅或磅或24磅。磅。地表结构：潮湿密实地面效果好，干燥松软地面效果较差。地表结构：潮湿密实地面效果好，干燥松软地面效果较差。优点：可多次激发，重复性好（保持钢板与地面的耦合优点：可多次激发，重复性好（保持钢板与地面的耦合好），信号增强。好），信号增强。缺点：频谱低于炸药震源，能量有限，不适合深层。缺点：频谱低于炸药震源，能量有限，不适合深层。高频震源枪高频震源枪 用震源弹射入浅孔用震源弹射入浅孔(充水或潮湿的孔充水或潮湿的孔)，爆炸激发地震波。，爆炸激发地震波。优点：定向发射，利于能量向下传播；高频成分丰富，利优点：定向发射，利于能量向下传播；高频成分丰富，利于高分辩率勘探。于高分辩率勘探。电火花和空气枪震源多用于水上勘探电火花和空气枪震源多用于水上勘探。电火花震源：利用电容器储存高压电能，在一瞬间通过水介电火花震源：利用电容器储存高压电能，在一瞬间通过水介质释放，在水中产生压力作用于大地而形成地震波。质释放，在水中产生压力作用于大地而形成地震波。空气枪震源：将压缩空气在短暂瞬间释放于水中，从而产生地震波。空气枪震源：将压缩空气在短暂瞬间释放于水中，从而产生地震波。特点：两种震源都安全，无环境污染，高频成分丰富，能量特点：两种震源都安全，无环境污染，高频成分丰富，能量可调。价格较贵。可调。价格较贵。以上几种震源，当目的层深度以上几种震源，当目的层深度H：H50m，锤击、小炸药量；锤击、小炸药量；H50100m，小炸药量、高频震源枪；小炸药量、高频震源枪；H501000m，电火花、高能炸药。电火花、高能炸药。二、地震波的接收二、地震波的接收 1.地震勘探对接收条件的基本要求地震勘探对接收条件的基本要求(1)有效波突出，并有明显特征；有效波突出，并有明显特征；(2)有效波层次分明，波间关系清有效波层次分明，波间关系清楚，尤其是目的层反射应明显；楚，尤其是目的层反射应明显；(3)干扰波少，强度弱，并易于分辨。干扰波少，强度弱，并易于分辨。2.检波器的频率特性检波器的频率特性高高频检频检波器：高波器：高频频响响应应好，好，低低频频响响应应差。如差。如图图5.95.9所示。所示。图图5.9 5.9 大地衰减和大地衰减和检检波器特性曲波器特性曲线线 大地滤波衰减曲线；大地滤波衰减曲线；检波器频率响应曲线；检波器频率响应曲线；检波器大地特性。高、低频信号的输出基本均一。检波器大地特性。高、低频信号的输出基本均一。由于高频检波器对低频强振幅信号进行了衰减，从而避免了由于高频检波器对低频强振幅信号进行了衰减，从而避免了地震勘探仪器前置放大器处于饱和状态。地震勘探仪器前置放大器处于饱和状态。3.检波器的方向特性检波器的方向特性检波器最灵敏方向，应与波的振动方向一致，所接收到的信号最强。检波器最灵敏方向，应与波的振动方向一致，所接收到的信号最强。接收纵波：检波器最灵敏方向对准波的传播方向；接收纵波：检波器最灵敏方向对准波的传播方向；接收横波：检波器最灵敏方向垂直于传播方向。接收横波：检波器最灵敏方向垂直于传播方向。4.检波器与大地耦合检波器与大地耦合 耦合取决于：检波器重量，检波器与地面的有效接触面积，耦合取决于：检波器重量，检波器与地面的有效接触面积，地面振动幅度，地表弹性模量。地面振动幅度，地表弹性模量。因此，检波器应埋直、埋深，土层应潮湿、致密因此，检波器应埋直、埋深，土层应潮湿、致密。对对基岩、水泥地：石膏等固基岩、水泥地：石膏等固结结。对泥水：加长尾锥。对泥水：加长尾锥。图图5.11(a)：tTa/2，可辨认可辨认有效波的相同相位有效波的相同相位。