地震勘探实习报告.docx

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地震勘探实习报告

防灾科技学院

实习报告书

专业地球物理学

系别地震科学系

报告题目地震勘探野外实习

报告人田优平班级0850111

指导教师高尔根,孙守才,武晔,康建

带队教师高尔根,孙守才,武晔,康建

实习时间2011.7.4—2011.7.10

实习单位防灾科技学院

教务处监制

目录

一、工区位置……………………………………………（3）

二、区域地质概况……………………………………（4）

三、工作方法、仪器介绍及施工流程…………………（5）

3.1地震勘探工作方法…………………………………………（5）

3.2地震仪器及相关软件介绍…………………………………（5）

3.3施工流程………………………………………………（7）

四、野外工作…………………………………（8）

五、数据处理……………………………………………（18）

5.1数据处理流程……………………………………………（18）

5.2野外多次覆盖求层速度的主要处理步骤………………………（18）

六、资料解释……………………………………………（21）

6.1时间剖面图……………………………………………（21）

6.2时—深转换……………………………………………（22）

6.3构造深度剖面图…………………………………………（25）

结语………………………………………………（26）

附：

实习目的，任务，要求……………………………………（27）

一、工区位置（燕郊）

燕郊地理位置得天独厚，位于环京津、环渤海经济圈核心，与北京仅一河之隔，距北京市中心天安门30公里，距空港首都机场25公里，距海港天津港120公里，可承东启西、经纬南北，提供融入京津、俯仰全国、接轨世界的绝佳平台。

京哈高速公路、京秦、大秦电气化铁路横贯东西，北京930路公交车直通区内，京通快速路将燕郊与北京市中心紧密连接。

（图1-1）。

图1-1.燕郊行政图

从六环到七环，从三河到“京东”，燕郊已在北京的国际化背景下被多次提起到建设北京“新七环”规划报告中。

规划中七环向外扩展到京冀交界处，自西南向东北依次连接涿州市、固安县、廊坊市、香河县、大厂县、三河市，直至平谷区。

将这些城镇作为新城镇发展点，调整产业结构，进一步缓解中心区域的发展压力，加强与外围城市的交通联系，共同走向“区域城市”。

燕郊经济技术开发区幅员面积180平方公里，规划面积80平方公里，规划人口60－80万。

在交通上规划建设6条与北京衔接的通道，包括：

京哈高速路、迎宾路、燕顺路、京哈公路复线、神威北路、南外环路。

同时地铁八通线在通州八里桥处留有接口，未来可能会延伸八通线的城铁,穿过燕郊

燕郊以三条主干为界，分区明显。

一是西部潮白河沿岸（河北境内部分）的旅游度假区；二是东、北部沿迎宾路、燕昌路两侧的高新技术和现代制造业产业区；三是中部102国道和行宫大街周围以行政办公、教育卫生、金融商贸等功能为主的综合服务区；四是在北部高楼镇辖区沿迎宾路两侧规划建立仓储物流区；五是在南部规划建设燕郊生态新城，重点发展现代服务业和高新技术产业。

燕郊开发区提出了“主动融入、全面对接、同城一体、借势发展”的思路，找准自己的城市定位，实现城市功能分异与整体功能优化。

经过多年来多层次、多渠道地宣传推介，燕郊开发区在北京具有了较高的知名度，并与国家各大部委、北京各科研机构、高等院校、著名商会和跨国公司驻京机构、中介公司、总部基地等建立了密切的合作关系，已经成为河北融入北京、借势发展的先行者。

