地震勘探在不同地质条件下的应用.doc

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1、地震勘探在不同地质条件下的应用摘 要:20世纪末 ,地震勘探技术在油气勘探、煤田勘探、工程勘探等多方面的应用都有了突飞猛进的发展。在实际的地质剖面中，究竟是否存在良好的地震截面呢?是否在任何地质条件的地区都可以用地震勘探方法去有效的完成地质工作任务呢?针对这些问题，本文具体分析地质条件的有利与不利因素，即具体分析了地质勘探的地质基础。在此基础上总结了近年来地震勘探在岩性、沉积相、构造体系等不同地质条件下的应用,用以说明地震勘探的多用性及其强大的生命力。关键词：地震勘探 ；地质基础；不同地质条件；应用 1 地震勘探技术的发展在过去的几十年间地震勘探经历了从折射到反射、从单次覆盖到多次覆盖、从二维

2、到三维、从单波到多波的发展。20世纪90年代,高分辨率地震技术得到了长足的进步,主要表现为:多源多缆采集技术的高度发展,极大地降低了三维地震费用,使三维地震得到广泛的应用,三维叠前深度偏移技术及三维可视化解释技术逐步走向成熟；海底电缆技术的发展使海上多波地震得以实现。高分辨率地震的优越性主要表现在以下方面:精细的构造解释 由于分辨率的提高,地震剖面更清晰,小断层、小幅度构造、水道等细微的地质现象都表现出来了,有利于精细的构造解释；含气层的直接标志 亮点和平点高分辨率地震能得到较好的平点反射,可利用亮点和平点直接找油气；层序地层学及沉积相研究；岩性预测 高分辨率地震表现了层序内部结构,有利于岩性

3、的推断；正确的反演 高分辨率地震正是具有频谱宽、频率成分齐全的优点,是正确反演的先决条件,无论是岩性预测,还是油气田的评价、油藏描述,正确的反演无疑都是极其重要的。2 地震勘探的地质基础21 地震波在岩层中的传播速度在沉积岩地区，地质岩代愈老的岩层，其埋藏越深，受的压力愈大，受压的时间愈长，它的密度增大，从而波速也越大。而且同一年代地层的岩石成份，含水饱和度等在地层内的横向变化不大，即其密度也是无明显的横向变化的，从而波速也具有横向稳定性。因此，沉积岩石中波速具有明显的成层分布的规律。波速成层分布是沉积岩地质剖面的基本特点。在某些地区，由于沉积的简短或岩性的差异，一些地质分界面(如假整合面，不

4、整合面或某些煤层顶、底面等)常具有明显的波阻抗或速度差别，这些重要的地质界面也就是良好的地震截面这是采用地震勘探方法去完成地质任务的有利前提。在地表附近，岩层受风作用形成很疏松的风化代，因而波速在其中显著的变低。这种低速风化带叫做低速带。在有些地区，低速带很厚，而且岩性具横向变化，使波速在其中也沿横向不稳定地变化，这对地震勘探工作来说，是一个不利因素。22 地震波在地层中的吸收 散射和透过损失由于岩层并非真正的完全弹性介质，致使地震波在其中的实际传播规律有些不同。表现在传播过程中波能量的减弱速度快于单纯由于扰动带体积扩大引起的速度。岩层对波的这种附加的减弱作用称为吸收。这种吸收大致上是由于质点

5、间摩擦生热或质点产生永久位移造成的。坚硬地层的吸收作用表现得很弱，在低速带内吸收作用特别明显。吸收作用还与波动频率有关，岩层对波的高频分量的吸收作用较显著。如果地层中含有直径与波长相近的包体，按惠更斯原理，波到达包体表面时可因形成向各个方向传播的子波而附加地耗损部分能量，这种现象成为波的散射。散射作用也是对高频分量表现得比较显著。如果波入射到某一地震界面之前，还先透过几个中间界面，则在每个中间界面上，都要有部分能量变成反射波，这样也就附加地丢失一些能量，这种与透过中间界面有关的附加损失叫做透过损失。显然，地质剖面中速度成层分布形成的多个良好地震界面，将使透过损失变大。因此，上述速度成层分布的有

6、利因素之中又包含着不利因素。23 地震地质条件在考虑是否能应用地震勘探方法去解决地质问题时，首先要了解勘探区的地震地质条件。这种条件可分为浅地震地质条件和深地震地质条件。231 浅地震地质条件决定于地质剖面上部结构，其中最重要的因素如下：(1)低速带的特点。由于低速带对地震波会强烈吸收，故较厚的低速带是个不利因素。(2)潜水面的深度特点。在潜水面以下的含水层中进行爆炸才能激发出较强的有效波，因此浅的潜水面是进行地震勘探的有利条件之一。在我国西北等地区，主要由于潜水面太深，低速带太厚，使反射地震法难以取得良好的效果，从而成为地震勘探的难区。(3)剖面上部的界面特点。在剖面中主要地震界面的上部若存