图图5.11(b)：tTa/2，易造易造成相位对比错误。成相位对比错误。5.道间距道间距X的选择的选择 X选择原则：各道间相位选择原则：各道间相位关系清楚，同时轴明显。关系清楚，同时轴明显。考虑到有效波的视速度，常把道间距的最大限度定为考虑到有效波的视速度，常把道间距的最大限度定为对于深层：反射波对于深层：反射波Va大，大，X大；大；图5.11 道间距X的选择第四节第四节 有效波和干扰波有效波和干扰波一、有效波和干扰波的定义一、有效波和干扰波的定义有效波：在地震勘探中用来解决地质任务的波。有效波：在地震勘探中用来解决地质任务的波。对于浅层：反对于浅层：反射波射波Va小，小，X小。小。而而Va折折Va反，反，X折折X反。因反。因此，很多情况下，此，很多情况下，反射波法的道间距反射波法的道间距应小于折射波法的应小于折射波法的道间距。道间距。干扰波：对有效波起干扰和破坏作用的波。干扰波：对有效波起干扰和破坏作用的波。有效波和干扰波只是一种相对的概念，可相互转化。有效波和干扰波只是一种相对的概念，可相互转化。干扰波：震源干扰波，外界干扰波。干扰波：震源干扰波，外界干扰波。为解决地质任务，应设法突出有效波，躲开、压制和消除干扰为解决地质任务，应设法突出有效波，躲开、压制和消除干扰波，提高信噪比。波，提高信噪比。信噪比：有效波与干扰波强度之比。即：信噪比信噪比：有效波与干扰波强度之比。即：信噪比S/n 在浅震的数据采集、资料处理和解释的全过程中，都有一个如在浅震的数据采集、资料处理和解释的全过程中，都有一个如何提高信噪比的问题。何提高信噪比的问题。二、各种干扰波的来源和特征二、各种干扰波的来源和特征 1.震源干扰波震源干扰波 1)声波声波声波：在空气中声波：在空气中传传播的播的弹弹性波性波。特点：特点：传传播速度播速度稳稳定定(约约340340m/s)m/s)，频频率高（大于率高（大于100100HzHz），），延延续时间续时间短。地震短。地震记录记录上，一般上，一般为为1 13 3个波峰的窄条个波峰的窄条带带直直线线同相同相轴轴。如如图图5.125.12所示。所示。图5.12 有声波和地滚坡干扰时的浅层反射记录 浅震中，偏移距小，浅震中，偏移距小，排列长度短，声波干扰严排列长度短，声波干扰严重。数据采集时，把炸药重。数据采集时，把炸药放在井中激发，可减弱声放在井中激发，可减弱声波干扰。波干扰。(2)面波面波几乎出现在所有地震记录几乎出现在所有地震记录上，是一种主要干扰波。上，是一种主要干扰波。特点：视速度小特点：视速度小(100500m/s)，频率低频率低(1030Hz)、能量强、衰减慢，能量强、衰减慢，如图如图5.12示。示。面波沿地表传播，由于地表介质不均匀，在水平方向尤其垂直方面波沿地表传播，由于地表介质不均匀，在水平方向尤其垂直方向速度变化大。因此，随着传播距离增大，显示明显的频散特点，在向速度变化大。因此，随着传播距离增大，显示明显的频散特点，在地震记录上形成地震记录上形成“扫帚状扫帚状”。这种发生频散，形成。这种发生频散，形成“扫帚状扫帚状”的面波的面波通常称为地滚波。通常称为地滚波。在干燥或疏松的岩土中激发时，对有效波吸收强烈，面波能量相对在干燥或疏松的岩土中激发时，对有效波吸收强烈，面波能量相对增强；增强；爆炸井深时面波减弱，井浅时面波增强。爆炸井深时面波减弱，井浅时面波增强。(3)多次反射多次反射当地下存在强波阻抗界面时会产生多次反射。当地下存在强波阻抗界面时会产生多次反射。特点：与一般反射波相似，但视速度稍低，通过时差分析来识别。