二、区域地质概况

本区区域内活动断裂属于山西裂陷带的北部和河北平原，地质构造比较复杂，断裂变动起着重要作用。

近场新构造运动以垂直差异升降为主要特征，总体上可以划分为断块隆起区和凹陷平原区两大新构造分区，基本上承袭了第三纪早期的构造运动特征。

近场区域地势极为平坦，属于冲积平原地貌，主要是流经北京地区的潮白河和永定河两大河系冲积形成的。

地势平坦，广泛发育河流地貌，河道变化频繁，遗留大量古河道。

平原区的新构造运动一方面表现为总体的持续凹陷：

另一方面还在内部不同的块体之间产生差异的升降运动，强烈凹陷边界多为活动断层所控制，控制区的水系是从西北向东南流向的河流。

近场区发育有北东西和北西向两组多条断层，这些断层控制着区域内的新构造活动。

其中，程各庄—夏垫断裂是区域的主要控制性断裂，其次，燕郊断裂对子场距离较近影响较大。

本区主要地层有：

由于近场区主体位于潮白河冲积平原内，地层大部分为冲积沙土层，不妨夹粘土、粉质粘土薄层，表层为新近耕植土，有一层地下水，属于潜水类型。

第四系（Q）：

近场区第四系广泛分布于东部平原、山麓地带和河流阶地。

不同构造和地貌区的沉积类型不同：

平原下部以湖相和河湖相为主，上部多冲积沙砾石沉积。

第四纪岩相分布变化和厚度变化较大，与构造关系密切，受第四纪构造断裂的控制，其厚度大致在100米左右，玩第三纪以来地层厚度大致在200米以上。

上更新统：

本统主要出露于二级阶地之上，在平原地区则隐伏于全新统下面，厚度一般为30~40米，凹陷中心可达60~70米。

河湖与湖相沉积以灰色、灰绿色粘土质粉沙为主，含螺类和哺乳类化石。

全新统：

本统广泛分布于河漫滩、以及一阶地和古河道内，以及平原地表，岩性主要为浅灰色、灰黄色洪积、冲积和湖相沼泽堆积，厚度一般为5~10米，最厚处可达40~50米。

近场区内，下更新统和中更新统厚度不详。

三、工作方法、仪器介绍及施工流程

3.1地震勘探工作方法

地震勘探野外工作是整个地震勘探生产的首要环节，它是通过地震波的激发和接收，获取地震勘探的第一手资料，以便为地震资料的处理和地质解释之用。

地震勘探野外工作主要分为现场踏勘、野外施工设计、试验及正式生产阶段。

野外工作中的关键是地震勘探采集系统和工作方法，它决定着能否获得高信噪比、高分辨率、高保真度的原始资料。

根据地震勘探所要解决的地质任务，野外分为二维地震勘探和三维地震勘探，三维地震勘探多用于地质条件复杂、构造幅度小、二维勘探无法解决的地区。

相比之下三维勘探的工作量比二维勘探大得多，无论是设备还是人员的配备都大大超过二维勘探，相应于二维勘探组成二维地震队，相应于三维勘探组成三维的地震队。

下面结合本次野外实习简述地震勘探（二维）野外工作方法。

仪器设备：

地震仪（GEODE），检波器，测线，电缆，直流电源，重锤，铁板，触发信号线，锤击延长线，Y型线，输入输出线，转换器，计算机。

3.2地震仪器及相关软件介绍

1）GEODE地震仪（Geode轻便地震采集系统）：

图3-1

图3-1.GEODE地震仪

Geode地震采集系统可以根据用户的要求在野外部署成多线多道的观测系统。

Geode是一个道数为3、6、8、12、16或24道的地震数据采集站，中央记录系统可以由一个便携式计算机或一个StrataVisorNZ型地震仪来完成。

Geode地震数据采集站采用了CrystalSemiconductorsigma–deltaA/D转换器和Geometrics专利的过采样技术，实现了24位A/D转换的精度，其畸变小，频带范围宽，体积小，重量轻（3.6kg），低温性能好（-30℃~-70℃）。