7、在良好的地震界面时，会使透过损失严重，并会形成干扰性的多次反射波。如我国某些南方地区中，石灰岩存在于地质削面的上部或出露住地表附近，其顶界面就是这样的一个良好地震界面， 使入射到下部煤系地层内的透过波极弱，从而使反射波法难以取得起码的效果。232 深地震地质条件(1)地震界面的深度：为了使地震勘探的勘探深度符合地质要求，地震界面必须具有相应的深度，这是不言而喻的。(2)地震界面的质量：这决定于界面的显著性，光滑性和稳定性。显著性是指界面两侧岩层的密度及波速有足够的差别。稳定性是指界面两侧岩层物性差别无横向变化。能在整个勘探地区内延续的稳定界面称为地震标准面，对应的地质层位称为地震标准层位。在我

8、国许多煤田中，人们认为标准界面常与侵蚀面以及具一定厚度的煤层，铝土层，石灰岩层及石英砂岩顶底界面密切相关，这是应用地震勘探完成一定地质勘探任务的及其有利的因素。(3)地震界面的倾角：在反射界面倾角超过4050时，对反射地震勘探法是不利的，对于折射波法，则倾角要更小些才有利。(4)速度剖面：地震标准面上部的覆盖层内速度为常值，无横向变化，将有利于地震勘探的精度。同时存在几个良好的反射界面将有利于研究断层面特点。但是这样的界面太多太密时易出现层间干涉，从而使地震勘探分辨不同层位的能力降低。3 在不同地质条件下的应用31 针对不同岩性的地震勘探311 砂岩引用川西地区浅层砂岩地震勘探为例。川西浅、中

9、层为陆相地层，构造相对简单，各组地层界面反射波组关系清楚，同相轴连续性好，但组内地层一般为砂泥岩、砂岩不等厚互层。砂岩体厚度从0.540m变化，横向变化大，纵向上与围岩的岩性差异小，无良好的波阻抗界面。(1)数据采集方法首先对该区进行干扰波调查，以便采取有效措施压制干扰波；针对川西表层结构极为复杂、低速带速度、厚度变化大的特点，采用小折射、微测井方法等调查了近地表结构，并掌握了低速带变化特征，为后期静校正处理奠定了基础；最后，对该区采集参数进行了理论论证和试验，主要在炸药类型、药量、偏移距、道间距、覆盖次数等方面进行攻关试验。(2)数据处理攻关川西表层结构极为复杂，低速带速度、厚度变化大，一般

10、的高程静校正、剩余静校正均不能取得满意的效果，此时必须进行折射静校正处理，采用去噪技术以提高信噪比。(3)砂岩储层预测方法岩性反演，Jason反演自然伽玛剖面，其结果能精细描述储层在纵向上的厚度、岩性和物性变化，完成对储层的定量预测和描述。相干分析技术识别裂缝，相干体技术就是根据信号的相干性分析原理，计算三维数据体中所有相邻道的相干性，突出相邻道间地震信号的非相似形，进而达到检测断层、裂缝，反映地质异常特征的一项新技术。AVO反演技术，AVO是振幅随偏移距变化，它研究振幅随入射角的变化规律。反射波的振幅值随炮检距的增大出现增加或减小的变化，寻找这种振幅异常，对储层进行预测，通过综合解释，可找出

11、气藏。312 石膏郁万彩、许崇宝等在国内首次将地震勘探技术系统地应用于石膏矿床的开发, 控制了石膏层赋存状况和构造特征,获得了较为理想的地质效果和经济效益。他们所研究的石膏矿层顶界面是一个良好的折射界面。根据原始记录反射波与折射波的相对关系,即可对叠加时间剖面的反射波进行地质属性标定。石膏层标准反射波频率高,频谱较宽。由于石膏矿层上部地层速度横向变化相对比较均匀,因此,时间剖面上TS波的形态,较真实地反映了石膏矿层的赋存形态。313 金矿地震勘探技术在石油、煤田和工程地质中得到了广泛应用,但在金矿和其他金属矿床中则有一系列的问题限制了它的应用。石油地震与金属矿地震不同 ,金属矿通常所处的地质背

12、景相对油气和煤田较为复杂,主要表现在:一是地下地质结构复杂,在地质历史时期内多次发生大的构造运动和热事件,使得地下地质结构变得十分复杂,而且地下的岩性也变化较大,火成岩、变质岩、沉积岩都有可能存在；二是地形复杂,金属矿所处的地区大多为高山峻岭,这就使得地震勘探野外施工十分困难,有时不得不沿着山沟或小道进行施工,要求地震采集仪器必须小型化。在金属矿区的地震资料处理要强调3个环节: 针对复杂地形的静校正；针对干扰记录的去噪方法；针对复杂构造的适于陡倾角的偏移方法。梁光河等在黑龙江乌拉嘎金矿应用了地震勘探技术,获得了地下3000m深度以上的构造情况,断层和破碎带清楚,较可靠地区分了侵入体和构造片岩。

