基于固体声弹理论的地震反射透射研究进展

多期沉积埋深及成岩过程使地下储层介质具有复杂初始地应力,应力范围跨度大且分布方向复杂.初始地应力对储层介质岩石物理与地震波传播响应具有显著影响.地震反射透射系数方程可以量化储层性质与地球物理观测数据的关系,构建考虑初始地应力作用的地震反射透射系数方程有利于更好理解深部储层界面处地震波传播特征,为深层油气勘探奠定理论基础,正逐渐受到国内外学者的关注.当前已提出的相关理论模型主要从固体声弹理论出发,考虑初始应力与地震波扰动引起的微小固体应变,聚焦岩石物理与地震反射透射参数化的理论方法研究,在应力诱导各向异性参数反演、地应力预测、油气储层识别等方面开展了初步实际应用探索.本文首先介绍固体声弹理论核心内容,然后介绍了基于声弹理论的地震反射透射模型、基本假设及其阶段性应用进展,讨论了方程的局限性以及在地震勘探领域的发展方向.

浅层地震反射波法及地质雷达法在地下防空洞探测的应用研究

由于早期人防工程相关资料的缺失,形成若干盲区。本文采用浅层地震反射波法及地质雷达法对浙江宁波地区的地下防空洞盲区进行定位探测,分析其满水和抽水后状态下进行无损检测的可行性。结果表明,结合两种方法的应用可基本实现对防空洞埋深定位探测,抽干水后状态下的反射信号更为清晰。在现场勘测应用时,应减少环境干扰,优选测试分析参数并验证结果。

三门峡断陷盆地及邻区深部结构及成因——来自深地震反射与大地电磁测深的证据

近年来,围绕三门峡断陷盆地中的油气、地热资源做了大量的工作,成因机制研究较少,严重制约了矿产资源的勘探开发。本文在前人研究工作基础上,结合野外地质调查并利用高精度深反射地震剖面、大地电磁(MT)、重磁等地球物理探测技术,对三门峡盆地进行综合研究。发现三门峡盆地主要由东、西2个负花状构造构成,西花状构造体大于东花状构造体;盆地东部边缘以观音堂隆起与洛阳凹陷相邻,观音堂隆起发育有壳内透镜状低速体,其东、西两侧均发育有规模较大的隐伏逆断层。研究区内莫霍面为大约5 km厚度滑脱层,在深反射地震剖面上表现为蚯蚓状反射特征,指示滑脱层为西向运动。莫霍面滑脱层上部与下部新发现多条弧形断层。地质与地球物理资料综合研究表明,莫霍面滑脱层的解耦作用是三门峡断陷盆地花状构造形成的主因;在不同时空构造力系作用下,形成研究区新生代全地壳旋转花状构造盆地。

陆地地区深地震反射剖面技术的研究现状与展望

深地震反射剖面早已被国际上证实是一种地球深部探测的先锋技术,它利用比石油地震勘探更长的接收排列、更大的激发能量,探测上至地表,下达上地幔的精细结构和构造特征,现已被国内外越来越多地应用于大陆及海洋地壳与岩石圈上地幔探测上。深地震反射剖面技术在揭示地球深部动力学过程,论述大地构造演化,确定盆山耦合关系,推测成矿成藏条件,分析地震灾害等方面取得了丰硕成果。系统地梳理和概括了国内外陆地地区深地震反射剖面技术的研究现状以及典型应用案例。在此基础上,从深地震反射野外数据采集、数据资料处理、剖面地质解译以及多方法联合探测4个方面,对地震反射剖面技术未来发展方向进行了展望。研究认为:在野外采集方面,研发不同激发、接收组合类型的采集技术、提升深地震反射数据采集质量,减少环境破坏,降低经济成本;在数据处理中,继续探究提高深地震反射剖面的信噪比与分辨率,定量监控深地震反射数据处理过程中振幅保真度的相对变化;在资料解译时,将深入挖掘深地震反射剖面的叠前、叠后潜在信息,降低单纯依靠深地震反射振幅解译的非唯一性;在综合研究上,从多学科、多角度、多尺度、多方法上相互补充印证,降低剖面的多解性,提高成果的准确性和可靠度。