可靠性和稳定性好（模数转换24位，频带宽度1.75Hz～20kHz，动态范围在2ms采样24位时大于130dB）。

内置软件排列滚动功能，实时噪音监测显示，检波器和大线性能检测，并培植了多种数据采集、显示、打印、滤波、存储、测试、数据处理和分析软件。

既适应超高频工程调查，又适用低频天然地震监测。

精湛工艺设计和装配保证了该仪器防潮、防震和防尘，高稳定性能，特别适合在恶劣野外地质环境中工作。

相关参数如下：

Geode单站3－24道，多采集站可扩展到1000道。

模数转换：

24位；频带宽度1.75Hz～20kHz；

动态范围：

在2ms采样24位时大于130dB；畸变：

2ms采样1.75~208Hz0.0005%；

共模抑制：

>100dB（<=100Hz36dB）；道间串音：

-125dB23.5Hz24dB2ms；

噪声背景：

2ms36dB1.75-208Hz条件下，射频干扰<0.20V；

最大输入信号：

2.8V峰-峰值；输入阻抗：

20Kohm0.02f；

采样间隔：

0.02,0.03125,0.0625,0.125,0.5,1.0,2.0,4.0,8.0,16.0ms；

记录长度：

标准16384样点也可选65536样点；

延时触发：

最大4096样点；智能型自触发：

可供天然地震观察和可控源；

前放增益：

厂方以4道一组由软件成对可选12和24dB或24和36dB对于大能量震源也可直接跳到0dB；

去假频率波：

在Nyquist频率的83%处为-3dB下至90dB采集和显示滤波器；

低截：

输出10,15,25,35,50,70,100,140,200,280,400Hz,Butterworth滤波器每倍频24或48dB；

陷波：

50,60,150,180Hz压制50dB以上中心频率2%宽度；

高截：

输出250,500或1000Hz每倍频24或48dB滤波频率用户可选；

延迟：

0至9999ms一步到位；

防水密封；工作环境温度-25℃～45℃，工作稳定性好；可连续采集数据；

数据及格式：

实时数据流输出除波形数据，应包含时间服务、仪器状态、数据质量等信息，格式适于计算机读写；数据格式为标准SEG-2、SEG-D和SEG-Y格式；厂家应提供数据回放软件、文件读取和波形显示等；

软件：

WindowsTM平台操作系统采用Geometrics的MGOS软件控制本机各道和4线Geodes外接各道的数据采集；

供电电源：

标称电压12V（9V～18V）直流电源。

2）GEODE地震仪把机械振动转变为电信号：

图3-2.地震数据采集系统图

地面机械振动转变为电信号是通过地震检波器实现的。

陆地检波器由外壳、线圈、磁铁和尾锥组成。

检波器里有一个惯性弹簧和外壳相连,当地震波来到地面引起地面振动时,埋在地表的检波器的尾锥和外壳也就随地面一起振动。

这时惯性体由于本身的惯性不随外壳同时运动,于是产生了惯性体对于外壳的相对运动。

在检波器里,惯性体是一个线圈,一块永久磁铁与外壳固定在一起,惯性体（线圈）又套在磁铁外面。

因此,当惯性体对于外壳以及固定在外壳上的磁铁发生相对运动时,在线圈两端产生交变电压,这样,检波器就把机械振动转变成了电讯号。

（数字地震仪的基本工作原理图如图3-2）

3）GEOMETRICSNZXP/GEODE采集控制软件的操作：

图3-3

图3-3

Survey:

测点名称，测线号的输入

Geom:

排列设置，输入炮点，检波器点的桩号，道间距，跑间距及排列滚动方式

Observer:

备注，输入天气，仪器操作员等信息

Acquisition:

包括采样间隔，记录长度，叠加操作和前放增益等设置

File:

文件，设置文件名，存储的文件夹，数据文件格式，回放读取数据

Display:

显示，调整显示方式，包括单炮记录和频谱显示方式等

Dosurvey:

测量，是否允许放炮，清除内存，存盘，打印，手动排列滚动等

Window:

调整显示窗口

Answers:

折射解释

Print:

调整打印方式

System:

系统，调整仪器时间，日期，触发方式，检波器测试，内触发，仪器关机等

3.3施工流程：

1）布线：

测线可分为纵测线和非纵测线两种。

当激发点和接收点在一条直线

上时称纵测线，否则称为非纵测线。

本次实习采用纵测线，测线为直线并垂直地下构造的走向，尽量穿过多个地质构造单元，沿测线打桩号，将检波器垂直插入桩号位置，在测线一侧布置电缆，另一侧布触发线。

2）连接线路：

包括电源线和信号线连接。

检波器与电缆上的接口分别相连，

电缆通过Y型线连接地震仪，触发线一端连接重锤，另一端连接地震仪，输入输出线一端接地震仪的out接口，另一端通过转化器接计算机，并将地震仪接电平（图3-4）。

3）设置参数：

根据实际布线的道间距、偏移距、检波器数量和实际操作中触发方式等设置软件中的参数。

4）采集数据:

在激发点重锤敲击，检波器将信号通过检波器传至地震仪，在计算机上得到地震波的时间剖面。

可将多次激发得到的波形叠加，使有效波的能量增强，从而提高信噪比。

5）注意事项：

a）测线要尽量拉直；

b）在重锤捶击时一定要注意安全，不要让锤子伤着人和仪器；

c）检波器的安插要求直、实、牢、平、准，整个排列上的检波器必须连接畅通，极性正确，不能有漏电现象；

d）测量前先检查仪器是否正常，在指导老师检查确认无误后，然后打开计算机进行数据采集前的参数设置。

3-4：

单边激发，道间距3m,偏移距3m线路图

四、野外工作

1）2011年7月4日（星期一）-----实训中心会商室

实习内容：

对地球物理勘探实习进行总体了解和认识。

上午实习指导老师对本次实习提出严格的要求，将全班分成3组，每组11—12人。

介绍了本次实习的总体过程和时间安排，让我们做好实习前相应的准备。

下午各指导老师对相应组介绍实习的仪器和工具，每组每个成员负责一些仪器，每天清点这些仪器是否齐全，为野外勘探做好全面准备。

我们组指导老师为我组成员详细介绍了各仪器和工具的的使用方法，并在实训中心大厅外进行现场仪器连接，使同学们对野外仪器布设有了进一步直观地了解。

2）2011年7月5日（星期二）-----燕郊南杨庄小树林

实习内容：

对地震勘探进行了宏观地认识，熟悉整个野外工作流程。

布测线，测线为直线并垂直地下构造的走向，尽量穿过多个地质构造单元；

沿测线每隔2m打一个桩号，共打12个（12道接收）；将检波器垂直插入桩号位置；在测线左侧布置电缆，并将检波器分别接到电缆接口上；将触发线沿着测线右侧布置，在距离第12道检波器4m处放置一块铁板（即偏移距为4m）；电缆通过Y型线连接地震仪，触发线一端连接重锤，另一端连接地震仪，输入输出线一端接地震仪的out接口，另一端通过转化器接计算机，并将地震仪接电平；在指导老师检查确认无误后，打开计算机进行数据采集前的参数设置（道间距2m，偏移距4m，单边激发，单次覆盖，三次叠加），重锤敲击铁板激发地震波，经检波器接收将信号传至计算机，计算机开始进行相应的波形记录。

如下图：

图4-1

3）2011年7月6日（星期三）-----燕郊南杨庄小树林

实习内容：

进行各种干扰实验，声波的识别和直达波速度的计算。

进行各种干扰实验：

a.不激发，直接接收背景噪声、货车、人为等干扰；

b.在检波器处附近走动等引起的人为干扰；

如下图所示（图4-2）：

0.2mv噪音背景干扰

0.1mv噪音背景干扰

0.05mv噪音背景干扰

0.02mv噪音背景干扰

货车干扰

在检波器处附近走动引起的人为干扰

图4-2

采用重锤激发，12道接收，道间距2m，偏移距4m的观测系统，获得3次迭加的地震波剖面。

如下图4-3,4-4,4-5所示：

图4-3

图4-4

图4-5

通过上述地震剖面可找到频率较大的声波，通过计算速度大约为340m/s,由声波可找到斜率比它平缓的直达波的同相轴（为一直线），选择几道同相轴较好的进行计算，利用时间差和对应检波器的距离差算出直达波的速度。

