地震干扰波的类型及其特征

如题所述

根据干扰波的特点可将它们分为两大类:规则干扰波(相干噪声),不规则干扰波(非相干燥声)。前者在一些接收点上的出现具有规律性,后者在一些接收点上的出现没有相似性。在接收有效波的同时总是有这两类干扰波存在,因此,地震勘探自始至终都有压制干扰波提高信噪比的问题,为此,有必要了解干扰波的特点及其形成机制。

1.规则干扰波

规则干扰波包括如下波(图3-1、3-2)。

(1)声波:在坑中、浅井(或者浅水中)、空中用炸药爆炸或者用重锤撞击地面时,都能产生声波。其特点是速度稳定(340m/s左右),频率高,延续时间长,在地震记录上呈现强而尖锐的波至(图3-1)。

图3-1 陆地地震数据中的噪声

(2)面波:当震源较浅时,在大地和空气的分界面附近,由震源激发可直接产生面波。它们的传播速度略小于横波,频率低(有时只有十几赫兹),能量沿垂向方向衰减快,沿水平方向衰减缓慢,延续时间长,在地震记录上呈扫帚状,且有频散现象(图3-1)。

虽然通常被认为是干扰,面波也包含着近地表层有用的信息,故有专门的面波勘探方法。

(3)工业电干扰:当地震测线通过高压输电线路时,地震检波器电缆会感应50Hz的电压,形成在整张地震记录上或部分记录道上出现50Hz的正弦干扰波(图3-1),称为工业电干扰波。其振幅大小受输电电压、输电线粗细、检波器电缆与输电线的距离、检波器电缆的漏电情况等制约。

(4)虚反射:虚反射是指从震源首先向上到达地面发生反射,然后向下传播再从地下界面反射的波,它伴随在由震源直接向下传播经界面反射的正常一次波之后,又称为伴随波。由于它的干扰使正常反射波波形复杂化,相位数目增多。虚反射的波形、频率、视速度,甚至有时振幅都与正常反射相似,难以分辨,利用垂直叠加或者反褶积有可能压制它。图3-2a表示具有虚反射,即伴随波的记录。

(5)多次反射:当地下深部存在强波阻抗界面时能产生多次反射波。其特点与正常反射波相似,只是传播速度低于相同t0时间的正常反射波,时距曲线斜率大,对于简单的多次波,其旅行时间与对应的一次波近似为倍数关系。

(6)重复冲击:在井中和水中爆炸时,爆炸产生的气泡的脉动作用形成重复冲击,其特点是波的视速度与一次波相同,使后来的正常反射受到干扰(图3-2b)。

(7)侧面波:在海洋地震勘探中,如果测线两旁海底有巨大凸起物(如暗礁、沉船),那就有可能产生侧反射波,水中侧反射的特点是视速度为海水的波速(1500m/s)(图3-2c)。陆地勘探时,在地形变化剧烈的黄土高原或陡地层情况下也会产生侧反射。

(8)底波:在浅海地震勘探时,如果靠近海底激发,就会在淤泥底面产生类似于面波形状的底波,其特点是频率低,视速度小(大约10Hz~20Hz,1000m/s),横向衰减慢,延续时间长(图3-2d)。

图3-2 规则干扰波

(9)交混回响和鸣震:交混回响是海洋地震勘探时海水层中多次反射的总效应,也叫鸣震。有时也专指浅水层中相继到来的多次波互相混合在一起所形成稳定的正弦振荡的情况,而不包括分开的相邻多次波。有时陆地上也记录到混响见图3-1。目前在数字处理时主要用反褶积来消除其影响。

2.不规则干扰

(1)微震:与激发震源无关的地面扰动统称为微震。它主要是由于风吹、草动、海浪、水流动、人畜走动、机器开动、交通运输等外力随机产生,此外也可以由地表土壤质点的旋转运动所造成。微震干扰的特点是频带宽(1Hz~150Hz),统计相关半径为6m~9m,强度不一,取决于激发接收瞬间的周围条件。

(2)低频、高频背景:在沼泽、流沙、泥炭沼泽等疏松介质中激发地震波时,这些介质的固有振动构成低频背景(10Hz~30Hz)。爆炸时(尤其是在坚硬的岩石中激发时),波传播到浅部不均匀体(例如砾石、多孔石灰岩等)上产生的散射构成高频的干扰背景(80Hz~200Hz)。低、高频背景的特点是在整张记录上出现,而且显得杂乱无章。

除了上述按相关性的分类外。还有另一个分类方法,即把干扰分为环境噪声和震源有关的噪声。前者是没有地震激发就存在于记录中,包括微震和工业电子干扰等;后者均由地震激发产生,如面波、多次波等等。综上所述,干扰与有效波之间在动力学和运动学方面的差异主要表现在①频谱差异;②视速度差异;③到达时间差异。因此,决定了可用滤波、方向特性、相干性等来提高信噪比,并对地震勘探仪器、观测方式、处理技术等提出相应的要求。

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