深地震反射剖面探测技术发展现状

由石油地震勘探发展而来的深地震反射剖面探测技术,采用炸药震源、长排列、多次覆盖等方式接收来自地壳或上地幔的反射信号,经过去噪、校正、叠加、偏移等处理过程,可获得地壳尺度范围内的精细时间剖面,是研究深部构造特征、探讨构造演化过程的重要手段,发挥着其他地球物理方法不可替代的作用.深地震反射探测技术自上世纪由美国率先提出以来,经过几十年的发展历程,依托一系列的深部探测计划,获得了多条重要的深反射剖面,解决了包括造山带演化过程、盆地构造模式、矿集区深部构造特征等众多地质问题,得到了众多地质学家和地球物理学家的认可.目前深反射探测技术已经发展成为一种系统的、方法技术成熟的、结果可靠的深部结构探测方法,在关键地区也常常作为研究深部精细结构的先行军.我们通过总结近些年深地震反射剖面探测的实例,从采集技术、数据处理、综合解释等方面概述了深地震反射剖面探测技术取得的一系列新进展及应用,包括高精度可控震源采集技术、线条图处理技术、全波形反演技术、联合解释等.这些新技术的应用不仅有效提高了深地震反射剖面成像质量,也解决了深地震反射探测中面临的地形构造复杂、施工不便等问题,使得深地震反射探测在解决特定地区地质问题上发挥了越来越重要的作用.

深地震反射剖面揭示的雄安新区及外围地壳精细结构与构造特征

作为一种能够精细揭示地球深部地质结构及构造特征的有效手段,深地震反射剖面技术目前已越来越多地应用于大陆及海洋地壳与岩石圈上地幔的探测中,被国际公认为地球深部探测的先锋技术。以横跨河北雄安新区的深地震反射剖面为研究对象,旨在揭示研究区的地壳结构与构造特征。结果表明:(1)该地区地壳可分为上地壳和下地壳两部分,上地壳平均厚度约18 km,下地壳平均厚度约16 km,莫霍面平均深度约34 km。(2)上地壳内,结晶基底以上的沉积地层成层性好、地层反射能量强、结构特征复杂,断裂构造较发育、形态各异、错断深度不同、无深大断裂,主要断裂自SE向NW依次为牛东断裂、牛北断裂、容东断裂、容城断裂、容西断裂以及太行山山前断裂。(3)下地壳内,深地震反射剖面西北部和东南部受到不同构造应力作用,西北部和中部相对“透明”,反映雄安新区整体构造较为稳定;东南部存在较强的“叠瓦状”反射特征,反映下地壳横向非均质性和局部活跃的特征。上述研究为雄安新区总体规划与建设和构建万米“透明雄安”基础平台提供了可靠的数据支撑。

砂岩型铀矿天然微动地震反射波提取研究

天然微动法是一种绿色低成本的地震勘探方法,为实现砂岩型铀矿高精度天然微动地震反射波勘探技术的应用,基于主动源地震反射波勘探成果,建立了砂岩型铀矿地震波速模型,利用具有随机特征的天然微动震源信号和有限差分法地震正演模拟技术,实现了天然微动地震声波波场的正演模拟。基于此,通过地震干涉方法,实现了天然微动地震反射波的提取和成像,并研究了砂岩型铀矿天然微动地震反射波的响应特征。数值模拟结果表明,数据采集时长和地震波速差异是影响天然微动地震反射波提取的关键因素,长时间采集的微动数据和高波速差异的地层介质可改善地震反射波提取和成像的质量,进而为砂岩型铀矿高精度天然微动地震反射波勘探提供依据。

