反射5-2.pdf

§5.2 浅层反射波法的野外工作方法 一、各种震源的频谱特性 浅层反射波法采用的震源种类与浅层折射波法基本相同。但用于浅层反射地震工作的 震源，应从成本、频谱特性、效率、能量、安全等多方面综合考虑。选择方法与折射波法 基本相同，但必须根据探测目的结合分辨率的要求考虑地震波的频谱特性。 1.锤击震源 锤击震源是一种廉价的震源。但其频谱成分受大锤质量的限制，质量越大，频率越低。 图 5.2.1 是用 22 磅大锤在地面激发，并进行多次增强的频谱，接收点距离震源 2m，在 100Hz 以下有较强的能量；图 5.2.2 展示了质量约 1.5 磅的小铁锤在混凝土构件上一次激发的频 谱，接收点距离震源 0.6m，在 600-800Hz 范围内有较强的能量。 A A 图 5.2.1 22 磅大锤震源的频谱 图 5.2.2 1.5 磅的小铁锤的频谱 2.炸药震源 炸药震源可以提供较大的能量，频谱 成分丰富。图 5.2.3 比较了炸药震源与锤击 震源的频谱特征，虚线为炸药震源，实线 为锤击震源。从图 5.2.3 可以看出，炸药震 源主频高，频带宽。 使用炸药震源工作时，地震波主频及 振幅与炸药量的多少有关，炸药量小，则 主频高振幅小；炸药量大，则主频低振幅 大。图 5.2.4 是不同炸药量震源的频谱特 征，通过对不同炸药量地震波的比较研究 可知，波形的振幅值与炸药量的 1/3 次方 图 5.2.3 炸药震源和锤击震源的频谱 成正比。 与震源有关的另一个问题是地震波的有限持续时间。图 5.2.4. (a)是大炸药量震源的 地震波，振动的持续时间约为 27 毫秒，图 5.2.4 (b)是小炸药量震源的地震波。振动的 持续时间仅为 15 毫秒。用小炸药量的震源，可获得振动时间短的脉冲。如果地震波的 振动持续时间短，几个反射波在时间上能充分地分开，信号就不致重叠。相反，如果振 87 动持续时间长，几个脉冲靠得很近，就会出现 重叠，难以识别单个的反射层，也不容易确定 反射时间。因此，可以说，震源脉冲的有限持 续时间的长度问题对于浅层反射来说比深层 反射更为重要。一方面在于浅层反射的时间只 有几十毫秒，同震源脉冲持续时间长度相似， 另一方面还与浅层反射的垂向分辨率有关。因 此，应使震源的持续时间尽可能缩短，在满足 能量需要的情况下，高分辨率浅层反射测量中 应使用较少炸药量震源。 3.雷管震源 雷管是一种比较廉价的震源。图 5.2.5 是雷 管激发的振幅谱，频带较宽。一直延伸到 260HZ 以上。如果一个雷管不能提供足够的能量，需要 5.2.4 不同炸药量地震波周期与振幅的变化 加入高速炸药，加用的炸药量愈大，能量愈大， 但高频成分相应减少。 4.电火花震源 电火花震源是利用电容器进行高压储能，而后在浸在水中的电极间隙进行瞬时脉冲放 电激发地震波。它激发的波形重复性好，激发方式比较灵活，可在地面和井中激发纵波和 横波，在水中激发纵波。能量可以调节、使用安全、操作亦比较方便。这种震源主要用于 浅海、河流和湖泊的地震勘探中。现在人们也将其用于陆地上的浅层地震勘探中，它的 能量高于锤击震源。图 5.2.6 是电火花震源的振幅谱。从它的频谱可看出, 电火花震源的频 谱较宽，能量不集中，与其它震源比较，低频的能量较弱，高频的能量较强。 A