4.第三节 资料处理和解释

一、折射波的资料处理和解释（1）地震记录进行波的对比分析，从中识别并提取有效波的初至时间、绘制相应的时距曲线；（2）选取相应的方法进行解释工作。第三节资料处理与解释解释工作分为定性解释和定量解释两部分：定性解释（qualitativeinterpretation）定性解释主要是根据已知的地质情况和时距曲线特征，判别地下折射界面的数量及其大致产状，是否有断层或其它局部地质体存在等，为选定定量解释方法提供依据。定量（quantitative）解释：定量解释则是根据定性解释的结果选用相应的数学方法或作图方法求取各折射面的埋深和形态参数。定性与定量解释是一相互交替和重复的过程。根据最终的解释结果构制推断地质图等成果图件，并编写成果报告。1.折射波资料处理解释系统介绍折射波法资料处理解释系统流程框图2.t0差数时距曲线法求折射界面方法原理：图2.3.2t0法求折射界面示意图方法原理：面上任取一点D，则在两条时距曲线上可分别得到其对应的走时t1和t2（2.3.1）(2.3.2)且在O1、O2点，时距曲线S1、S2的走时相等，称之为互换时，用T表示，则有：若自D点作BC的垂直平分线DM（DM即为该点的深度h）于是有：(2.3.3)将公式(2.3.1)中t1和t2相加，并减去(2.3.2)式，再将(2.3.3)式代入后可得：（2.3.4）上式便是任意点D的t0值公式，由此可得出D点的折射界面法线深度h为：(2.3.5)(2.3.5)令则上式可写为：（2.3.6）根据式，只要从相遇时距曲线上分别求出各观测点的t0和K值，就能求出各点的界面深度h。从上述公式中可看出，只要从时距曲线上读取t1、t2互换时T，便可以绘制相应的t0（x）曲线。关于K值的求取：根据斯奈尔定律可将K值表达式写成下列形式（2.3.7）从上式可以看出，只要求出波速V1，V2则很容易得出K值，V1通常可根据直达波的速度来确定，关键是V2的求取。为此引出差数时距曲线方程，并以（x）表示令（x）=t1–t2+T对上式求导，可得:(2.3.9)上式右边的两项时间对距离的导数分别为上倾和下倾方向时距曲线的斜率（即视速度的倒数）。根据视速度表达式（2.2.12）式可得：（2.3.10）(2.3.8)将（2.3.10）代入（2.3.9）式，经变换可得:(2.3.11)于是可求得波速V2为:(2.3.12)当折射界面倾角小于15°时,可写成近似式:(2.3.13)因此，只要根据（2.3.8）式在相遇时距曲线图上构制（x）曲线，并求取其斜率的倒数x/(x)，则根据（2.3.13）式得出波速V2进而从（2.3.7）式中求得K值。（x）=t1–t2+T（2.3.8）(2.3.13)（2.3.7）如何构制（x）曲线？由t0(x)及（x）的表达式得:t0(x)=t1+t2-T=t1-△t（x）=t1–t2+T=t1+△t由此可知:t0(x)与（x）曲线关于t1对称。知道K值和各观测点的值t0之后，则可根据求出各点的界面深度h。然后，以各观测点为圆心，以其对应的h为半径画弧，可得出上图中所示的一系列圆弧,圆弧的公切线即为折射界面。图2.3.4实测折射波时距曲线及其解释结果应用实例介绍：二、浅层反射波资料的处理和解释1.浅层反射波资料的处理系统介绍（1）数据资料的输入和显示；（2）切除：顶部切除，底部切除；（3）静校正；（4）频谱分析；（5）抽道集、动校正和水平叠加；（6）速度分析；（7）数值滤波；（8）偏移处理；（9）时深转换。中间放炮双边接收(共激发点)的地震记录直达波反射波声波将整个剖面的地震记录依次逐个输入计算机，并将数据的格式和顺序转换成和处理系统所要求的格式相一致，才能进行其它各项处理。在输入地震记录以后，还应在微机屏幕上将其图形显示出来，以检查记录质量，并给处理方法提供依据。对记录中一些干扰严重或无意义的记录段，以及工作不正常的地震道，都应进行切除（数值充零），以减小干扰，提高资料处理质量。