复杂地形深地震反射数据采集参数优化

福建地处中国东南沿海造山带区域,构造发育,地表条件复杂,深地震反射探测难度大。针对探测区地震地质条件多样性和复杂性的特点,在以往深地震探测实践基础上,将“大、中、小”炮组合激发方式优化为常规炮(炮点距600 m)与大炮(炮点距15 km)结合的炮点布置方式,提高大炮的覆盖次数;模拟分析并计算了组合井间距,使激发能量更为集中并产生最大效能的地震弹性波;将节点式地震仪的主频10 Hz优化为5 Hz进行数据采集,提高原始地震数据中−深部分辨率;将接收道数由1200道优化为2400道,使最大炮检距达到了36 km,超过探测区莫霍面深度,获得了更深部的反射信息。地震采集参数优化后,获得的原始单炮记录和初叠时间剖面信噪比高,地壳中、深部以及莫霍面反射波显示清晰,地壳结构成像精度高,达到了预期的地质效果。获得的采集参数能够为类似地区开展深地震反射探测提供参考。

松辽盆地古龙断陷葡西洼槽地震反射特征及构造演化史分析

葡西洼槽周边4口井钻遇地层比较齐全,能够比较好地反映该地区的地层特征。通过层位标定,本区深层T_(4)、T_(4c)、T_(41)、T_(42)、T_(5)等5个地震反射界面比较清晰,特征比较明显,通过离葡西最近地层较全的ps1井,根据4个界面的区域特征确认葡西4个地震反射层。再根据地震反射特征分析,结合古龙断陷构造发育史研究,确定葡西洼槽的构造演化经历了4个阶段:(1)断陷初期火山强烈喷发伴随粗碎屑快速堆积阶段;(2)断陷中期火山弱喷发较稳定沉积阶段;(3)断陷晚期火山强喷发阶段;(4)断陷后整体抬升剥蚀阶段。结合地震反射特征和构造演化史分析,可以有效地指导该地区的油气勘探和开发。

地震反射波法在潼关县地热资源勘查中的应用

陕西省潼关地区北部属于深部地热资源勘查开发的空白区,区域内无深部地球物理和钻孔资料,地下地质情况和构造情况不明。为了查明潼关县北部古城景区地热资源分布情况,使用二维地震反射波法进行勘查,查明了各个时代地层的埋深及厚度、热储层位特征和断裂构造空间分布情况。在物探勘查工作基础上,于圈定的地热有利地段布设一眼地热孔,最终成孔深度为2300 m,出水量为63.2 m^(3)/h,温度为74℃。勘探成果表明,地震反射波法在潼关地区地热资源勘查中具有较好的应用效果。

海水层对地震反射特征的影响研究

在海洋地震勘探中,地震反射特征对于AVO分析、海底参数反演以及构造分析等具有重要作用。地震波在海洋中传播,其产生的地震反射特征受到海水层和海底以下沉积物的综合影响,但目前业界主要针对海底以下沉积物对地震反射特征的影响开展研究,关于海水层对地震反射特征影响的研究较少。本文主要研究地震波在海水层中传播时地震波场的变化特征,首先从流体—固体分界面和自由界面的边界条件出发,推导出弹性界面入射和反射时的P-P振幅比,得到海水层效应的数学表达式。然后分析入射波频率、海水层深度、海底阻抗差和入射角等因素对海水层滤波效应的影响,分析结果表明:海水层对于地震P波具有周期性的选频滤波效应;选频滤波效应的周期与入射波频率和海水层深度成反比,与入射角成正比;入射角越大,地震P波衰减越严重;阻抗差对振幅的影响与入射波频率和海水层深度有关。最后利用数值模拟验证了海水层对地震反射特征的影响。

