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关于《浅层地震探测方法与技术》的报告
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X围内的传播规律,用以解决矿产地质、水文与工程地质问题
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。浅层地
震的根本原理,与普通地震勘探方法根本一样,即:人工在地面激发
的地震波向地下深处传播,遇到不同的弹性介质界面,就会发生反射
和折射现象,用仪器记录反射和折射的返回地面时间,根据上述时间
和接收点与震源的距离关系〔时距曲线〕加以研究,就可以获得地下
相关介质界面的空间分布的资料,即可确定地层的深度、分布、产状
要素与构造形态。
〔一〕浅层地震勘测方法的地球物理根底和地质前提
在外力作用下,物体内部质点位置发生变化,既物体发生形变,
假如去掉外力,物体能够恢复原来形状,如此物体称为完全弹性体,
所产生的形变为弹性形变。完全弹性形变可分为体积形变和剪切形
变。施力于各向同性的均匀无限大弹性体,在弹性形变一定X围内形
成随时间而变化的弹性形变,这种弹性形变的连续传递即为弹性波。
与体积形变相对应的为纵波〔P〕,与剪切形变相对应的为横波〔S〕。
可知弹性波的形成需要两个根本条件,一为有震源,二为有传播震动
的弹性介质,缺一不可。
浅层地震探测方法通常以锤击或小药量爆炸为震源,它作用在介
质上的冲击力力量小、作用时间短,因此可以视岩石等介质为完全弹
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性体加以研究。
浅层地震探测方法是根据地震波的运动学特点,研究地震波前位
置与其传播时间的关系,用以解决地质问题的方法。描述地震波在介
质中的传播时间与几何路径关系的曲线称为地震波的时距曲线。
不同的岩石种类与地质年代不同的岩层,由于波速即波阻抗不
同,它们之间的分界面往往就是折射和反射界面。地震波速取决于岩
石成分,岩石的孔隙度、湿度、地层深度和地质年代等。岩石孔隙度
增加,会使地震波传播速度降低,增加湿度,对疏松岩石波速增加,
致密岩石波速降低。对于新岩石,波速随成层深度增加而增加,而古
老岩石的成层深度如此对波速影响不大。
浅层地震的探测地质效果,取决于工区地震地质条件,低速层的
厚度与其变化,地震界面的分布,地震界面的质量。
浅层地震要求低速层薄和厚度变化较小,因为厚的低速层吸收大
量的地震波能量,严重影响探测深度。工区一定要有一个以上的地震
界面存在,且该界面应该广泛分布并与一定的地质层位相对应,这样
才能有效地解决工区地质问题。地震界面的质量取决于界面两侧的弹
性介质和界面的倾角和光滑程度,一般地震界面倾角应小于30-40
度,界面的光滑度如此影响着界面的连续追踪。
〔二〕浅层地震仪器设备
地震反射波法需用的仪器设备包括震源地震仪器。
震源主要有炸药震源和非炸药震源,非炸药震源主要有:物理撞
击产生震荡比如锤击,此种震源能量较小;空气枪震源,在海水中突
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然释放高压空气,能够在水中造成强烈的振动,激发地震波;电火花
震源,这是利用一对或多对高压电极在水中的放电效应产生火花造成
振动,其特性是频谱较宽,但峰值偏高。此外,利用电磁脉冲,甚至
压电效应,也可以造成震源装置如电磁脉冲器和压电换能器,只不过
它们的能量较小,仅适用于浅层调查。在测量中应注意根据不同目的
和任务进展震源选择。为了获取深部层位的信息,除提高震源强度外,
还必须考虑到频率特性以与对地震信号的识别。震源波的穿透深度与
其频率成反比,而地震信号的分辨率与其频谱的宽度成正比。
常用GEOMETRICS公司生产的Goede96浅层地震仪,相当于四套
独立的24道浅层地震仪,能满足折、反射地震勘探、井间勘探、面
波调查等地震监测需要。应用Crystal公司的A/D转换器和高速过采
样技术达到了24位地震仪的精度。频带从1.75Hz到20,000Hz,采
样间隔可以从20微秒到16毫秒。采集的数据保存在32位的叠加器
中,然后传回到主机的硬盘上或其他介质上。
地震仪的
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