地震探测的野外工作方法

5.3.1 地震波的激发和接收

在陆地上激发地震波主要以炸药震源为主。激发方式有井中、水中、坑中和空气中爆炸等几种，一般以井中爆炸效果最好。由于炸药激发产生的地震波性质与震源周围介质性质有关，在井中爆炸，激发岩性应选取潮湿的可塑性岩层，如胶泥、黏土、湿砂等岩性，可使爆炸能量的大部分转化为弹性振动能量。激发深度最好选在潜水面以下3～5m的黏土层或泥岩中爆炸，可以使激发的频谱适中，并增强有效波的能量。除炸药震源外，还有非炸药震源。海上主要采用各种非炸药震源，其中无气泡蒸汽枪震源是一种较好的海上震源。

地震波的接收是通过检波器来实现的。人工激发的地震波引起的地面位移只有微米的数量级，来自浅层和深层的地震波能量相差悬殊，可达10万倍以上。为了能在同一张记录上记录或显示它们，要求仪器有大于120d B以上的动态范围，同时还要有自动增益控制部件，以便在资料处理中恢复地震波振幅的真实数据。

一个地层剖面中，存在许多相邻很近的反射界面，当地震波入射到这些界面后，不同层面的反射波会相继到达地面的观测点。仪器总是存在固有振动，当仪器的固有振动延续时间τ小于相邻界面地震脉冲的到达时间差Δt时，即τ＜Δt时，两个波能分开（图5-7（c））；当τ＞Δt时（图5-7（b）），两个波叠加在一起，难于分辨，因而也就不能分辨两个相邻很近的界面。因此要求仪器的固有振动延续时间尽量地小，具有良好的分辨能力。

图5-7 人工地震记录的分辨能力示意图

5.3.2 测线布置和观测系统

地震勘探的野外观测由几十或几百个观测点构成一条测线，一般要求测线为直线。若激发点与接收点在同一条直线上则称纵测线，激发点与接收点不在一条直线上则称非纵测线。布置测线的要求是主测线应垂直区域地质构造走向，以便更好地反映构造形态；测线间距不应大于预测构造长轴的一半，一般为1～2km。要布置一定数量的联络测线，把主测线连接起来。联络测线一般垂直于主测线，与主测线组成一定面积范围的方格网。

反射波法的特点：

（1）在剖面中有多个反射界面，一个震源激发可得到多条时距曲线而形成时距曲线族，因为浅层的时距曲线陡，深层的平缓，所以在距震源一定距离处，深、浅层的反射波时距曲线会相交，而在震源附近一般不相交。所以地震反射波法大都在震源附近进行观测。

（2）用反射波时距曲线可确定反射界面的深度及其岩石平均速度，并能研究界面的形态。但是，界面倾角越大，则xm越大，倾角大到一定值时，在记录图上就看不到极小点。由于反射波法的观测范围不大，这时的时距曲线变成一条单调的曲线。所以，一般情况下，反射界面倾角在3°～15°时效果最佳。

（3）深层或浅层的反射波总是在其他的振动背景上出现，一般根据振幅极大的相位来确定一组反射波的到达时刻。目前，通过计算机用相关分析、速度扫描等方法处理后提取反射波到时的信息。

地震探测时，每一次激发只能在不长的地段上进行，这个有限的地段称为排列。它只能采集接收很小范围内介质中的地震波信息，如果要研究很长的剖面，必须按一定的规则部署激发点与接收排列，以保证能够连续追踪地震界面。这种激发点与接收点的相互位置关系称为观测系统。观测系统一般用图示法表示，常用的有综合平面法。

如图5-8所示，从分布在测线上的各个激发点O1，O2，O3，…出发，向两侧作与测线成45°角的直线坐标网，将测线上的接收段投影到通过激发点的45°斜线上，用粗线或有色线标出，这种图就称为综合平面图。综合平面图上每段粗线在测线上的投影正是所勘探的界面的长度，称为覆盖长度。

图5-8 简单连续观测系统

覆盖是指对界面采样（观测）。若每个点只采样一次，称为常规或单次覆盖，若对界面多次采样，则称为多次覆盖。

5.3.3 几种反射波观测系统

1.简单连续观测系统

图5-8表示的就是简单连续观测系统，它能保证连续追踪和研究界面。其优点是激发点就在接收段附近，有效波之间干涉较少，并在深层折射波的盲区之内，缺点是在面波的干扰区工作。

2.间隔连续观测系统

为了避开激发点附近强大的声波和面波干涉，在纵测线上把激发点布置到距最近的接收点相当远的地方，这个距离称偏离距，这种观测系统也可连续追踪界面，如图5-9所示。

3.多次覆盖观测系统

图5-9 间隔连续观测系统

下面以单边放炮6次覆盖（叠加）为例说明。图5-10所示是24道接收，炮点位于排列一端，每放完一炮，炮点随接收点一起向前移动两个道间距，这样就组成了6次覆盖观测系统。

图5-10 6次覆盖的观测系统

将所有炮点O1，O2，O3，…按一定比例尺标在同一水平线上，然后从各个炮点向排列前进方向作一条与炮点呈45°角的直线，将同一排列上的24道分别投影到这些斜线上。每一根斜线表示一个排列，可获得一张原始记录。从图上看出，O1炮的第21道，O2炮的第17道， O3炮的第13道，O4炮的第9道，O5炮的第5道，O6炮的第1道都接收来自A点的反射，这些道就是公共反射点A的共反射点道集。其他的反射点也可找到相应的共反射点道集。由图看到，O1，O2，O3，O4，O5，O6这6炮只能获得6次覆盖的4个共反射点A，B，C，D。若继续放O7，O8，O9，…则可获得一张连续的6次覆盖剖面。