13、314 砾石层厚砾石层覆盖区地震勘探的特点：浅层的厚层砾石的松散程度及厚度是影响地震波激发和接收的主要因素；在松散的砾石层，流砂的层速度很低，必须应用大吨位可控震源进行组合激发，以克服松散砾石层、流砂对地震波的衰减；在厚砾石层覆盖区采用小偏移距的工作方法勘探较浅目的层时，应采用大吨位可控震源小驱动电平激发，以减少声波干扰；资料处理时，逐炮、逐道切除声波及各种干扰是作好资料处理的关键。中国煤田地质总局水文物测队在焦作矿区九里山矿采用大吨位可控震源激发进行地震勘探,获得了连续性很好的主采煤层反射波及连续性较好的奥陶系灰岩顶界面反射波,取得了满意的地质效果。315 碳酸盐岩碳酸盐岩地层具有质地坚硬，

14、地震资料采集困难、薄碳酸盐岩地层及波阻抗差微弱的储层界面反射成像难、碳酸盐岩储层和特殊油气储集体预测难、储层流体成分判别难等特点。碳酸盐岩发育区多呈现喀斯特地貌，具溶蚀构造。为了克服这些困难，在进行地震资料采集时，首先要解决激发条件的问题，选用性能优良、移动轻便的成孔设备克服复杂地形的影响，选择在基岩中激发并保证有足够的深度，在一条测线上进行了高覆盖次数的和灵活多变的观测方式，以获得高主频、高信噪比的原始资料；然后是重点解决静校正问题，其次在这种复杂地区应考虑多波勘探方法。32 沉积相的地震勘探地震勘探方法对地层沉积环境的分析，有利于勘探各类金属和非金属矿床。由于两层不同的均匀介质在其分界面存

15、在着物性差异，这种不同地层的物性差异形成了不同的反射系数，这种差异反映在地震时间剖面上便形成了能量、频率、振幅和连续性各异的地震反射波。把这些频率和相位特征不同的地震反射波加以分类，同一类型的归为一个地震相，然后把各种不同的地震相和已经被钻孔揭露的岩性进行综合对比分析，把各种不同的岩性和地震相相对比，得出每一个地震相所代表的岩性，然后通过所对应的岩性与沉积相的相关性，便可以圈定出区域内的各种沉积环境。地震勘探方法避免了钻孔在沉积环境分析中以点盖面的缺点。321 地震勘探识别生物礁生物礁是碳酸盐岩沉积中的一种特殊沉积体,它是在特殊环境下(浅水、温暖、透光及清水环境) 以特定的生物组分(能分泌碳酸

16、钙物质的造礁生物) 为主体的生物沉积体。生物礁也是一种特殊的油气储集体,往往具有物性好、产能高、采收率高及勘探开发成本低等特点而倍受人们的重视。在礁(滩) 油藏勘探工程中,涉及的学科是多方面的,包括生物礁地质学、碳酸盐岩岩石学、古生物及古生态学、石油地质学、地球化学及地球物理学等诸学科,所采用的研究方法也是多种多样,包括地震地质解释方法、地震地层学方法、层序地层学方法、岩心及岩石薄片观察研究、古生物鉴定、岩石化学成分及碳氧同位素测定、生物礁古水温及古盐度测定、珊瑚生长率测定及其他特殊处理方法等。其中地震地质解释是其他工作的基础及先导,此项工作的质量关系到地层对比的正确性、构造图的精确性及随后一

17、系列地质解释及评价的可靠性。而礁的地震解释的准确性,将关系到是否会遗漏掉生物礁,或将非生物礁误认为是生物礁,并最终直接影响到礁的地质评价及礁油藏勘探的成功率。生物礁由于造礁生物生长速率快,其厚度比同期四周沉积物明显增厚,因而在有生物礁分布的层位上沿相邻两同相轴追踪时,厚度明显增大处则可能是礁块(或生物滩)分布的位置。生物礁(滩)在地震剖面上的形态呈丘状或透镜状凸起,其规模大小不等,小者面积仅数平方千米,大的可达400多平方千米。其形态各异,有的呈对称状,有的为不对称状,与礁的生长环境及所处地理位置有关。礁体顶面直接被泥岩覆盖,泥岩和礁灰岩之间存在明显的波阻抗差, 故出现强振幅反射相位。而礁体的