复杂岩性背景下储层地震反射特征研究

川中古隆起北斜坡风险探井JT1井在寒武系沧浪铺组测试获气51.62×10^(4)m^(3),实现了四川盆地沧浪铺组油气勘探首次突破。但是沧浪铺组为混积相,其复杂的岩性造成了内幕地震响应特征复杂,且前期针对沧浪铺组研究程度极低,并未系统开展过地球物理研究,给勘探推进工作带来了极大困难。基于此,综合钻井及地震资料,围绕川中地区沧浪铺组岩相及储层的地震响应模式开展了研究,结果表明:1)川中地区沧浪铺组存在5种岩相-地震相反射模式,其中,单轴模式和单轴复波模式为最优质的碳酸盐岩地震相。2)SOM波形聚类方法和波阻抗反演验证了地震相的准确性,可以进一步精细刻画沧浪铺组内部碳酸盐岩分布。3)古隆起北斜坡沧浪铺组存在两种优质储层地震反射模式,薄互层储层为岩性界面强轴伴复波模式,厚储层为岩性界面强轴伴亮点模式。综合研究认为,北斜坡沧浪铺组发育3个呈NW—SE向条带状展布的有利区,具有形成岩性圈闭的良好条件,合计面积达1270 km2,是下一步勘探的重点领域。建立了一套针对川中地区沧浪铺组复杂岩性背景下储层地震反射特征研究方法,为混积相薄储层地震预测提供了有效的研究思路。

浅层地震反射波法勘探设计

随着电子及计算机技术的飞速发展,浅层地震勘察方法已趋于成熟,由于具有较强的解决工程地质问题的能力和较高的勘察精度,其中浅层地震勘察已得到较广泛的应用和发展,浅层地震探测方法是研究人工在地面激发的地震波,在地壳表层数百米范围内的传播规律,用以解决矿产地质、水文及工程地质问题的一种地球物理方法,其主要方法是浅层折射波和反射波法。其中浅层地震反射波法是当前城市地质勘探的主要方法。本设计以净月区某场地东区地质勘探为例,通过试验确定了合理的观测系统及仪器设置的一系列参数,并且通过野外数据采集获得了原始的地震资料数据。通过Vista地震处理软件一步步的地震数据处理,得到最终的反射波地震剖面,并对其进行地质解释,获得了测线范围内地层的空间分布、性质和活动性。

珠海南部某海域浅层气地震反射特征研究

海底浅层气是一种典型的海底地质现象,是诱发海底地质灾害的重要因素,它的存在改变了周围地层的岩土物理性质,使上伏土层强度降低,稳定性破坏,压实能力减小。当有外力介入时,气体易发生偏移,海底含气土层会发生明显沉降,上部地层可能出现塌陷,致使海底建筑物倾斜倒塌,严重影响海上工程的施工安全。通过单道地震测量方法,对珠海南部某海域开展浅地层剖面探究,了解区内浅层气地震反射特征及分布情况。区内海底地层剖面上浅层气地震反射特征主要表现为声学空白、声学幕和不规则强反射界面几种。不同的地震反射特征代表着浅层气在地层中不同的富集状态。

多次覆盖地震反射波法在琼州海峡跨海工程中的应用

基于琼州海峡具有海水深、覆盖层厚、断层埋深大等特点,试验采取浅层地震反射波法、中深层地震反射波法相结合的方法,沿桥位(隧道)中线布置纵测线,对在纵测线存在物探异常的地段,适当加布一定数量的短纵测线和横测线,获取了0~1 600 m深度范围内的有效地震反射波,经数据处理推断出各地层反射界面及断层,为线路方案比选以及大桥和隧道的设计提供基础资料,两种方法优势互补、相互验证,达到了预期的勘察目的。

延庆─怀来地区地壳细结构──利用深地震反射剖面

１９９２年底在延庆－怀来地区实施了深地震反射剖面测量，目的是通过对该区地壳细结构的研究来探讨延庆－怀来盆地形成演化的机制和过程，以及与该区地震活动图像的关系．结果表明，研究区上部地壳总体上呈“透明”性质，厚２５－２６ｋｍ；下部地壳具有强烈的反射性质，厚约１４－１５ｋｍ．壳幔过渡带是由双程走时约２ｓ和厚约５－６ｋｍ的水平反射叠层所组成，莫霍界面具有深度深（约３９－４０ｋｍ）和平坦的特点。

