[科普中国]-高分辨率地震勘探

使用高频地震仪，记录地震波的高频成分，因而可以获得细微反映地下情况的资料。为此，在野外工作中采用高的时间采样率和空间采样率，使用单个检波器，高频震源、宽频带记录等。在数字处理中也要相应地采用各种提高分辨率的方法，如采用两次反褶积，取消组合、混波、相干加强等处理手段。高分辨率勘探技术已广泛应用于水文、工程地质和金属矿藏的勘探。在石油勘探中，高分辨率地震剖面对研究细微构造和地震地层学的解释很有帮助。

介绍分辨率比一般地震勘探方法更高，能区分更小地质体的反射波法地震勘探技术。它的工作频率较高，频带较宽，虽能提高分辨率，但穿透深度减小。

高分辨率地震勘探始于20世纪70年代。1977年，在英国煤田试验并取得成功。中国于1982年在煤田地震勘探中开始试验，1985年推广应用。同时，扩展到石油地震勘探及工程地震勘探领域。1

地震分辨率地震勘探区分两个邻近地质体的能力。地震分辨率可分为垂向分辨率及横向分辨率两类。①垂向分辨率，指可区分的地质体最小厚度。②横向分辨率，又称水平分辨率，指可区分的最窄地质体的宽度。

不少学者从不同角度研究垂向分辨率，提出了维代斯 (widess) 准则、瑞利 (Rayleigh) 准则、雷克(Ricker)准则(图1)。一般认为，垂向分辨率大约等于1/4～1/8优势波长。

在水平叠加剖面上，任一时刻反射振幅是相应反射点及其附近第一菲涅尔带内所有点绕射振幅的叠加。水平叠加剖面进行地震偏移处理后，将地震波场向下延拓，直到t0=0。相当于将检波器下降到反射界面，理论上使菲涅尔带有效地缩小到一点。这样，在叠加偏移剖面上，横向分辨率△H只与空间采样率(道间距)、噪声及偏移过程有关。

影响地震分辨的主要因素是地震子波 (延续长度仅1～2个周期的地震脉冲)的波长、优势频率与地震波速度。其次，也与地震子波频带宽度和地震子波类型有关。在无噪声条件下，地震子波优势频率越高、频带越宽，则分辨率越高。在振幅谱相同时，零相位子波的分辨率最高。随着探测深度的增大，地震波速度增大，介质吸收作用使高频成分衰减，频带变窄，优势频率降低，地震分辨率也不断降低。噪声也是影响地震分辨率的另一个重要因素，分辨率随信噪比(某一时刻有效信号能量或振幅与噪声等所有剩余能量之比值) 的提高而提高。①信噪比为1时，分辨率相当于无噪声时的50%。②信噪比为2时，分辨率提高到80%。③信噪比为4时，分辨率提高到94.1%。④当信噪比小于1时，提高信噪比就成为改善分辨率的关键。⑤当信噪比大于2时，则再提高信噪比对提高分辨率意义不大。在信噪比足够高的条件下，提高地震分辨率的途径是激发和记录频率高、频带宽的地震信息，并在处理中给予保护，适当补偿高频成分，改善地震子波。

数据采集多用小药量激发出频率高、频带宽的地震脉冲;借助高频、单个检波器或数目不多的小基距(不大于道距)检波器组合，高(时、空)采样率，小偏移距及多次覆盖等措施，高保真地接收与记录反射信息，避免大道距检波器组合及多次覆盖的低通滤波作用而造成高频损失。必要时，使用水听器(一种对压力变化敏感的压力检波器)将其沉放于钻孔内，置于低速带以下的水中;改善检波器与地表的耦合条件，避开地表低速带松散层对高频的吸收，或使用涡流检波器，对高频信息进行一定的补偿。在干扰严重信噪比不高时，只能采取折衷的办法，强化组合与叠加，以适当牺牲分辨率为代价，保证有足够高的信噪比。

数据处理采用宽带滤波，保持足够有效带宽;采用精细的静校正，准确消除地形和地表层不均匀性及炮孔深度对反射旅行时的影响;采用精细的速度分析，准确进行动校正，提高共中心点道集各道反射波的相干性; 避免在叠加过程中由于同相性不好而损失高频成分; 滤波与叠加是消除噪音与多次波等干扰的重要手段，采用反Q滤波(对地震波在地层中传输过程中高频能量损失的一种补偿处理)与反褶积，部分补偿由于地层吸收作用而引起的地震波高频衰减，展宽频带，压缩地震子波;采用去相位滤波，将地震子波改造成近似零相位子波 (关于零时间对称的雷克子波等地震子波); 采用偏移处理不仅可将反射点归位到适当的位置，使地质构造能正确成像，而且还可收敛绕射波、回转波等特殊波能量，使断点及弯曲界面清晰聚焦。

资料解释与普通反射法类似，但要特别注意在时间剖面上准确区分同相轴的真伪; 采用地震模拟技术，分析不同构造、地层、岩性的高分辨率地震响应，帮助进行正确的地质解释。2

本词条内容贡献者为:

赵阳国 - 副教授 - 中国海洋大学