第七章地震资料解释

第七章地震资料解释 浅震勘探的最终目的：解决具体的地质问题。资料采集是基础，处理工作是关键，资料解释是地震工作的中枢。第一节反射波资料的解释由于反射法数据处理最终得到的是反射时间剖面，因此，反射波资料的解释也就是对地震时间剖面的解释。一、时间剖面的特点 1. 同相轴的起伏能定性地表现反射界面的产状变化： 2. 时间剖面不一定是地质剖面 (1) 时间剖面中显示不出波阻抗为零的地质界面，因此地质界面有可能多于反射界面。 (2) 同一岩性的地层有可能存在不同的物性界面（如水.气，油.水分界面），因此地质界面有可能少于反射界面。 3. 时间剖面不等于深度剖面，如绕射波、回转波等，会造成各种假想。

二、时间剖面中波的对比 在时间剖面上，反射层位表现为同相轴的形式。在地震记录上，相同相位（主要指波峰和波谷）的连线叫做同相轴。所以时间剖面上反射波的追踪实际上就变为同相轴的对比。 1.反射波识别对比的三个标志 (1)振幅标志来自反射界面的反射波具有显著增强的特征，且水平叠加次数走越多，这种特征越明显。如图7.1所示。图7.1 时间剖面中波的对比标志

(2)波形标志 同一界面的反射波在相邻地震道上波形相似（包括视周期、相位个数、振幅等）。 (3)相位标志因为有效波记录时间已校正为同一基准面上接收的t0时间，因此，来自同一界面的反射波相同波峰相位的连线与相应的反射界面段的形态相似。 2.实际对比方法 (1)从主测线开始对比主测线：指垂直构造走向、信噪比高、同相轴连续性好的测线。 (2)重点对比标准层标准层：指振幅强、同相轴连续性好、可在整个工区内连续追踪的目标反射层。 (3)沿测线闭合圈对比(剖面的闭合) 保证对比质量的可靠方法，在测线交点处t0时间应相等。

(4)利用偏移剖面进行对比 水平叠加存在偏移问题，当构造较复杂时，波与波出现斜交三、基本地震波场的认识向斜、背斜、断裂等特殊构造会形成回转波、发散波、绕射波和断面波等，这些特殊波在时间剖面上的空间分布，回声时间的大小、振幅的强弱、同相轴的连续性构成了地震波场。地震波场：地下地质体总的地震响应。 1．回转波当凹界面的曲率半径小于埋深时，在水平叠加时间剖面上会形成反射点位置和接收点位置相互倒置的回转波场。图7.2示。

图7.2 回转波 (a)水平叠加时间剖面( b)偏移剖面回转波有如下特点： (1) 呈“蝴蝶结”形态； (2) 有能量聚集作用，致使同相轴振幅增强； (3) 波场呈“背斜”形，其“背斜”顶点应是凹界面底点。

2.发散波 发散波：背斜形界面如同凸面镜，对能量有发散作用。图7.3示。反射波隆起的范围和幅度都比实际的背斜增加了。 3.绕射波图7.4示，特点：(1)同相轴形态为双曲线，似小“背斜”构造信息，“背斜”顶点即绕射点位置。 (2)绕射点能量较强，向两侧变弱。图7.5示为侵蚀面上产生的绕射波。图7.3 背斜型界面的自激自收t0时间剖面图7.4 绕射波示意图

图7.5 侵蚀面上的绕射波

4.断面波 断面波：当断距较大，断层面两侧的岩石波阻抗有明显差别，且断面较光滑时，断层面本身就是一个反射界面，在此界面上产生的波动。如图7.6示。图7.6 断面反射波图特点：（图7.6示） (1) 断面波与下降盘反射波斜交，长度变长、倾角变缓。 (2)反射连绕射，绕射连断面波，断面波又连绕射波。

四、时间剖面的地质解释 地质解释任务： ① 确定反射层的地质属性； ② 了解地层厚度的变化及接触关系； ③ 对断层等地质构造作出解释； ④绘制地震地质解释剖面图 1.反射层地质层位的确定(标定) 地震剖面――地质剖面。一般用井孔资料的地质分层深度――转换成相应时间标定到地震剖面上。可用声波速度测井资料或垂直地震剖面资料来进行标定图7.7 正断层的自激自收t0时间剖面 2.断层的解释 (1)断层在水平时间剖面上的识别标志 ① 反射波同相轴错断。 ② 同相轴产状突变，反射零乱或出现空白带。