用深地震反射方法研究邢台地震区地壳细结构

为了取得邢台地震区的地壳细结构,1990年冬,国家地震局地球物理研究所等实施了一条穿过华北平原中部束鹿断陷盆地的深地震反射剖面.经过叠加和偏移后的剖面显示出清晰的地壳细结构图像.剖面图上1—4s之间的强反射对应于由一组正断层产生的沉积层变形,其中新河断裂为束鹿盆地和新河凸起之间的边界主断裂,它伸展到8km以下深处.在5s左右显示出一组较强的反射界面,它可能对应于脆性上地壳的下界面.10—11s之间的壳-幔过渡带包含一组振幅大、连续性好的强反射,在震源下方的Moho界面上似乎被间断.岩浆从上地幔顶部侵入到地壳中,使得地壳可能出现部分熔融,这一过程是产生扩张盆地和发生邢台地震的主要原因.

松潘地块与西秦岭造山带下地壳的性质和关系——深地震反射剖面的揭露

松潘地块位于青藏高原的东缘,处于中国大陆东西向构造与南北向构造的结合部位,特殊的构造环境使其长期控制并影响着中国大陆的形成与演化。探测松潘地块的岩石圈细结构,揭示其与东昆仑-西秦岭造山带的关系,既可为研究青藏高原东北缘板块碰撞的深部过程奠定基础,同时又关联着松潘地块的油气远景评价。2004年完成了第一条横过松潘地块北缘若尔盖盆地和西秦岭造山带的长约257km的深地震反射剖面,首次揭露出若尔盖盆地和西秦岭造山带岩石圈的细结构,发现若尔盖盆地和西秦岭造山带同属统一的稳定的大陆地块,并且下地壳均以北倾的强反射为主要特征。这种北倾的反射为松潘地块向西秦岭下地壳俯冲提供了地震学证据。近于平坦的Moho反射特征反映出西秦岭造山带在造山后又经历了强烈的伸展作用。

北京平原西北部地壳浅部结构和隐伏活动断裂——由地震反射剖面揭示

已有地质和地球物理研究结果表明,北京平原区存在有多条第四纪隐伏活动断裂和隐伏盆地.为了研究该区的地壳浅部结构、断裂的空间展布、断裂活动性以及深浅构造关系,2006年,在北京平原的西北部地区完成了1条60次覆盖的中深层地震反射剖面和跨断裂的浅层地震反射剖面.结果表明,沿剖面结晶基底埋深约为3～6 km;在结晶基底以上,地震反射剖面揭示了一套连续性较好的强反射震相,应是新生代、中生代和古生代的沉积岩系;在结晶基底之下,为一系列横向连续性较差、能量较弱的短小反射事件,可能代表了变质程度较高的结晶变质岩系或不成层的其他岩体.中深层和浅层地震剖面揭示的断裂具有上下一致的对应关系和明显的第四纪活动,对本区地堑-地垒状盆岭构造和新生代地层厚度具有重要的控制作用.本项研究不仅可进一步提高对北京地区新构造活动的认识,而且研究中所采用的方法技术对其他地区的深浅构造探测研究也有借鉴意义.

南海南部海域中中新世(T_3界面)构造变革界面地震反射特征及构造含义

南海南部海域油气资源丰富,由于盆地沉积厚度大、沉积相横向变化快和构造演化复杂等原因,致使该海域新生代地层的划分方案差异大,地层时代的认识也存在较大分歧,这极大地制约了对盆地油气资源评价的正确认识.本文在总结国内外不同分层方案基础上,通过收集国外在南海南部深水区两口关键钻井的资料,开展曾母和北康两盆地重处理二维地震剖面的构造-地层解译,以及联井剖面的井震对比,重新识别和标定新生代重要构造变革面的地震反射特征.根据海域钻井、地层岩性、沉积环境、构造应力体系和古生物资料的综合对比研究,结合婆罗洲陆地测年结果和区域构造事件,重新厘定中中新世T3构造变革面的发育时代,年龄为15～17Ma,分析了该界面的构造含义,认为其是南海海底扩张停止的一个构造响应界面,在南海南部海域对应南沙运动,在北婆罗洲地区表现为沙巴造山运动.