浅层反射资料处理系统一般流程图浅层反射资料处理系统一般流程图静校正：当地形起伏较大，各接收点和激发点不在同一水平面上或者表层介质速度变化较大时，都将引起地震波走时的“超前”或“滞后”，严重地影响地震资料的处理和解释的准确性。因此，必须对地形起伏和表层速度变化引起的时差进行校正。静校正不受时间制约，影响值一样。其包括：（1）井深校正：是将激发源的位置校正到地面；（2）地形校正：将测线上位于不同炮点和检波点位置较准到基准点上。静校正前后示意图浅层反射资料处理系统一般流程图抽道集:由图2.1.6所示的多次覆盖观测系统可知，现场采集的资料是共激发点的地震记录，而共反射点的记录是分散在各不同的地震记录，不便于进行动校正和水平叠加。为此，必须先将各共反射点的记录道从共激发点的记录中逐一的抽出来并按一定的顺序构成新的共反射点道集（又称CDP道集）。多次覆盖观测系统示意图一、共反射点道集与共激发点道集及其时距曲线共反射点的时距曲线方程为：（2.3.17）图2.3.6共反射点道集及其时距曲线图二、动校正与水平叠加在中心点自激自收的记录道通常也称为零偏移距的地震记录。将CDP道集中各不同偏移距的记录变换成零偏移距记录的处理称之为动校正（或正常时差校正normalmoveoutc-orrection），其叠加处理又称水平叠加。动校正是针对共反射点道集的，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，经动校正后，校正为共中心点的回声时间，以保证叠加时实现同相位叠加。深浅层反射波的动校正量不同，因为深层反射波的时距曲线比浅层的缓。动、静校正对一个CDP道集的影响水平叠加：经动、静校正处理以后的地震记录，已将表层不均匀性和炮检距变化的影响消除，成为以规定的的基准面为准，炮检中心自激自收的CDP道集记录，可以进行叠加处理，每个共中心点道集组成一个叠加输出道，一条测线上所有叠加道的集合，组成直观反映地下构造形态、可供解释用的水平叠加时间剖面。图2.3.7动校正水平叠加示意图浅层反射资料处理系统一般流程图用快速富氏变换（FFT）的数学方法将时间域的的地震记录变换成频率域的函数。其中振幅随频率变化的函数称之为振幅谱，相位随频率变化的函数称为相位谱，该变换过程称为频谱分析。浅层反射资料处理系统一般流程图数值滤波：是突出有效波，压制干扰波的重要手段之一。数值滤波可分为频率域滤波、时间域滤波、波数域滤波、空间域滤波；一维滤波二维滤波（视速度滤波和频率滤波两者合起来称为二维滤波，在时空域、或频率-波数域进行，）；高通滤波、低通滤波、带通滤波等。地震波的频谱特性：1.面波频谱的峰值低于有效波，声波频谱峰值偏高，与有效波的频谱范围有较宽的重叠；2.微震干扰波的频带较宽；3.有些规则干扰波与有效波频谱差异不大，如浅层界面中的外界相干干扰波和多次波；4.横波和纵波相比频谱峰值低；5.高速薄层反射波频谱相对厚层要偏高；6.大炸药量激发比小炸药药量激发频谱要偏低，小炸药量激发比锤击频谱要宽；7.由于低降速带对高频成分的吸收作用，反射波的频率随着低降速带厚度的增加而降低。当低速带较薄或表层速度较高时，获得的反射波频率较高。地震波的一般频谱特性三、速度分析获得地震波速度的途经通常有以下几种：（1）地震测井或声波测井；（2）利用地震反射资料作速度分析;（3）在速度分析中，最常用的方法是做速度谱。速度谱的概念是从频谱的概念借用来的，它根据动校正原理，采用一系列的速度值对共反射点时距曲线进行动校正，看经过动校正后的双曲线形型的时距曲线是否被拉平了，当时距曲线拉平时，各道反射波对应最好，叠加后能量最强，这时的速度为最佳速度。速度谱三维透视示意图反射资料速度分析：四、偏移(migration)与偏移处理常规的水平叠加处理是以水平层状介质为基础的。当反射界面产状变化较大时，按水平界面原理得出的CDP道集就不是真正的共反射点道集，致使水平叠加剖面中的反射界面形态失真。偏移处理就是要把这种失真的反射界面归位到其真实的位置，所以称之为“偏移归位”。