③ 同相轴数目突增或消失，波组间隔突变。这是由于断层上升盘沉积地层少，而在下降盘易形成沉降中心，沉积了较厚、较全的地层造成。 ④特殊波的出现是识别断层的重要标志。 (2)断层要素的确定 ① 断层面确定。各层绕射波极小点的连线就是断面。 ② 断层升降盘及落差的确定。 ③ 断层宽度的确定。反射波同相轴的水平宽度可确定断层的宽度。

④ 断层倾角的确定。 测线与断层走向垂直时，地震剖面上断层的倾角为真倾；测线与断层面斜交时，可得断层面的视倾角。 3.绘制地震地质解释剖面通常把在地震剖面上所作的解释方案，叫做地震解释剖面。把它变成深度剖面，并作出相应地质解释，得地震地质解释剖面。图7.8所示。

图7.8 LL-906测线的偏移剖面和地震地质解释剖面

五、成果图的编制 1.剖面图的绘制 (1)均匀介质中的t0法如图7.9所示。先从(a)图中读取S1、S2、S3各测点的t0时间，并用式进行时深转换；然后如图(b)所示，分别以测点S1、S2、图7.9 t0法绘制深度剖面示意图 S3、h1、h2、h3为半径作圆弧，圆弧的包络即为待求反射面。 (2)连续介质中的t0法连续介质中，绘制深度剖面采用曲射线t0法。连续介质条件下的等时线方程为式中：t0i－Si测点的自激自收时间，V0、β－初始速度与速度增长系数。

如图7.10示。 ①在测线上S1点的回声时间为t01,将它代入以上方程，可求出相应的Z01、R01； ②然后在深度剖面上S1点作长度为Z01的垂线，以端点为圆心、R01为半径作圆弧，对S2、S3点作同样处理，这些圆弧的包络即为反射面。图7.10 连续介质深度剖面绘制示意图 2.平面图的绘制 (1)法向深度、视深度、真深度的相互关系

如图7.11示。测线X与地层走向斜交。 α（方位角）－测线与地层倾向之间的夹角。 φ（视倾角）－测线方向反射界面的倾角。 X′－射线平面与界面的交线，O－自激自收点。真深度hg：指垂直地面由O点至界面上P的铅直距离；视深度ha：射线平面内垂直测线从O点至界面N点的垂直距离；图7.11 三种深度间的关系法向深度h：射线平面内从O点至界面M点的法线距离。从图上可知

式中：ψ为地倾角。 以上公式可知： ① 界面水平时，射线平面是铅直的，三个深度相等； ② 测线沿地层倾向时，α=0°,φ=ψ,ha=hg； ③ 测线平行地层走向时，α=90°，φ=0°，ha=h；图7.11 三种深度间的关系 ④测线沿任意方向时，α由0°变到90°，有关系式hz＞ha＞h。

(2)深度平面图的绘制 深度平面图在中、深层油气田勘探中称构造图，而在浅震勘探中据测区的地质任务取名。例如：基岩面埋深图、基岩或持力层顶板高程图、覆盖层等厚度图等等。先作法线深度平面图――再作真深度平面图。六、反射波法应用解释实例 1、第四系内部分层图7.12 某测区三次覆盖反射时间剖面

2．风化层划分图7.13所示。 图7.13 某区风化层反射时间剖面 3.地下洞穴的探测包括：第四系覆盖层中的土洞和基岩内的溶洞。

图7.14为某已知岩溶上采用浅震勘探。对应岩溶地段，反射波同相轴呈“拱形”，其振幅较强，并且，在“拱形”区段以下，出现反射波“续到振荡”现象。图7.14为某已知岩溶上采用浅震勘探。对应岩溶地段，反射波同相轴呈“拱形”，其振幅较强，并且，在“拱形”区段以下，出现反射波“续到振荡”现象。层为灰色细中砂和灰白细砂地层组成，底板埋深152m，含水层厚50m；T4左半部同相轴横向连续性好，右半部能量变弱，反映该层岩性在横向上的不均匀性；T6为第四层。 7.14 岩溶的地震勘探应用实例 (b)岩溶地质素描图(a)岩溶的地震反射时间剖面