18、底部由于多与砂岩接触,砂岩的速度一般为4000m/s,与灰岩的波阻抗差没有顶面那么大,故底部反射界面明显比顶部反射界面弱,且连续性也变差,甚至还可能出现断续反射现象。由于礁的生长速率远比同期周缘沉积物高,两者沉积厚度相差悬殊,因而出现礁翼沉积物向礁体周缘上超的现象,在地震剖面上根据上超点的位置即可判定礁体的边缘轮廓位置。当礁体厚度较大,礁体与围岩存在明显速度差时,在礁体底部就会出现上凸或下凹现象。礁体速度大于围岩时,则底部呈上凸状;反之则呈下凹状,上凸或下凹的程度与礁体厚度及二者波阻抗差的大小成正比。上述几个方面的地震反射特征并非每个礁体同时具有,有的礁体或缺少其中某个方面反射特征也是正常的,

19、对此种现象也需作出明确的解释。由于生物礁在石油勘探开发中显示出越来越重要的地位,生物礁的研究也越来越受到人们的重视。在目前的技术条件下,要想准确地识别出生物礁,需要综合考虑各方面因素。首先应当了解存在生物礁的区域地质背景,在这个过程中要结合重磁资料分析；其次,根据较精确的地震资料识别出生物礁的地震反射特征。在有钻井地区,要结合岩心分析、薄片分析及测井等资料,提高分析的精度。要想确定生物礁油气藏,还要综合考虑储集性能、油气的生成以及运移等各方面因素。322 天然气水合物天然气水合物实质上是一种水包气的笼形物, 主要形成于低温高压的环境中,外形似冰.石油工业最初关注这类物质是因为它有害于天然气的管

20、道运输.目前,气体水合物倍受关注则是因为其广泛的分布和丰富的甲烷储量.自从60年代前苏联科学家在西伯利亚梅索亚哈气田发现了天然状态存在的气体水合物以后,世界各国已陆续在海域活动大陆边缘和被动大陆边缘的深水陆坡区获得了天然气水合物样品.但到目前为止,已经探明的天然气水合物储量要远小于预测的天然气水合物储量.这种现状反映出两个问题,一是我们对天然气水合物的赋存规律认识不足,另一个是我们对天然气水合物勘探方法、储量估算方法认识不足.在过去的几十年中,科学家们除了努力探寻天然气水合物分布规律的同时,也在尝试用多种不同方法进行海域天然气水合物勘探,其中,地震勘探是目前进行天然气水合物勘探最常用、也是最重

21、要的方法。传统的单道、多道地震探测在水合物探测过程中一直发挥着重要的作用.但由于其分辨率较低,对于一些“薄层”脉状的气体水合物难以有清楚的空间分布状态显示.为有效地采集来自水合物层的地震反射数据,或者为适合某些特殊的地震数据处理方法,在地震资料采集方法上,除传统的地震方法外,人们发展了高分辨地震方法、深拖多道地震探测(DTAGS)方法、海底地震仪(Ocean Bottom Seismometer)方法、3C、4C海底地震电缆(Ocean Bottom Ca-ble)方法、海底地震检波器(Ocean BottomHydrophone)方法等(图1)33 构造体系的地震勘探331 落差10m以下的

22、小断层对于埋藏相对较浅的煤田地质构造而言，高分辨率地震勘探方法，以其分辨率高、成本相对较低的优点而日益成为采区隐伏构造勘探的主要方法。高分辨率地震勘探是确定隐伏地质构造行之有效的方法，在地震地质条件有利的地区，它可分辨落差10 m以下的小断层，确定幅度10m以下的褶曲，并能有效地确定地质界面的空间形态。数据采集中要采用相应的观测系统及参数，采集主频高、频带宽、信噪比高的地震原始信息，这是提高分辨率的关键，原则上要做到小药量、小道距、小组内距、(检波器)少组合个数。处理时以“三高”处理流程为主，但要注意保护高频信息，改善信噪比，整个过程要注重精细和高保真。在资料解释上要注意高分辨率时间剖面上的构

23、造显示特征，尤其是小断层的特征，仔细进行对比解释；要采用有效的二维地震资料三维归位方法(如解释成图的综合法)，以提高成果图件的精度。在断层识别和解释的过程中,利用谱分解技术能够揭示更加丰富的地质信息,不仅增强了识别小断层的能力,而且提高了断层平面组合、平面展布特征及相互关系的可靠性。由于断层的存在使得相位不稳定,小断层在相位数据体频率切片上的显示特征比在振幅数据体频率切片上更加明显,在地震资料有效频带内,随着频率的增高小断层变得更加清楚。相位的不稳定性除了受到断层的影响外,还受制于噪声的影响,因此应用谱分解的相位数据体时必须以高信噪比的地震资料为前提。332 气田气云构造天然气勘探中可以在地震