在水叠加之后进行偏移（称之为叠后偏移）。偏移处理效果示意图倾斜界面的偏移失真偏移处理的效果（1）偏移前的水平叠加剖面，（2）偏移剖面(1)(2)五、时深转换水平叠加或偏移等处理后的地震剖面，纵坐标是零偏移距的走时t0，称为时间剖面。它虽然可以定性地反映出反射界面的轮廓，但界面的深度和产状还和速度参数密切相关。为此需要逐次计算出各反射界面的深度，将时间剖面转换为深度剖面。野外采集的地震资料，经过上述的数字处理之后，得到的主要成果资料是经过水平叠加的时间剖面，它是反射波资料进行地质解释的基础。一般情况下，通过时间剖面上波的对比，可以确定反射层的构造形态，接触关系以及断层分布等情况。2.浅层反射波法资料的解释（1）时间剖面的表示形式图2.3.10地震时间剖面实例（2）反射波的对比和识别在时间剖面上一般反射层位表现为同相轴的形式。在地震记录上，相同相位的连线叫做同相轴。地震时间剖面实例一、波的对比a.强振幅特性经过野外和处理的一系列提高信噪比的措施后，地震剖面上的各反射波一般都有较强的能量。b.波形相似性和同相性同一界面的反射波到相邻检波器的路程是相近的，因而同一反射波相同相位在在相邻接收点上记录时间是相近的，其波形也是非常相似。且同一反射波不同相位的同向轴应彼此平行。同向轴特性二、多次波和特殊波的识别a.多次波如果在产状比较平稳的浅层产生多次反射，则在剖面中、深部就会出现二次、三次波等。由于二次、三次波它们具有与一次反射波相同的视速度，所以常造成与有一定倾角的中深层反射波，发生斜交干涉造成剖面的复杂化，使对比发生困难。b.绕射波绕射波在时间剖面上的几何形态为近似的双曲线，形象地称之为“似背斜”。在断层上断点的绕射波与反射界面的反射波相切，切点处能量增强，然后向两边衰减，绕射可视为反射界面的反射波相切，切点处能量增量，然后向两边衰减，绕射可视为反射波的下弯尾巴，下弯的部分一般称为绕射的外半支或正半支，另一支称为内半支或负半支。剖面上外半支明显，内半支往往被强的反射所淹没。下图为一个直立断层的地质模型，在相应时间剖面上表示出界面反射与“似背斜”的绕射相切的几何形态，出现层断波不断，反射连绕射的现象。直立断层模型的绕射波同相轴实际地震剖面上断点的绕射波c.断面波当断层面两侧的岩石有明显的波阻抗差异且断面比较规则时，则断层面本身就成为一个良好的反射界面，这种断层面产生的波称为断面波。断面波的主要特征是同向轴较陡，且出现能量时强时弱的现象，这是由于断层面的产状一般较陡，且层面附近的岩石较破碎所致。断面波（3）时间剖面的地质解释一、地层标准层的确定及追踪结合已知地质情况和钻孔资料，在时间剖面上找出特征明显，易于连续迫踪的且具有地质意义的反射波同相轴，作为全区解解中进行对比的标准层。二、断层的识别a.反射波同相轴错位，根据断层规模不同可表现为反射层的错断和波组波系的错位，但在断层两侧波组关系稳定，波组特征清楚，这一般是中、小型断层的反映，其特点是断距不大，延伸较短，破碎带较窄。b.反射波同相轴突然增减或消失，波组间隔突然变化。这往往是基底大断层的反映。这种断层多为长期活动，上升盘的基底长期地大幅度地抬起，遭受侵蚀，其上部沉积很少，甚至未接受沉积，造成地层变薄或缺失，因而在地震剖面上使上升盘的同相轴减少、变浅甚至缺失。相反在下降盘由于不断地大幅度地下降，往往形成沉降中心，沉积了较厚较全的地层，因而在剖上反射同相轴明显增多，反射波齐全。在岩体侵入部位也可能出现上述类似特征。c.反射波同相轴产状突变，反射零乱或出现空白带。这是由于断层错动引起两侧地层产状突变，相应在时间剖面上使反射同相轴形状发生突变。且由于断层面的屏蔽作用可引起断面下反射波的形态畸变和能量减弱，构成断面下反射层次不清，产状紊乱，出现空白带。d.标准反射波同相轴发生分叉、合并、扭曲、强相位转换等现象，这一般是小断层的反映。但应注意，这类变化有时可能是由于地表条件变化或地层岩性变化及波的干涉等引起的。要综合考虑上下波组的关系，作具体分析。时间剖面上