4.探测古河道 图7.17 古河道上高分辩率地震剖面图7.17是一横切古河道的地震剖面图。由图可见在530ms处，反射波在剖面中部缺失，而浅部和深部的反射波连续性都很好。缺失部分即为古河道。

第二节折射波资料的解释 折射波资料的解释工作步骤与反射波大体相似，它包括折射波记录的对比、折射波时距曲线的绘制与折射界面的构组等。一、折射波记录的对比反射波的对比工作是在水平叠加时间剖面上进行的，折射波的对比是在原始的波形记录上进行的。它也有三个对比标志: 1.强度标志折射波在波形记录上能量较强，振幅随炮检距的增大而有规律地衰减。 2.波形标志由于相邻道折射波的传播路径相近，相邻道的波形相似。 3.相位标志折射波同相轴是平滑的直线段或曲线段(折射界面为曲面时)。并总是出现在波形记录上的初至区。

由于界面的复杂性，在进行相位对比时，折射波的同相轴会出现波的干涉现象，干涉带一般是由于下伏的折射界面同相轴的“超前”而形成的。由于界面的复杂性，在进行相位对比时，折射波的同相轴会出现波的干涉现象，干涉带一般是由于下伏的折射界面同相轴的“超前”而形成的。图7.18 同相轴列的变化图(a)表示折射界面的弯曲，图(b)表示由于具有较高频率的同相轴的到达而出现波的干涉。

二、折射波时距曲线的绘制 要进行定量解释，必须先绘制时距曲线。 1.时距曲线的检查图7.19 时距曲线的检查 (1)互换时间的相等性如图7.19(a)所示。 (2)时距曲线的平行性如图7.19(b)所示。 (3)动力学标志根据振幅、频率及波形的变化是判断一个新波到达的重要判据。

2.时距曲线的综合 经过以上工作，即可对具有许多爆炸点的、经过检查的可靠的时距曲线进行综合。一般情况下，可综合成：相遇，相遇追逐。图7.20 综合时距曲线的绘制

三、折射界面的构组 利用折射波相遇时距曲线，即可构制折射界面的埋深和构造形态。在构制折射界面的位置时，还必须知道界面以上的速度。速度的求取可以通过两个途径：第一：根据测井资料求界面以上的平均速度；第二：直接在时距曲线上求。 1.有效速度的求取交点法：条件：Vi＞Vi-1 图7.21示，时距曲线S0、S1、S2相交于点A1、A2。过原点作连线OA1和OA2，则它们斜率的倒数分别为有效速度Ve1和Ve2，即图7.21 利用折射波时距曲线的交点求有效速度

求R1折射面的埋深时用Ve1； 求R2折射面的埋深时用Ve2。当层数较多时，在某层以上的Ve可由该界面与上一界面折射波时距曲线的交点，向坐标原点作连线，再由其连线斜率的倒数来确定。此时，各层波速必须是依次增大的。图7.21 利用折射波时距曲线的交点求有效速度。该法求得的Ve误差较大，尤其有隐伏层时误差更大。 2.t0差数时距曲线法 (1)基本原理应用前提：曲率半径ρ＞＞埋深H；波沿界面滑行无穿透；界面倾角φ＜15º；V1已知。该方法包括两方面内容：用差数时距曲线求界面速度；用t0法构组折射界面。如图(a)所示，O1、O2激发，得到两条时距曲线S1、S2，取测线上任一点S，则对应于S点可得到折射波旅行时间t1和t2

图7.22 用t0差数时距曲线法构制折射界面 (a)相遇时距曲线(b)t0(X)、θ(X)曲线并构制折射界面

互换时间 因为，ρ＞＞H；所以，△SBC近似为等腰三角形。从S点作BC的垂直平分线SM，则SM＝h（折射面的法线深度）。由图中可看出：据以上三式可得令可得

由此可知，要求取测线上任一点折射面的法线深度h，需有t0与k两个参数。由此可知，要求取测线上任一点折射面的法线深度h，需有t0与k两个参数。 (2)求t0值为方便起见，先作出t0(x)曲线，作法如下：首先，令：则据此式，用卡规在时距曲线S2上量出△t线段的长度，然后从另一条曲线S1的t1中减去△t长度，即可确定出对应于S点的t0值。对于测线上的其它点，同理可定出t0值，连接这些点，可得t0(x)曲线，如图(b)示。