24、剖面上见到气云构造，为纵波地震反射模糊区。气云构造地震勘探难点是，这种气云很难通过处理来消除，气云内部的速度谱难以解释。纵波地震剖面上的反射模糊区并不都是由浅层气造成的，模糊区的形成原因很多。如果纵波剖面上的模糊区是由小裂隙、小断层的高度发育造成的话，不但纵波成像不好，而且横波、转换横波的成像也不好。同样，对塑性泥岩上拱、刺穿及古火山或岩浆侵入而言，纵、横波成像都不好。如果纵波模糊区是由气和其他地质作用综合造成的，在转换横波剖面上成像会好于纵波，但不能完全改善。近海四分量地震是一项新的地震勘探、开发技术，是一种矢量地震方法，接收到的信息比单一的纵波地震多好几倍。近海四分量地震的构造勘探效果是很

25、好的。张树林等在莺歌海盆地泥拱带纵波地震剖面上,利用四分量地震很好地研究了纵波剖面上模糊区形成的原因,准确识别出气云。333 不对称高陡背斜不对称高陡背斜是指缓翼倾角1035，陡翼倾角4590，甚至倒转的背斜。高陡构造多分布于大山区，绝大多数为线状、长轴背斜因地表、地下地震地质条件不满足多次覆盖假设条件，使地震圈闭要素发生严重的畸变，改变了地下构造形态，高点发生偏离，陡翼地层表现为大断层，狭窄的背斜顶部表现得十分宽大。若根据这样的地震成果部署探井，实钻深度和倾角与地震所预测的时常会出现大的误差。布置探井应注意：不应在不对称背斜地震横剖面高点部署探井；不应在质量差的地震横剖面高点上部署探井；不应

26、在修饰处理过重的地震剖面高点上部署探井；不应沿断层走向附近部署探井_1 。不对称高陡背斜地震勘探校正技术主要包括：倾角校正，采用DMO叠加技术(部分叠前偏移)和叠前深度偏移可部分消除地震反射层倾角畸变，使得地震反射层倾角接近于实际地层倾角；高点、闭合高度校正，圈闭短轴及圈闭面积校正。334 陷落柱构造在煤炭开采过程中，陷落柱往往会形成导水构造，这严重威胁着矿井的安全生产，因此，查明陷落柱的确切位置及其赋水性，对煤矿的防水、治水将起到十分关键的作用。随着三维地震勘探和电法勘探技术的进一步发展，勘探成果的精度和可靠性都有了大幅度的提高，用三维地震勘探和电法综合勘探查明陷落柱构造及其赋水性已经取得了

27、明显的效果。张爱印等通过对邢台市北部约20km井田原始地震资料的频谱分析,获得了资料的采集频率,然后制定了三维资料的主要处理流程:解编空间属性建立绿山折射静校正 高通滤波真振幅恢复初至切除多道预测反褶积速度分析动校正地表一致性剩余静校正DMO速度分析叠后处理偏移分频等,最后获得了陷落柱构造异常在剖面上的清晰图像。然后结合电法勘探,进一步验证该陷落柱赋水。335 采空区采空区作为地震盲区历来被地震勘探方法所回避,近年来,由于地震勘探技术的不断提高和地质市场需求的推动下,地震勘探方法在采空区上亦进行了尝试性的应用,并在一部分地区取得了较为理想的成果,从而大大拓宽了地震勘探方法为矿区服务的范围。地震

28、勘探方法是以均匀介质为地质模型建立起来的一种勘探手段,它要求每一层介质必须是均匀的,而相邻的两层介质必须具有连续性,且不同的介质和介质之间必须存在明显的物性差异,只有这种物性差异存在时,在地面激发的地震波才能依照反射原理在两种不同介质的界面产生反射波传回地面被地面布设的检波器所接收。如果地下存在着大面积的采空区,使地震波的传播介质的连续性遭到破坏,地震波无法到达采空区以下的地层,便无从接收到采空区以下的地层的地质信息。所以采空区作为地震盲区历来被地震勘探方法所回避。近年来,由于地震勘探技术的提高,特别是处理手段的提高和地质市场需求的推动下,地震勘探方法在采空区上亦进行了一系列的尝试性的应用,并

29、在一部分地区取得了较为理想的成果。这一成果的取得和地震原理并不相违背。因为地震勘探方法是建立在理想的均匀介质的模型之上,它认为采空区为绝对意义上的真空介质,地震波无法穿透,但地层并非严格意义上的均匀介质,采空区也非严格意义上的真空介质。在不同的地区,采空区均存在一定程度塌陷和积水,这一程度和煤层围岩的性质、该区地下水的含量和隔水泥岩的发育有关。因此,在不同的地区采空区便以不同的性质存在,这就给地震方法在一定程度上提供了可能。特别是对现在已关停的众多小煤窑残留下的采空区的清查,为国有煤矿下一步的规划和隐藏地质灾害的防治有着重要的意义。如果该地区属多煤层开采矿井,在浅部煤层已经开始开采完毕后留下了