例如图4-3：

大致可估算直达波的速度：

道号

2

3

6

7

11

时间（s）

0.05254

0.05816

0.05976

0.06017

0.06217

4）2011年7月7日（星期三）-----燕郊南杨庄小树林

实习内容：

故障排除，雨后直达波速度的计算及其和雨前直达波速度的对比。

从重锤激发接收到的地震剖面图中发现第9道至第12道的波形很混乱，经过详细排查，发现Y型线松动，重新连接Y型线后波形正常。

上午下了场大雨，为了对比雨前与雨后直达波的速度，故下午对雨后直达波进行了计算。

采用重锤激发，12道接收，道间距3m，偏移距3m的观测系统，获得3次迭加的地震波剖面。

图示如下（图4-6）：

图4-6

利用时间差和对应检波器的距离差计算出雨后直达波的速度为：

道号

2

4

6

8

9

10

时间（s）

0.0526

0.05539

0.05819

0.06099

0.06155

0.0649

雨后比雨前直达波速度要大，说明下雨对对速度有影响，可能由于雨水使地面岩土胶结得更紧密，从而速度变大。

5）2011年7月8日（星期四）-----燕郊潮白河

实习内容：

进行滚动覆盖实验，并计算多次覆盖直达波速度，获得中间激发，两边接收地震剖面图。

采用重锤激发，24道检波器以12道滚动接收，道间距2m，偏移距4m，3次覆盖。

方法与多次覆盖类似，区别在于实验过程中需移动激发点和检波器，每激发一次后激发点和检波器向前移动4m，可得到起始道数不同的多次覆盖道集。

图形如下（图4-7，第3道激发，第5道至第16道接收）：

图4-7

道号

8

9

14

15

时间（s）

0.04196

0.04700

0.05651

0.05763

由此可计算出相应直达波的速度为：

第9道激发，第11道至第22道接收的地震剖面图如下（图4-8）：

图4-8

前12道接收完在进行滚动时，Y型线接线接法有误（图4-9），导致接收到的地震剖面不正确，接线正确后得到正常剖面（图4-10）。

图4-9

图4-10

图4-10

在第14道激发，第4道和第24道接收（图4-11，中间激发，两边接收），可得如下剖面图：

图4-11

6）认识和不足

a）检查电源是否达到要求，电源一定不要接反；

b）测量前先检查仪器是否正常，再设置仪器参数；

c）若检波器不易插入，可以在垂直测线方向择点插入；

d）重锤激发的能量太小，只能探测到浅层的地震信息；

e）地震波沿地表的能量衰减很强,离激发点越远，能量越弱；

f）雨水使地面岩土胶结得更紧密，从而使直达波雨后速度比雨前大。

g）在进行滚动多次覆盖时要注意Y型线的接法，确保得到正确可靠的地震剖面。

五、数据处理

5.1数据处理流程：

地震数据处理是一个较复杂的过程，它包括，从野外记录数据的读取，反射波旅行时间的校正，干扰波的压制及消除，叠加速度的取得，叠加剖面的获得等等许多环节。

一般而言，反射波数据处理常规的方法包括（图5-1）：

图5-1.数据处理流程

1）预处理：

处理废炮、坏道、切除直达波、声波、进行抽道集等。

2）参数分析：

一维频谱分析、二维频谱分析、速度分析。

3）常规处理：

滤波、动校正、静校正、水平叠加。

4）图示。

5.2野外多次覆盖求层速度的主要处理步骤：

1）对野外记录进行CDP抽道集；

2）对抽道集数据进行静校正和动校正；

a）静校正：

为了改善地震剖面的质量，需要进行表层因素的校正，即静校正。

地震勘探的时距曲线关系理论以地面为水平面、近地表介质均匀为假设前提。

在实际野外观测时，表层因素与假象往往不一致。

这时观测的时距曲线不是一条双曲线，而是一条畸变的曲线。

对此曲线动校正不可能将它校平。

剩余静校正：

由于技术上的愿意或某些人为因素，野外实测资料往往不很精确，故野外静校正之后仍残存着剩余的静校正量。

有时一次静校正后的剩余静校正量可以高达数十毫秒，若不继续进行剩余静校正出处理。

往往使速度参数无法准确提取，或由于剩余静校正量的存在，使反射信息不能同相叠加，致使叠加剖面质量很差。

b）水平界面动校正（图5-2）:

