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1、浅层地震探测技术应用中的分辨率问题来源：矿产与地质谢忠球 时间：2005-11-1 摘 要 浅层地震探测技术中影响分辨率的因素,除与反射波主频和频带宽度有关外,还主要受信噪比、子波形态、采样率、岩性界面反射系数的影响。浅层地震探测中,通过高分辨率数据处理,能有效地提高资料的信噪比和分辨率。关键词 浅层地震勘探,分辨率,高分辨率处理RESOLUTIONPROBLEMSABOUTTHEAPPLICATIONOFSHALLOWSEISMICPROSPECTINGTECHNIQUEXieZhongqiu(InstituteofKarstGeology,CAG
2、S,Guilin541004)Abstract ThefactorswhichinfluencetheresolutionofshallowseismicprospectingareaffectedmainlybySNR(signal-to-noiseratio),Waveletshape,samplingrateandreflectioncoefficientoflithologicalinterfaceinadditiontomainfrequencyandfrequencyband-widthofreflectingwave.TheSNRandre
3、solutionofseismicdatacanbeeffectivelyimprovedthroughhighresolutionprocessingofseismicdatainshallowseismicprospecting.Keywords Shallowseismicprospecting,Resolution,Highresolutionprocessing 目前浅层工程物探技术,在解决各种灾害地质、环境地质问题,例如矿井突水、塌陷、滑坡等的预测、治理中的作用,已经逐渐为人们所认识。本文系统、全面地从分辨率的影响因素、高分辨率采集和处理技
4、术等几个方面,探讨了浅层地震勘探中分辨率问题。1 分辨率及其影响因素 相对于煤田、石油地震勘探，水文、工程、环境等地质问题涉及的对象具有浅而小的特点，浅层地震勘探对分辨率有更高的要求。分辨率通常包括两个方面［1］,一是垂向分辨率,二是水平分辨率。本文着重讨论前者,对后者仅作一般性讨论。 定义垂向分辨率一般采用两种方法,一种是采用薄层顶底反射波的时差来定义分辨率,有人称之为严格的分辨率定义。另外一种是用零相位子波来讨论垂向分辨率。它包括Rayleigh准则、Widess准则、Ricker准则等。根据Rayleigh光学分辨率准则可知,在视觉上能够分辨出
5、薄层上下界面反射波的最小层厚是λb/4,λb为主波长。 一般地,反射波测量可以观测到的反射波最小宽度是用菲涅耳带的大小来决定的。菲涅耳带的半径与界面埋深H界面以上地层速度V及地震子波波长λ有关。菲涅耳带半径Rf的近似值:Rf=HV/2f,式中f为子波主频。通常以菲涅耳带的直径(2Rf)作为水平分辨率。 从上述讨论中,可以看出分辨率与频率的关系,提高反射波主频可以提高分辨率。事实上,要提高地震记录的分辨率,除了提高反射波主频外,必须提高频带宽度,而地震记录的信噪比、子波形态、采样率、岩性界面反射系数等因素的影响也是不可忽视的。1.1 影响分辨率的主要因
6、素 影响地震记录分辨率的主要因素有:反射波主频和带宽、信噪比、子波形态、采样率、岩性界面反射系数等。 图1表示两种不同频率响应及其对应的脉冲响应关系。从图中的脉冲响应形态,可以看出分辨率与地震子波频带宽度的关系。其实,单频波的分辨率为零,无论单频波频率有多高,这个事实足可以说明分辨率与带宽的关系。所以,要提高分辨率,必须在提高反射波主频的同时,提高频带宽度。 我们知道,在各种子波中,零相位子波具有较强的分辨率。零相位子波的分辨率受三个方面因素控制,即子波主瓣宽度,旁瓣与主瓣比值,尾部振荡的振幅。主瓣宽度越窄,旁瓣与主瓣比值越小,尾部振荡的振幅衰减越
7、快,该子波的分辨能力就越高。 图1 两种不同频率响应和对应的脉冲响应 Fig1 Twodiffereatfrequencyresponsesandtheircorrespondingpulseresponses 要保证不失真地记录高频反射信号,必须采用高采样率,这样还可以提高叠加精度。但如果频带很窄,高截频也较低,那么高采样率则是一种浪费。对于空间采样率,Δx应小于第一菲涅耳带的半径,同时必须满足Δx≤1/2RH，此处RH为最大波数。 岩性界面反射系数的大小决定了反射波的强弱,也就影响了分辨率。而在信噪比很低的情况下,即使反射波主频再高,频带再宽,
8、也无法分辨地下地质构造。1.2 仪器因素的影响 在前面的讨论中,已经论述了分辨