30、大片的采空区时,可选用煤矿井下高分辨率地震勘探技术进行地下地热构造的勘探。该方法是采用沿巷道布设炮点和检波点的方法,炮点和检波点尽量处于巷道中间,激发井深、接收道距、排列长度都要经过多次实验来确定,以保证排列处于一个最佳的反射接收窗口,能接收到频率特性好、干扰小、反射能量强的地震波。 地震勘探方法在采空区上的成功运用有着极其重要的意义。一方面可在多煤层开采地区为煤矿提供采空区下较深水平面的地质信息,为煤矿的下一步工作提供详细可靠的地质依据,给煤矿达到高产高效提供保障,又可以查清煤矿周边和自身的地质隐患,为煤区在安全生产中提防地质灾害起到先导作用,以减少煤矿在生产过程中遭受不必要的经济损失,达到

31、增产增效的目的。336 溶洞我国碳酸岩这种可溶岩的广泛分布，使得很多地区喀什特现象十分发育，形成很多地下溶洞，为各类工程建设埋下隐患。为了准确看查处这些溶洞，必须熟悉溶洞在地震反射波剖面中表现出的动力学特征和运动学特征。溶洞的地震波动力学特征：动力学特征是从能量角度来研究有溶洞这一特殊地质情况所产生的能量、振幅、香味等方面的特点过，从反射界面的边界条件讨论波动方程，分析地震波传播的基本规律。(1)反射系数与相位通常把溶洞顶部的分界面当作自由反射界面（介质与真空的分界）。当P波入射到溶洞表面时，不存在透射纵波、透射横波。反射波中包含反射纵波和转换横波成分。当入射角不大时，反射系数为负，发生负反射

32、。当入射角为零时反射系数为-1，反射波与入射波相位差是180度，出现“半波损失”现象。即使溶洞内有松散粘土或碎石填充物时，在溶洞顶部反射界面为负泊松比界面的条件下，地震波发生负反射。在地震剖面上表现出相位不连续的现象。(2)振幅自由反射界面上只存在反射，没有透射损失，根据能量守恒定律，总能量等于反射能量和透射能量之和，反射能量相对增强了。波的能量与振幅平方成正比，在地震剖面上就会发现振幅突起部分，出现了强反射。当溶洞内有松散粘土或碎石填充物时，因为波阻抗的绝对值越大振幅越大，波阻抗绝对值越小振幅越小，在中部填充介质密度、波速都比周围小，其波阻抗小，所以在地震剖面上会见到弱势反射波。(3)饶射波

33、动力学特征在反射界面两个端点处由于是岩性突变点，产生两支绕射波，在端点处与反射波相连，向两边能量逐渐衰减。其振幅随波前距离的增大迅速衰减。端点处振幅只有反射波的一半，在实际剖面中，这种半幅特征通常不是特别明显，而是出现两端有一定弧度、突起的拱形。(4)底部动力学特征溶洞底部点的振动是来自其周围波前面各点的扰动传播到该点形成的叠加振动，而其内部或者无介质，或者有吸收系数大的软弱介质，能量损失较多，底部点振动能量比两边要小，振幅比两边同层反射波振幅稍小。溶洞的地震波运动学特征：运动学特征主要根据地震波的时距曲线和在地震波同相轴上的表现进行分析。(1)校正前的反射波时距曲线与绕射波一样同为双曲线，经

34、过校正等处理后，反射波时距曲线同相轴基本反映反射界面的形态，而绕射波时距曲线仍然有较大的弯曲形态。绕射波时距曲线极小处为反射界面端点，地震剖面上会出现两边有近似双曲线弧度的波形。(2)在其底部的反射波主要以周围绕射叠加形式存在，传播所需旅行时要多于两边，在时间剖面上的反映是同相轴呈凹陷状。太行山东麓、燕山东段南麓的煤矿床普遍受底板岩溶水的严重威胁,致使在煤矿开采过程中突水淹井事故时有发生,严重影响煤矿安全生产。利用地震勘探方法研究煤系地层基底奥灰岩岩溶裂隙空间展布、发育程度、物性的平面变化规律,为供水和煤矿防治水提供依据,将有着重大的社会意义和经济意义。奥灰岩地震资料处理有其独特的特点,处理过

35、程中必须做到保持振幅的相对,高信噪比、较高分辨率。岩溶裂隙发育带的存在使地震波发生绕射、散射,吸收系数增大,并影响水平叠加效果,反射波能量减弱。在时间剖面上可以根据反射波振幅及波形特征来识别致密灰岩区和岩溶裂隙发育带,在奥灰岩反射时间间隔中可以有条件划分以下4种有一定动力学特征的反射波:地震反射波具有稳定的能量反射,反射强度和相干性、连续性好；反射波能量较弱,连续性较好；反射波具有不连续的特性,出现垂直位移和不同倾斜的反射段以及波形拉宽、压窄和极性反转等现象；反射波扭曲成蚯蚓状,反射波呈断续杂乱分布或完全缺失反射同相轴。第 1、2 类反射波特征对应致密或较致密灰岩区,第 3、4 类反射波特征对