在水平界面的情况下，从观测到的反射波旅行时中减去正常时差Δt，得到x/2处的t0（自激自收）时间。

动校正量：

c）倾斜界面动校正（图5-3）:

动校正量

等于波的实际传播时间t减去炮检中点M处的自激自收时间

，即动校正量：

但是，因为

和

都未知，无法用上式精确地计算倾斜界面的动校正量，实际的做法是用水平界面的公式近似计算倾斜界面的动校正量。

图5-2图5-3

3）对校正后的CDP记录进行叠加：

共反射点叠加法实际上是对地下同一反射点作多次观测，将不同接收点接收到的来自地下同一反射点的不同激发点的信号，经动校正后，叠加起来，使一次反射波加强，而多次反射波和其它类型的干扰波相对削弱，从而提高信噪比，改善地震记录的质量。

经动校正后，共反射点道集中各反射波不仅波形相似，且没有相位差，此时进行叠加，反射波将得到加强。

把叠加后的总振动作为共中心点M一个点的自激自收时间的输出，就实现了共反射点多次叠加的输出（图5-4）。

图5-4

4）通过速度谱分析提取叠加速度

（剖面图拾取）；

所谓速度谱分析就是根据这个原理：

即选用一系列不同的速度值对共反射点时距曲线进行动校正，看选用哪一个速度值时正好能把共反射点时距曲线校正为水平直线，则这个速度就是合适的叠加速度。

对一张记录，可计算出很多条速度谱曲线（每条对应一个t0值），把这些曲线按它们的t0，的大小依次排列起来，就是一张速度谱。

速度谱曲线上，经过解释，确定出由各t0的一次反射波所形成的速度谱曲线的极大值VM，并把各t0的极大值VM连接起来就可以确定出叠加速度Vd随t0的变化曲线（图5-5）。

图5-5

5）对叠加数据绘制地震剖面图，并读取各层同相轴的倾角和双程旅行时；

6）作倾斜校正，得各层的均方根速度：

7）利用Dix公式由均方根速度求取层速度：

t0,n、t0,n-1表示第n、n-1、层的t0（自激自收）时间，

VR,n、VR,n-1表示第n、n-1层的均方根速度。

六、资料解释

经过数字处理后的水平叠加时间剖面尽管能直观反映地下地质构造特征，但它毕竟不是地质剖面，为了给地质人员提供地质剖面或构造图以及岩性方面等地质信息，必须对地震时间剖面进行地质解释，也就是将地球物理信息转换为地质信息。

因此，地震资料解释是地震勘探工作的最后一个环节，是出成果的阶段。

地震资料解释是综合运用地质、钻探、测井及其它地球物理资料，根据地震波动力学和运动学特点进行分析对比，最后提交各种构造或岩性的地质图件。

6.1时间剖面图

地震野外数据采集采用水平多次覆盖放方法，对所获得原始记录经计算机处理，将同一个共反射点的记录道抽取在一起组成共反射点道集记录，其同相轴为双曲线形状，经过动校正后把双曲线同相轴拉直变成工中心点处的t0时间，再进行叠加，经剖面显示仪显示输出就得到一张水平叠加时间剖面。

时间剖面显示可有五种形式，即波形曲线、变面积（如图6-1所示）、变密度、波形加变面积及波形加变密度。

6-1.某地区时间剖面图

根据时间剖面图，不仅可以得到观察到断层、不整合等多种地质现象，并且可以根据反射波同相轴的变化特征在时间剖面图上把地下介质分为性质不同的多个地层，从而求出各地层的层速度、层厚度以及深度，为地震预测的长期工作及地震前期预报提供重要的依据。

6.2时--深转换

根据时间剖面图，依据反射波的三条识别特征（强振幅、波形相似性、同相性）选择条件较好的波形划分出地层分界线。

时--深转换步骤：

1）在时间剖面图中选取10条纵剖线根据刻度量出第n层的双程回声时间

以及该层的单程垂直反射时间

:

2）已知每层的叠加速度Va（第1层取Va=2000m/s,依次逐层增加500m/s）求取每层的均速度Vr，当地层水平时（即

）Vr=Va，