特点：与一般反射波相似，但视速度稍低，通过时差分析来识别。2.外界干扰波外界干扰波 (1)随机干扰随机干扰定义：指无一定规律、无一定频率及视速度、杂乱无章的振动。定义：指无一定规律、无一定频率及视速度、杂乱无章的振动。随机干扰频谱很宽，不能利用频率滤波压制。随机干扰频谱很宽，不能利用频率滤波压制。随机干扰分为三类：随机干扰分为三类：第一类：地面微震和其它外界干扰。如风吹草动、人为因素引第一类：地面微震和其它外界干扰。如风吹草动、人为因素引起的无规则振动，特点是频带宽起的无规则振动，特点是频带宽(1200Hz)；第二类：仪器在接收时或处理过程中的噪音；第二类：仪器在接收时或处理过程中的噪音；第三类：震源激发后产生的不规则干扰。第三类：震源激发后产生的不规则干扰。随机干扰表面上不规则，实际遵循统计规律。随机干扰表面上不规则，实际遵循统计规律。工作中，利用统计规律，采用组合检皮、水平叠加、垂直叠加工作中，利用统计规律，采用组合检皮、水平叠加、垂直叠加方法压制随机干扰。方法压制随机干扰。(2)相干干扰相干干扰定义：指外界产生的具有一定规律性的干扰。定义：指外界产生的具有一定规律性的干扰。特点：在地震记录上表现为有规律的振动，具有一定的频特点：在地震记录上表现为有规律的振动，具有一定的频率和视速度。率和视速度。图5.13 相干干扰波记录 (3)工业电干扰工业电干扰 在城市工作，当地在城市工作，当地震测线通过输电线路时，震测线通过输电线路时，检波器电缆会感应检波器电缆会感应50Hz电压，形成工业电干扰。电压，形成工业电干扰。相干干扰产生：在相干干扰产生：在大型厂矿附近，机器有大型厂矿附近，机器有规律地连续振动，江、规律地连续振动，江、河波浪冲击岸坡等。如河波浪冲击岸坡等。如图图5.13所示。所示。三、干扰波调查三、干扰波调查 为了了解各种干扰波的分布特征，以便采取一系列压制干扰波为了了解各种干扰波的分布特征，以便采取一系列压制干扰波的方法技术，在野外地震数据采集之前，必须进行干扰波调查。的方法技术，在野外地震数据采集之前，必须进行干扰波调查。1.震源干扰波调查震源干扰波调查 图5.14 震源干扰波调查(a)干扰波调查记录 (b)解释结果目的：确定反射波和干扰波的分布特征，确定有效的观测系统。目的：确定反射波和干扰波的分布特征，确定有效的观测系统。具体做法：以小道间距埋置检波器，在零偏移距处激发，随具体做法：以小道间距埋置检波器，在零偏移距处激发，随后移动检波器排列或移动激发震源。每次移动距离应等于一个排后移动检波器排列或移动激发震源。每次移动距离应等于一个排列长度，以保持干扰波同相轴的连续性。列长度，以保持干扰波同相轴的连续性。2.外界干扰波调查外界干扰波调查目的：了解非地震勘探震源干扰波的特征。目的：了解非地震勘探震源干扰波的特征。具体做法：不激发震源，记录外界背景噪声。此时记录信号具体做法：不激发震源，记录外界背景噪声。此时记录信号是外界干扰和仪器噪声所引起。分析结果，可了解外界干扰源的是外界干扰和仪器噪声所引起。分析结果，可了解外界干扰源的强度、分布特征和频率等。强度、分布特征和频率等。第五节第五节 抗干扰技术抗干扰技术 在地震地质条件复杂或环境噪音严重地区，干扰波成为分辨和追在地震地质条件复杂或环境噪音严重地区，干扰波成为分辨和追踪有效波的严重障碍。踪有效波的严重障碍。压制干扰波的措施：频谱、视速度、视波长等方面的差异（图压制干扰波的措施：频谱、视速度、视波长等方面的差异（图5.155.15所所示）。示）。抗干扰方法：组合检波、水平叠加法、垂直叠加法、频率滤波。