(3)求k值 为求k值，必须求出V2，为此可类似于求t0(X)的方法，作出差数时距曲线θ(X)，令因T为常量，θ(X)只与t1、t2有关，即θ(X)曲线只与t1与t2的时差有关，所以称θ(X)为差数时距曲线，它为一条斜直线，如图(b)中所示。由式(7.13)可求出差数时距曲线的斜率为因为由于S2是反向接收的时距曲线，△X值为负，因此：这样：

据倾斜界面求视速度的公式，可得： 那么：最后可得计算界面速度V2的公式当折射界面倾角不大时，φ＜15°，cosφ≈1,这时界面速度为由上式可知，折射界面速度V2是由θ(X)曲线的斜率决定的。因此可求出k值：可进一步求出：

(4)折射界面的绘制 对测线上任意点S，以S为圆心，以h为半径作圆弧，可作一系列圆弧，它们的公切线就是待求折射界面的位置。对于多层结构，可用等效层的方法逐层类推，具体步骤和两层界面类似。四、折射波法应用解释实例 1、探测风化层厚度及隐伏地质构造图7.29 纵测线折射波法地震剖面解释图

图7.29为福建省福宁高速公路某隧道折射波法地震剖面解释图。该工区地表为凝灰岩强风化或全风化产物，波速V3≤3000m/s；基岩为凝灰岩，波速V3≥3800m/s。风化层与基岩之间存在着较大的波速差异，其界面是一个良好的折射面，有利于折射波法工作的开展。工作时采用追逐相遇观测系统，道间距△X=2m，偏移距Xmin=46m，排列长度L=46m；定量解释采用t0差数时距曲线法，有效速度Ve用交点法求得。从解释图上可看出，采用折射波法能较好地解决隧道风化层厚度及隐伏地质构造探测等地质问题。图7.29为福建省福宁高速公路某隧道折射波法地震剖面解释图。该工区地表为凝灰岩强风化或全风化产物，波速V3≤3000m/s；基岩为凝灰岩，波速V3≥3800m/s。风化层与基岩之间存在着较大的波速差异，其界面是一个良好的折射面，有利于折射波法工作的开展。工作时采用追逐相遇观测系统，道间距△X=2m，偏移距Xmin=46m，排列长度L=46m；定量解释采用t0差数时距曲线法，有效速度Ve用交点法求得。从解释图上可看出，采用折射波法能较好地解决隧道风化层厚度及隐伏地质构造探测等地质问题。 2、测定覆盖层厚度及基岩面高程

图7.30 地震解释图剖面图 图7.30为葛洲坝水利枢纽围堰测区的一条地震解释剖面图。此区表层江水波速为V1=1450-1500m/s；水下砂砾石层波速V2=1500-2500m/s；基岩为白垩系砾岩或砂岩，砂岩波速V3≥2900m/s，砾岩波速V3=5000-5800m/s。由于基岩面是一个良好的折射面且起伏不大，地震地质条件较好。由图中明显看出，测线中部基岩隆起，右侧有深槽，后经钻孔和全线施工开挖证明，精度较好。

3.探测构造破碎带 由于构造破碎带内的物质胶结较松散，波速低，因此，地质上的破碎带往往都是地震上的低速带。低速带会使波传播在时间上产生滞后，且使能量衰减、频率变低。因此，可据记录上折射波能量的衰减及频率的变化情况与时距曲线上波速特征来判断破碎带的存在和位置。图7.31为某水库选择坝址进行浅层折射勘探的一个实例。由图中可见：测线中段桩号45-70m范围内的基岩波速(2000m/s)与两侧的基岩波速(4000m/s)有明显差异，此范围的低速异常与波形记录上桩号70m附近有效波振幅的明显衰减一致，因而推断出这一段为构造破碎带的位置。

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