利用地震反射波进行海洋地质勘查的人工地震测量方法。
地震反射波法
测量原理 在这类方法中,地震波在介质中传播的物理模型。从震源O激发出的弹性波投射到反射界面上产生反射波,其条件是:入射角α 等于反射角β。能够形成反射的界面,必须具备这样的条件,即在弹性波垂直入射时,界面R上的反射系数不等于零。
公式中ρ、υ分别为地层的密度和弹性波的传播速度,它们的乘积称为波阻抗,角标1、2分别表示界面上下的地层。因此,反射界面存在的条件为:ρ2υ2≠ρ1υ1。所以,反射界面也称为波阻抗界面。反射波返回地表,为检波器(s1,s2,s3,…)接收,并由地震仪记录下来。反射地震记录内包含着多种信息,其中反射波的旅行时间和震源到检波器之间距离的关系,称为时距曲线t(x)。用时距曲线可反演出地下反射界面的几何形态(地质构造);而在地震反射信息中,还包含有地震波的振幅、相位、频率、速度、极性以及其他一些参数,表现出反射波的动力学特点,它能给出地层岩性的特征,有助于判断沉积环境,甚至还能给出油气的直接指示。
地震反射波法需用的仪器设备包括震源、接收装置和记录系统三个组成部分。
震源
过去在海洋地震反射波法中使用炸药激发地震波,称为炸药震源。但在海洋中使用炸药,安全性差,对鱼类杀伤严重,而且也不能满足高效率数据采集的技术要求。广泛使用非炸药震源,主要有:空气枪震源,在海水中突然释放高压空气,能够在水中造成强烈的振动,激发地震波;蒸汽枪震源,在海水中释放高温蒸汽以造成振动,而蒸汽在海水中迅速散热并恢复其体积,从而不产生重复冲击;电火花震源,这是利用一对或多对高压电极在水中的放电效应产生火花造成振动,其特性是频谱较宽,但峰值偏高。此外,利用电磁脉冲,甚至压电效应,也可以造成震源装置如电磁脉冲器和压电换能器,只不过它们的能量较小,仅适用于浅层调查。在测量中应注意根据不同目的和任务进行震源选择。为了获取深部层位的信息,除提高震源强度外,还必须考虑到频率特性以及对地震信号的识别。震源波的穿透深度与其频率成反比,而地震信号的分辨率与其频谱的宽度成正比。
水下接收装置
主要使用压电换能器组成的检波器,在水中接收地震波。压电换能器是一种加速度检波器,受到外部压力即加速度作用时产生电信号,而对于海浪等速度变化并不敏感。将压电换能器按一定间距串、并联组成阵,放置于塑料管内并充油液,使之在海水中具有中性浮力,即组成一个地震记录道接收段。多道剖面测量时,则使用由多个(如24、48、96等)地震记录道接收段组成。为防止观测船上的机械震动影响接收效果,在船与接收段之间设有前导段和弹性减震段;在接收段与尾标之间也通过减震段联接。接收装置必须在水面以下一定的深度上才能达到最佳的接收效果,为此,首先应使接收装置在最佳沉放深度上保持等浮;其次要通过自动深度控制器及时调整其深度变化。