抗干扰方法：组合检波、水平叠加法、垂直叠加法、频率滤波。图5.15 (a)地震波的频谱 (b)视波长谱 (c)视速度谱一、组合检波一、组合检波 目的：利用有效波和干扰目的：利用有效波和干扰波在视速度或传播方向上的差波在视速度或传播方向上的差异来削弱干扰波。异来削弱干扰波。定义：使用两个以上检定义：使用两个以上检波器组成一组，按一定的形波器组成一组，按一定的形式（直线或面积）安置在排式（直线或面积）安置在排列上，作为某一道的地震信列上，作为某一道的地震信号。即将几个检波器当成一号。即将几个检波器当成一个检波器使用。个检波器使用。如图示，一速度为如图示，一速度为V V的平面波以的平面波以角投射到地面，波到角投射到地面，波到S S1 1、S S2 2的时间分别为的时间分别为t t和和t+t,t+t,从图知从图知 图5.16 组合检波示意图 为便于讨论，用余弦波代为便于讨论，用余弦波代替地震波形。令替地震波形。令u u1 1、u u2 2分别表分别表示示S S1 1、S S2 2两点的波动位移值，两点的波动位移值，其表达式为其表达式为其合振动其合振动据三角函数和差化积：据三角函数和差化积：式中式中=2Acosft=2Acost/T用图解法表示三种情况：如图用图解法表示三种情况：如图5.175.17所示。所示。图5.17 振动叠加图解法(a)(a)图，反射波近似情况图，反射波近似情况近震源接收：反射波近法线入射，近震源接收：反射波近法线入射，V Va a，则，则ttX/X/V Va a0 0，显然，组显然，组合对突出反射波有利；合对突出反射波有利；(c)图，面波情况图，面波情况 调整组合距调整组合距X X，使，使ttT/2T/2，则组合后干扰波振幅几乎为零。如图则组合后干扰波振幅几乎为零。如图5.185.18所示为组合对面波的压制效果。所示为组合对面波的压制效果。图5.18 组合对面波的压制组合灵敏度：组合后振动的振幅和组合前振幅的比值组合灵敏度：组合后振动的振幅和组合前振幅的比值据三角公式据三角公式sin2=2sincos,sin2=2sincos,上式变为上式变为上式为两个检波器的组合灵敏度。上式为两个检波器的组合灵敏度。n n个检波器组合时，组合灵敏度个检波器组合时，组合灵敏度为了对不同组合个数的灵敏度特性进行比较，对上式进行归一化得为了对不同组合个数的灵敏度特性进行比较，对上式进行归一化得称为相对灵敏度。称为相对灵敏度。从上式可见，从上式可见，既是既是f f的函数，也是的函数，也是t t的函数，写成的函数，写成(f,t)(f,t)固定固定f=f=f fi i：(f,t)f,t)，方向特性；方向特性；固定固定t=t=t ti i：(f,t)f,t)，频率特性。频率特性。1.1.组合的方向特性速组合的方向特性速度滤波特性度滤波特性固定固定f f：图5.19 组合的速度滤波特性从速度滤波特性曲线（基距为从速度滤波特性曲线（基距为5 5m m，1212个检波器组合）看：个检波器组合）看：(1)(1)声波、面波视速度低，组合对其高频成分压制严重；声波、面波视速度低，组合对其高频成分压制严重；(2)(2)有效波视速度高，组合后增强（用高频检波器接收）。有效波视速度高，组合后增强（用高频检波器接收）。提高有效波视速度方法：近炮点接收，上倾方向接收。提高有效波视速度方法：近炮点接收，上倾方向接收。=2.组合的频率特性组合的频率特性图5.20 组合的频率特性曲线固定固定t：从组合频率特性曲线可见：从组合频率特性曲线可见：(1)当当t=0时，即时，即Va时，无频率滤波作用；时，无频率滤波作用；(2)随随t增大，通频带变窄增大，通频带变窄,总趋势是低通。