浅谈地球物理勘探中的地震勘探

摘 要地震勘探，英文名为seismic prospecting，是利用专门仪器检测、记录人工激发地震的反射波、折射波的传播时间、振幅、波形等，从而分析判断地层界面、岩土性质和地质

构造的一种地球物理勘探方法。地震勘探广泛应用在煤田和工程地质勘查、区域地质研究和地壳研究等方面。

关键词:地震勘探；地层界面；岩土性质；地质构造

中图分类号： P618 文献标识码： A 文章编号：

1 、地震勘探的起源

地震勘探始于 19 世纪中叶。1845 年,R.马利特曾用人工激发的地震波来测量弹性波在地壳中的传播速度是地震勘探方法的萌芽。反射法的地震勘探始于 1913 年前后，当时的技术尚未达到能够实际应用的水平。1921 年，J.C.卡彻将反射法地震勘探投入实际应用，在美国俄克拉荷马州首次记录到人工地震产生的清晰的反射波，1 9 3 0 年，通过反射法地震勘探工作, 在美国俄克拉荷马州发现了三个油田，此后，反射法正式进入了工业应用的阶段。

2 、地震勘探的过程

地震勘探过程由地震数据采集、数据处理和地震资料解释三个阶段组成。

2.1 地震数据采集。在野外作业时，一般是沿地震测线等间距布置多个检波器来接收地震波信号，每个检波器组等效于该组中心处的单个检波器，每个检波器组接收的信号通过放大器和记录器，得到一道地震波形记录，称为记录道。为了适应地震勘探的各种不同要求，各检波器组之间有中间放炮排列和端点放炮排列等不同排列方式。地震勘探分为一维勘探、二维勘探和三维勘探。一维勘探是观测一个点的地下情况，将检波器由深至浅放在井中不同深度，每改变一次深度在井口放一炮，记录地震波由炮点直接传到检波器的时间，这种只在一口井中观测的方法叫一维地震勘探。二维勘探是观测一条线下面的地下情况，将多个检波器与炮点按一定的规则沿一直线排列，在测线上打井、放炮和接收。最后得出反映每条测线垂直下方地层变化情况的剖面图就是二维勘探。三维勘探是观测一块面积下面的地下情况，三维勘探最后得到的是一组立体的数据，根据这个数据体能给出地层的立体图像就是三维勘探。根据不同的地质任务和达到的目的，可采用不同维的勘探方法。

2 . 2 地震数据处理。数据处理的任务是加工处理野外观测所得的地震原始资料，将地震数据变成地震剖面图或构造图。经过分析解释，确定地下岩层的产状和构造关系，找出有利的含油气地区，也可以与测井资料和钻井资料综合起来进行解释和储集层描述，预测油气及划定油水分界。地震数据处理的重要目的是削弱干扰、提高信噪比和分辨率，另一重要目的是实现正确的空间归位。地震数据处理需要进行较大的数据量运算，现代的地震数据处理中心由高速电子数字计算机及其相应的设备组成，常规地震数据处理程序是复杂的软件系统，目前，中国已成为世界上最有实力、最有竞争力的地震资料数字处理强国之一。

2 . 3 地震资料解释。地震资料解释包括地震构造解释、地震地层解释和地震烃类解释。

地震构造解释以水平叠加时间剖面和偏移时间剖面为主要资料，来分析剖面上各种波的特征，确定反射标准层层位和对比追踪，解释时间剖面所反映的各种地质构造现象，构制反射地震标准层的构造图。地震构造图就是用等深线或等时线及其它地质符号直接表示出地下某一层地质构造形态的一种平面图件。地震地层解释以时间剖面为主要资料，进行区域性地层研究和进行局部构造的岩性岩相变化分析。划分地震层是地震地层解释的基础。地震烃类解释是利用反射振幅、速度及频率等信息，对含油气有利地区进行烃类指标分析。通常需综合运用钻井资料与测井资料进行标定分析与模拟解释，对地震异常作定性与定量分析, 进一步识别烃类指示的性质, 进行储集层描述，估算油气层厚度及分布范围等。

3 、地震勘探的勘探方法

地震勘探的勘探方法包括反射法、折射法和地震测井。反射法和折射法这两种方法适用于陆地和海洋。在研究很浅或很深的界面、寻找特殊的高速地层时，折射法比反射法有效。但应用折射法必须满足下层波速大于上层波速的特定要求，因此折射法的应用范围受到了限制。应用反射法只要求岩层波阻抗有所变化，易于得到满足，因而地震勘探中广泛采用的是反射法。地震勘探的方法在寻找地下水资源和民用工程建设中发挥着重要作用，尤其是建造高楼、堤坝、道路及海港等大型建筑物时利用地震勘探可以测量基岩深度，探测建筑物下面是否有溶洞或松软地质体，探测核电站周围是否存在断层，避免潜在的危险。地震勘探方法对灾害地质起着重要作用。

3 . 1 反射法。反射法是利用反射波的波形记录的地震勘探方法。地震波在其传播过程中遇到介质性质不同的岩层界面时，其中一部分能量被反射，另一部分能量透过界面继续传播下去。地下的地层面、不整合面和断层面等都可能产生反射波，反射波的到达时间与反射面的深度有关，反射波振幅和反射系数息息相关，以反射波振幅和反射系数可以推算出地下波阻抗的变化，然后对地层岩性作出预测。沿地表传播的面波、浅层折射波和各种杂乱振动波与目的层无关的反射波信号形成干扰，我们称之为噪声。采用组合检波方法是减少噪声的最主要方法，组合减波是用多个检波器的组合代替单个检波器，或者用组合震源代替单个震

源。反射法观测广泛采用多次覆盖技术，目的是要得出能够清晰反映地下界面形态的地震资料，单次覆盖是对地下每个点只观测一次，多次覆盖是对地下界面上的每个点进行多次观测，并得到多张地震记录，这些记录叠加在一起就是多次覆盖。应用多次覆盖技术可以加强反映地下地层的有效反射，因此多次覆盖技术是单次覆盖技术的质的飞跃，并且提高勘探效果。

反射法可利用纵波反射和横波反射。自然界中普遍存在着纵波和横波，在地震勘探中，可用纵波和横波进行勘探。纵波和横波的相同之处是都用人工方法激发地震波，又都是接受由地下反射回来传到地面的波，只是激发和接受地震波的形式不同而已，纵波和横波各有其专门的震源和接受器。

3 . 2 折射法。折射法是一种利用折射波的地震勘探方法。炸药爆炸后，激发的地震波四散传播，当遇地层分界面时，有一部分反射波返回地面外，另一部分地震波透过分界面并沿着该分界面在下面地层中传播。在某一特定条件下，这种沿分界面传播的地震波也会返回地面，这种返回地面上的地震波叫折射波，而通过接收折射波来分析地层情况的方法叫做折射波法地震勘探。地层的地震波速度如果大于上面覆盖层的波速，那么地震波的速度与上面覆盖层的波速就形成了折射面。

3 . 3 地震测井。地震测井是一种直接测定地震波速度的方法。如果震源位于井口附近，将检波器沉放于钻孔内，以此测量井深和时间差，从而计算出地层平均速度及某一深度区间的层速度。

4 、结语

地震勘探是地球物理勘探最主要的一种勘探方法，它的优点是勘探精度高，并能够更加清晰地确定油气构造形态、埋藏深度和岩石性质，地震勘探成为油气勘探的主要手段，并被广泛应用。同时地震勘探在煤炭、岩盐及金属矿勘查等方面具有较好的应用效果。