36、应岩溶裂隙发育或较发育区。336 构造地裂缝构造地裂缝是一种活动断层，长度从1千米至几十千米，断距可达上百米，具有很强的破坏性，在我国西安和大同均有明显发育。针对西安地裂缝的性质和特点，巨厚第四系内的地裂缝地震勘探方法可分两部分：在普查初勘阶段，地震勘探的主要目标是寻找地裂缝的深部构造特征，给出其倾向、倾角及走向等地质构造参数；在详勘阶段地震勘探的目标是给出地裂缝在工程场地的确切位置，其观测系统参数主要为勘探精度，勘探目标层深度为十几米到几十米之间，震源激发选择为便捷的锤击方式。经过后期的资料处理，可以得到非常清晰的构造地裂缝地震反射时间剖面。34 工程勘察20世纪80年代地震勘探技术进入工程

37、勘察应用阶段,其应用范围较广,应用于勘测水深、第四系的厚度、分化带和基岩面的起伏形态及断裂构造发育特征等。其效果好坏主要取决于工作参数的选择、信噪比的提高,最终达到正确的地质解释目的,为工程设计提供准确、完整的岩土工程勘察资料。早在1954年,美国地质调查所就进行过浅层反射法的试验,我国在20世纪5070年代也做过一些工作,但由于当时仪器性能及方法技术不能适应浅层反射技术的要求,进展不大。信号增强地震仪的出现,为浅层反射法的应用提供了条件,使得浅层反射法勘探取得了很大的进步。3.4.1武汉长江隧道水上勘察中的应用武汉长江隧道处江面宽约1100m,设计长江隧道为双孔四车道,采用盾构施工方案,单车

38、道宽3.75m,车道净高4.5m,长度2200m2孔。拟建隧道区域涉及的介质有水、砂卵石层、砂岩、泥页岩等,上述介质中地震纵波速度均有明显差异,根据测区钻孔波速测试和岩土样试验资料。上述各介质间存在明显的波阻抗差异,估算各界面反射系数在0.14以上,从而形成明显的物性分界面,这些为地震勘探提供了良好的地球物理前提。经过数据采集和资料处理,我们得到该工区的地震反射时间剖面,推测隧道处存在三条断层,分析地震反射时间剖面中断层处各波组关系,三条断层均表现为向北倾,倾角6070,均为顺江走向的正断层。结合区域地质资料分析,推测三条断层均为受长江断裂影响而形成的小规模的断层,宽度不大,影响范围约1030

39、m。物探成果提交后,在断层附近布置了一钻孔进行验证。根据钻孔资料,水底和地层分界面误差分别为0.3m、0.6m、0.4m;且在深58.662.2m段岩芯为灰黑色碎石土,极松散呈砂土状,证明该处确实存在一岩层破碎地段。钻孔资料与物探成果基本吻合,说明本次应用反射法地震勘探效果明显。地震反射法能比较真实地反映地下异常体的形态、规模和产状等。根据异常体的形态、规模和产状等,我们可以比较准确地推测出地质空间的形态、断裂、地层岩性等情况。3.4.2 厦门美景花园工地工程勘察中的应用厦门市美景花园工地位于厦门岛的西南岸,市建局拟在此建一座36层的美景花园大厦。由于濒临海滨,又是高层建筑,因此,地基是否稳固

40、可靠,十分重要。在30m以下钻孔中,发现岩芯有破碎现象,但钻孔的数量有限,构造破碎带的分布情况还很不清楚,因此,查明该地区破碎带的分布情况,就显得十分重要。针对该区域工场地狭小的特点,只布置了两条剖面。为了提高地震勘探的横向分辨率,采用了道距仅为1m的小道距接受的共反射点水平叠加技术。对于工区内拆房留下来的大面积的水泥地面,采用了垂直检波器“倒置”接受的方式。根据处理之后的反射时间剖面,我们可以很明显地看到三个反射界面。根据已知的地质资料可知,最上面的反射界面为第四纪覆盖层与强分化花岗岩的分界面,时深转换深度为20m左右,中间的反射界面为强分化花岗岩与中分化花岗岩的分界面,深度为29m左右;最

41、下面的反射界面为中分化与微分化花岗岩的分界面,深度为40m左右。这些地质分界面的起伏及其连续性在时间剖面上一目了然。从时间剖面可知,在33钻孔以南8m处有一断层,在33钻孔以北约5m处也有一断层,只是规模较小。这些构造破碎带的共同特点是同相轴错断,反射波信号比较微弱,且零乱。而在另一端,构造以南反射波同相轴连续性非常好,说明此处地层稳定,不含构造破碎带。因此,施工时地层稳定的地方,地基加固系数可小些,而破碎的地方地基加固系数应大些。在工程地震勘探中,我们利用钻探方法固然可以清楚地了解地下地质体的情况,但这样的花费必然很高,工期一般也较长,而且钻探的作用范围小,只能是地面上有限的点,而浅层地震反