总趋势是低通。综述：浅震勘探深度浅，不能同时做到近震源接收（比较而言）综述：浅震勘探深度浅，不能同时做到近震源接收（比较而言），因此，组合会降低地震记录的分辨率。因此一般不用组合法，深，因此，组合会降低地震记录的分辨率。因此一般不用组合法，深层时用得多。层时用得多。在浅层地震勘探中，广泛采用多次叠加法。在浅层地震勘探中，广泛采用多次叠加法。共反射点多次叠加法：共深度点多次叠加法、多次覆盖法、共反射点多次叠加法：共深度点多次叠加法、多次覆盖法、水平叠加法。水平叠加法。基本思想：对地下反射界面上各点的地质信息进行多次观测，基本思想：对地下反射界面上各点的地质信息进行多次观测，以排除由于地面上个别观测点受到某种干扰而歪曲地下真实信息以排除由于地面上个别观测点受到某种干扰而歪曲地下真实信息的影响。的影响。1 1.共反射点叠加原理共反射点叠加原理 多次覆盖：在测线上不同点激发、相应点接收来自地下界面相多次覆盖：在测线上不同点激发、相应点接收来自地下界面相同反射点的多个地震记录道进行叠加。同反射点的多个地震记录道进行叠加。条件：建立在水平界面假设的基础上。条件：建立在水平界面假设的基础上。如图如图5.21(5.21(a)a)示：在示：在O O1 1、O O2 2、O O3 3激发，在与激发，在与M M点为对称的点为对称的S S1 1、S S2 2、S S3 3接收接收R R界面上同一点界面上同一点A A的反射波。的反射波。组合：压制面波等低视速度干扰作用明显，但降低了分辨率；组合：压制面波等低视速度干扰作用明显，但降低了分辨率；此外不能压制多次反射波、折射波之类干扰波（其波长往往达数此外不能压制多次反射波、折射波之类干扰波（其波长往往达数十米）。十米）。二、多次覆盖二、多次覆盖图5.21 共反射点叠加模型(a)地质模型 (b)共反射点时距曲线 (c)动校正 (d)叠加 A A点：共反射点：共反射点或共深度点。点或共深度点。M M点：点：A A的投影的投影点，共中心点或共点，共中心点或共地面点。地面点。S S1 1、S S2 2、S S3 3地震道：共反射地震道：共反射点或共深度点）点或共深度点）叠加道。集合称叠加道。集合称CDP(CDP(共深度点共深度点)道道集。集。以炮检距以炮检距X X为横坐标，以反射波到达各叠加道的时间为横坐标，以反射波到达各叠加道的时间t t为纵坐为纵坐标，可绘出对应标，可绘出对应A A点的半支时距曲线。将炮点和接收点互换，得到点的半支时距曲线。将炮点和接收点互换，得到另半支时距曲线。另半支时距曲线。整支时距曲线称共反射点时距曲线。方程为整支时距曲线称共反射点时距曲线。方程为X Xi i共反射点道集中各道的炮检距，共反射点道集中各道的炮检距，h hM M点处的界面法线深度。点处的界面法线深度。上式与水平界面的共炮点反射波时距方程在形式上完全一样，上式与水平界面的共炮点反射波时距方程在形式上完全一样，但其物理含义不同。但其物理含义不同。(1)(1)共炮点反映一个区段，共反射点反映一个点；共炮点反映一个区段，共反射点反映一个点；(2)(2)共炮点共炮点t t0 0表示炮点回声时间，共反射点表示炮点回声时间，共反射点t t0 0表示表示A A的垂直反射的垂直反射时间，即时间，即M M点的回声时间。当点的回声时间。当 Xi=0Xi=0时，时，t0=2h/Vt0=2h/V。