深反射探测采集处理技术方法研究

赵建强 程莎 杨予鄂 毛锐强

摘要：深反射探测主要是为了研究地球深部物理结构，获得从深部上地幔至全地壳的有效反射信息。剖面采集效果要求主要目的层以深层moho面为主，兼顾浅中层。深反射探测的难点主要有勘探目的层moho面埋深大，采集获得有效反射信息弱;主要目的层moho面上覆地层构造复杂，导致反射波波场杂乱;测线跨度大，横跨不同地质单元，激发、接收条件差。针对深反射探测实施的不利因素，总结近几年采集、处理经验，探索出适用于深反射探测的激发因素、观测系统、采集设备、层析静校正技术、广角反射处理技术、低频弱信号处理技术、起伏地表叠前偏移技术。在深反射探测采集、后期处理中得到了良好的验证。

关键词：深反射探测;moho面;有效信息弱;采集处理技术

一、深反射探测技术研究的目的

深反射探测是当今世界上探测地球深部结构，追踪大陆演化的深部过程与地球动力学的最精细的先进技术[1-2] ，对地壳与上地幔顶部精细结构进行地震波成像，分辨能力最高，成像最精细。研究深度可深达30km—80km甚至更深。深反射剖面要求切开沿测线主要造山带和盆地的地壳和岩石圈地幔，揭示岩石圈精细结构和构造变形细节，为资源勘查、减轻地质灾害和追踪地壳演化提供新的科学依据。

二、深反射探测难点

与石油勘探相比，深反射探测一般具有勘探目的层深的特点。由于勘探目的层埋藏深，普遍存在上覆地层构造復杂引起的“波场杂乱”的问题;同时存在深部目的层信号弱的问题，由于地层对地震信号的吸收衰减作用和扩散效应，深部地层反射能量极弱[3]。地震波能量随传播深度的增加是呈指数级的衰减。

深反射探测部署测线跨度大，横跨不同地质单元，不同地质单元接触部位往往发育有较大规模的造山带或断裂带，波场复杂多变。在断裂带上激发效果较差，反射波能量衰减快，有效反射信息较少。近地表结构复杂，地表一致性差，激发、接收岩性多变的问题，地表往往会出现花岗岩、灰岩等不利于激发、接收岩性。地表高程变化剧烈，高地势单炮面波重，深部反射能量弱，散射严重，造成下传能量不足。

三、深反射探测的主要技术手段

3.1深反射探测的采集技术

深反射探测项目实施过程中尤为重要的就是通过精细踏勘选定测线，其基本原则是测线既要穿过地质任务要求的主要地质单元、主要构造带，又要考虑施工的可操作性。尤其是在高大山区应充分考虑施工的自然条件、施工安全性、实施成本等因素。适当采用折、弯线相结合的选线方法方能真正获得良好的采集效果。采用折、弯线相结合的选线方法有利于避开地表施工条件复杂，后勤补给困难地区，满足机械设备施工需要并能保证单炮质量，有利于将炮检点布设在激发和接收条件较好地段。由于深反射探测主要目的层moho面埋深通常在40-80km，目的层埋藏越深，反射波共中心点越集聚[3]，因此地表炮检点的适度非线性布设对于超深层目的层的反射波共中心点叠加成像影响相对较小。

深反射探测观测系统应采用大排列、较小道距、适中覆盖次数。大偏移距叠加，充分利用远道信息有助于提升地震剖面成像质量。考虑到施工成本的因素采用适中的覆盖次数可以提高地震剖面的信噪比（图4），使目的层反射波同相轴成像更加清晰。地震信号接收中采用多串大组合基距低频检波器，压制地表线性干扰、加强检波器对低频段信号的响应（主要目的层moho面主频通常在5-20Hz之间）。采集要兼顾浅层反射与深层反射、采用大、中、小炮相结合的方法施工，大、中炮激发主要获得中、深层反射信息，小炮激发主要获得浅、中层反射信息。

3.2深反射探测的处理技术

深反射探测测线跨度大，干扰因素多;在地震资料处理手段上采用叠前多域去噪技术，根据噪音在不同道集域的特点，采用叠前多域的保幅保真去噪技术，提高资料信噪比;本着浅层去噪适度，深层压制为主的原则，使用低频噪音压制技术尽可能不伤害有效信号，尤其是深部的弱反射信号。在实践中提升了地震剖面的信噪比，使深部弱信号成像清晰。

测线横跨不同地质单元，横穿深大断裂带、盆山结合带等，表层岩性复杂多变，资料品质差异大，地震剖面成像效果不佳。针对深反射探测中存在的以上难题，采集时在构造关键部位两侧加密中炮，并增加中炮的接收排列长度，以便后续处理时能充分利用远道信息。在地震资料处理手段上采用广角反射处理技术，充分利用远道信息，进行广角反射处理，提高成像效果;低频弱信号处理技术主要是识别深部低频有效信号，对大炮记录进行真振幅恢复，采用窄频带、小增量扫描确定深部信号的合适频带范围。利用大炮一次叠加剖面指导全地壳深反射处理，优化道集叠加，加大深部能量突出道集的叠加权重，科学合理的突出深层弱信号;起伏地表叠前偏技术主要手段是首先大增量百分比速度直接扫描叠前偏移剖面，确定一个较为合适的速度场，再进行小增量的百分比速度扫描偏移道集，结合各项异性速度分析，以道集拉平为原则，力求使偏移剖面构造形态清晰，上述技术手段（以秦岭深反射探测为例）在实践中得到了良好的地震剖面。

结论

1.深反射地震探测测线部署时不能盲目、不切实际的追求直线部署，垂直大的构造带，在综合考虑地质任务、施工条件、项目实施的可操作性等因素下适当采用折、弯线相结合的选线方法方能真正获得良好的采集效果。

2.深反射探测的观测系统选择上应采用大排列，较小的道距，适中的覆盖次数;地震激发应采用深井、多井组合、大药量激发;地震信号采集时应采用低频检波器大组合基距接收;适当在构造关键部位两侧加密中炮，并加长接收排列，有助于使构造关键部位及其深部成像清晰。

3.深反射地震资料处理采用多步弱去噪，保护深部反射信息，充分识别深层弱信号，合理突出moho面反射信号，提高深层成像质量。

参考文献：

[1] 王海燕，高锐.深地震反射剖面揭露大陆岩石圈精细结构 ，2010，84（6）：1-2;

[2] 王海燕，高锐.地球深部探测的先锋—深地震反射方法的发展与应用，2006，29（1）：1-2;

[3] 陆基孟，王永刚.地震勘探原理[J]，2008， 11（4）：23-24;

[4] Harold Ryan.雷克，奥姆斯比，克劳德，巴特沃斯四种子波的选择[J].国外油气勘探，1995，7（5）：586-588;