42、射法同样能把地层构造情况,比较清楚地反映出来,不仅花费的经费和工期比钻探要少得多,而且作用面积大,地面上是连续的线,为了查明该区的破碎带分布,厦门市工程建设部门设计了50个钻孔,计划投资50多万元,工期为两个月;而用物探的方法仅花费2万元,时间为一个星期,可见,在工程勘察中,如果把钻孔地质勘探与地震反射法有机地结合起来,其效果是更佳的,令人满意的。3.4.3 在广州市三元里地区的应用广州市三元里为灰岩地区,溶洞、断层和溶蚀带极为发育。三元里白云机场候机楼因基础受溶洞影响而造成倾斜下沉,因此,对基岩浅部溶洞的探测事关重要。三元里地区覆盖层内各地层速度很低,这对开展反射法地震极为有利,能够大大提高

43、P波在覆盖层中的分层能力。在三元里地区,震源以锤击较方便,用小激振板产生锐的脉冲,获得丰富的高频成分,产生100150Hz的主频反射,采用100Hz的高频检波器可以压制低频干扰,提高高频成分的比例。同时选用小的道间距可以提高横向分辨率,避免宽角接受和防止空间假频干扰。对采集的资料进行处理,我们得到了质量比较高的地震剖面,从记录上看,汽车、机械和打桩机干扰完全被压制,地震主同相轴清晰,砂层、粉质粘土层、溶蚀带、断层、裂隙带和溶洞清晰可见。通过三元里地区的地震反射法应用,我们可以看出其在探测溶洞、断层、裂隙带和地层分层的能力。4 结论随着国民经济的快速发展，能源问题已经成为制约我国经济发展的瓶颈，

44、地震勘探技术作为能源矿产勘探的主要手段，在未来的发展中将会发挥更加重要的作用。随着计算机技术、电子设备以及处理方法的进一步发展，地震勘探将在探测深度、精度方面达到更高的水平。此外，在基础建设、地质灾害防治领域，地震勘探方法将作为一种更加有效的工具，帮助解决工程地质难题。参考文献:1翟裕生,林新多.矿田构造学M.北京:地质出版社,1993.183189.2杨勤勇,徐丽萍.地震勘探技术新进展J.勘探地球物理进展, 2002,25(1) :510.3何汉漪.二十一世纪的地震勘探技术J.地学前缘,2000,7(3) :267273.4巫芙蓉,蒋骥,张晓斌,张翠兰,熊艳. 浅层砂岩地震勘探技术J.物探化

45、探计算技术, 2003.25(2) :135139.5梁光河,蔡新平,张宝林,徐兴旺.浅层地震勘探方法在金矿深部预测中的应用J. 地质与勘探,2001.37(6) :2933.6陈洪恩.厚砾石层覆盖区地震勘探技术与效果J. 中国煤田地质,2000,12(2) :5556.7李学义.四川盆地碳酸盐岩地区地震勘探技术难点及对策探讨J. 天然气工业, 2000,20(2) :1218.8田爱平,张彦果.沉积环境分析中地震勘探方法的应用J.煤炭,2003,22(7) :8889.9 范嘉松,张维. 生物礁的基本概念、分类及识别特征.岩石学报,1985 ,1 (3) :456010 陈斯忠,胡平忠. 珠

46、江口盆地第三纪生物礁及其找油意义. 中国海上油气,1987,1 (1):31011 21世纪中国暨国际油气勘探展望. 北京:中国石化出版社,2003,203012 何炎,胡平忠.南海东沙隆起早中新世生物礁中的大有孔虫. 古生物学报,1995 ,34 (1) :182313徐佩芬.高分辨率地震勘探确定隐伏地质构造方法研究J.地球物理学进展, 1998,13(2) :4145.14 张树林,李绪宣,何汉漪,骆宗强,张敏强.近海四分量地震构造勘探效果分析J.石油地球物理勘探,2002,37(5) :446454.15 梁顺军,谢会文,皮学军,等.高陡构造地震勘探圈闭要素畸变分析J.石油物探, 2001,40(4) :3442.16 张爱印,石亚丁,殷全增,张新生.三维地震和电法综合勘探在查明陷落柱构造中的应用J . 煤炭技术,2004,.23(2).17 倪新辉,刘天放.地震勘探技术预测奥灰岩溶裂隙发育带J.中国煤田地质,1997,9(4) :5961.18 柏鹏,车殿国,张文玉.多波地震勘探技术在判定公路采空区上的应用J. 黑龙江交通科技, 2001. ,(6) :3338.19 王书军,郁万彩,钟声,王真.高分辨地震勘探技术在大坝检测中的应用J. 煤田地质与勘探,1999,27(增刊) :7376.