对共反射点时距曲线动校正：对共反射点时距曲线动校正：把各叠加道的时间校正到把各叠加道的时间校正到M M点的回声时间，或者把曲线拉平，点的回声时间，或者把曲线拉平，如图如图(c)(c)示。示。假设各叠加道波形相似，必是同相叠加，叠加后振幅成倍增假设各叠加道波形相似，必是同相叠加，叠加后振幅成倍增加。如图加。如图(d)(d)示。示。如图示，在水平界面如图示，在水平界面R R1 1上产生二次全程反射，在上产生二次全程反射，在R R2 2界面上产界面上产生一次反射，假设一次波的生一次反射，假设一次波的t t0 0时间等于二次波的时间等于二次波的t t0 0时间时间t t0D0D。用视用视速度定理易证：具有相同速度定理易证：具有相同t t0 0时间的二次波曲线比一次波弯曲。时间的二次波曲线比一次波弯曲。图5.22 剩余时差曲线 对时距曲线对时距曲线t t及及t tD D按一次波的速度进行动校正：按一次波的速度进行动校正：一次波：一次波：t t被拉平到被拉平到t t0 0；多次波：多次波：t tD D不能拉平不能拉平(为为t tD D)，校正量不足，校正后仍上校正量不足，校正后仍上弯，叫剩余时差曲线。弯，叫剩余时差曲线。剩余时差：多次波时距曲线按一次波校正后与剩余时差：多次波时距曲线按一次波校正后与t0t0的时差，的时差，用用t tD D表示。表示。2 2.共反射点多次波的叠加效应共反射点多次波的叠加效应t t动校正量，动校正量，q q多次波剩余时差系数多次波剩余时差系数由上可见，多次波剩余时差由上可见，多次波剩余时差ttD D与炮检距与炮检距x x2 2成正比。成正比。各叠加道各叠加道tDtD不同，叠加时不同，叠加时非同相叠加非同相叠加,叠加后多次波被叠加后多次波被削弱，从而达到压制多次波的削弱，从而达到压制多次波的目的，如图目的，如图5.235.23示。示。图5.23 多次波的叠加效应 对其它干扰波，只要对其它干扰波，只要tDtD较大，就起压制作用。较大，就起压制作用。第第1 1炮第炮第2121道，道，第第2 2炮第炮第1717道，道，第第3 3炮第炮第1313道，道，第第4 4炮第炮第9 9道，道，第第5 5炮第炮第5 5道，道，第第6 6炮第炮第1 1道。道。3 3.多次覆盖观测系统多次覆盖观测系统 定义：对整条反射界面进行多定义：对整条反射界面进行多次覆盖的系观。主要有两种形式：次覆盖的系观。主要有两种形式：端点端点(单边单边)，中间放炮。，中间放炮。下面以简单常用的单边放炮六下面以简单常用的单边放炮六次覆盖观测系统为例讨论。次覆盖观测系统为例讨论。如图如图5.24示：每放一炮可得地下示：每放一炮可得地下24个反个反射点，放完六炮，可得相应六个反射点，放完六炮，可得相应六个反射界面段。其中射界面段。其中ABCD界面段，每界面段，每次放炮都进行了观测，观测了六次。次放炮都进行了观测，观测了六次。叫六次覆盖。叫六次覆盖。图5.24 单边放炮六次覆盖观测系统平面图其中其中都是来自都是来自A A点的反射，都是点的反射，都是A A的叠加道集。的叠加道集。对其它反射点，也可找到相应的共反射点道集。对其它反射点，也可找到相应的共反射点道集。在放完在放完6 6炮后，继续放第炮后，继续放第7 7炮、第炮、第8 8炮、第炮、第9 9炮、炮、，可得一条连续，可得一条连续的六次覆盖剖面。为了设计多次覆盖观测系统，引入一些术语：的六次覆盖剖面。为了设计多次覆盖观测系统，引入一些术语：n n覆盖次数；覆盖次数；炮点移动道数；炮点移动道数；N N仪器道数；仪器道数；S S系数系数（单边（单边S=1S=1，双边双边S=2S=2）。）。则有关系：则有关系：如采用单边放炮，且接收道为如采用单边放炮，且接收道为2424道，上式变为道，上式变为当当n n6 6，=2=2，即每移动两道放一炮；当即每移动两道放一炮；当n=12,n=12,则则=1=1。为施工方便及便于资料处理，为施工方便及便于资料处理，应取正整数。显然，对于单边放炮应取正整数。显然，对于单边放炮的的2424道地震仪，覆盖次数道地震仪，覆盖次数n n只能取只能取1212、6 6、4 4、3 3、2 2等等5 5种形式。种形式。三、垂直叠加三、垂直叠加 垂直叠加：把同一点上重复激发、同一排列上重复接收到的垂直叠加：把同一点上重复激发、同一排列上重复接收到的信号依次叠加在一起，达到增强有效波的目的。信号依次叠加在一起，达到增强有效波的目的。浅震中，经次激发后，接收到的归一化振幅为浅震中，经次激发后，接收到的归一化振幅为式中：式中：S S有效波振幅；有效波振幅；n n干扰波振幅干扰波振幅对有效波：经次叠加后，由于是同相叠加，振幅增加倍；对有效波：经次叠加后，由于是同相叠加，振幅增加倍；对随机干扰：经次叠加后，由概率统计规律，振幅增强对随机干扰：经次叠加后，由概率统计规律，振幅增强因此，有效波相对干扰波增加了：因此，有效波相对干扰波增加了：倍。倍。四、频率滤波四、频率滤波 定义：在信号采集时，在频率上选用合适的检波器和设置仪器定义：在信号采集时，在频率上选用合适的检波器和设置仪器滤波参数，达到压制干扰波的目的。滤波参数，达到压制干扰波的目的。检波器：高频；检波器：高频；仪器：低切、高切、陷波。仪器：低切、高切、陷波。此外，数据处理时还可采用频率滤波。此外，数据处理时还可采用频率滤波。五、抗干扰与分辨率五、抗干扰与分辨率 1.抗干扰与分辨率的关系抗干扰与分辨率的关系 前面讨论可知，抗干扰浅层地震勘探技术提高了记录的信噪比，前面讨论可知，抗干扰浅层地震勘探技术提高了记录的信噪比，压制了干扰波。另一方面，采用的组合检波、水平多次叠加和垂直压制了干扰波。另一方面，采用的组合检波、水平多次叠加和垂直叠加等抗干扰技术都具有低通滤波特性，采用的频率滤波（包括高叠加等抗干扰技术都具有低通滤波特性，采用的频率滤波（包括高切、低切、陷切滤波）和高频检波器接收，缩小了地震信号的频带切、低切、陷切滤波）和高频检波器接收，缩小了地震信号的频带宽度，所有这些方法都降低了地震勘探的分辨率。因此可以说，在宽度，所有这些方法都降低了地震勘探的分辨率。因此可以说，在强干扰背景条件下，提高地震记录的信噪比是以降低记录的分辨率强干扰背景条件下，提高地震记录的信噪比是以降低记录的分辨率为代价的，分辨率和信噪比似乎是为代价的，分辨率和信噪比似乎是“矛盾矛盾”的。的。经研究可知，地震记录的信噪比与分辨率之间有如下的关系经研究可知，地震记录的信噪比与分辨率之间有如下的关系:(5.24)式中：r为信噪比；Pn为噪声干扰时的分辨率；Pa为无噪声时的分辨率；1/(1+1/r2)为信号纯洁度，反映噪声对信号的破坏程度。当信噪比 r0时，即无信号时，信号纯洁度为0，Pn0；当无噪声时，r，信号纯洁度为1，就是无噪声时的分辨率。显然，地震记录的分辨率随着信噪比的降低而降低。根据信号纯洁度和当信噪比之间的关系，可得出不同当信噪比对应的值，见表5.2。r01/81/41/2124816q00.01540.05880.20.50.80.94120.98460.99611表5.2 信噪比与信号纯洁度的关系 以上讨论可知，在较强干扰背景条件下，如果不采取相应的技术措施，压制地震噪声和背景噪声，获