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[關鍵詞]地震資料解釋 構造解釋 巖性解釋 教學實踐
[中圖分類號] G942 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）17-0141-03
地震勘探主要由采集、處理和解釋三大環節組成，其中地震資料解釋是地震勘探工程的最終環節。隨著地震勘探技術、計算機技術以及成像技術的飛速發展，地震資料解釋的內容也日益豐富和深化。目前，地震資料解釋主要包括盆地分析、構造、地層、沉積以及油氣勘探等多方面內容，成為盆地基礎地質研究和油氣勘探活動中不可缺少的重要方法。地震數據采集、處理、解釋一體化、全三維解釋、虛擬現實技術，使地震解釋技術更加復雜、深入、有效。為了滿足石油勘探過程中地震資料解釋的要求，必須做好該課程的教學內容和教學方法的設計。
一、地震資料解釋的任務
西安石油大學是以石油勘探與開發為主的工科院校，是培養未來石油工程師的搖籃。馬在田院士認為“當前最缺少的是知識全面，系統掌握地震理論、方法，有相當石油地質知識水平的能夠解決實踐問題的領軍型人才”。地震資料解釋課程作為地球探測與信息技術專業的必修課程，幾乎涉及所有基礎地質和石油地質研究領域。在學生修完地震勘探原理、地震資料處理、測井原理與解釋、構造地質學、沉積學、石油地質學等相關專業課基礎上開設本課程。目前，在油氣勘探領域，地震資料解釋是結合鉆、測井資料以及計算機成像技術將地震數據轉化為地質術語，根據地震資料確定地質構造形態和空間位置，分析層間接觸關系，推測地層的沉積環境、巖性和厚度，預測地層的含油氣性，進行有利區評價和井位部署。在油氣勘探過程中，地震資料是內容最為豐富、綜合分辨率最高的鉆前原始信息源。地震資料解釋為地質家提供分析地下地質現象的“眼睛”。在開發過程中由于其突出的平面空間分辨率而具有重要意義。地震資料解釋貫穿油氣勘探開發的所有環節：盆地評價、含油氣系統評價、成藏組合帶評價、有利目標評價、開發方案的確立以及開發后期方案的調整。
許多重要的地質理論都離不開地震資料解釋的發展，地震資料解釋已成為一些新興邊緣學科的重要生長點。盆地分析的一些基本原理建立于早期對二維地震剖面解釋的基礎之上。地震地層學和層序地層學這2門學科也是建立在對沉積盆地地震解釋的基礎之上。[1]隨著三維地震采集、處理、解釋以及計算機技術水平的不斷提高，研究人員可以利用三維地震的解釋技術刻畫沉積盆地的地形特征、沉積體系的三維幾何形態及其沉積演化過程，從而誕生了新的學科――地震沉積學、地震地貌學。[2][3]
二、地震資料解釋的內容
高等學校既是教學中心又是科研中心，教學與科研應協調發展?？蒲惺墙虒W的基礎，是提高師資隊伍素質和培養高素質人才的必由之路。教學的內容與教師的知識結構，必須及時更新，這樣才能跟上時代的步伐。教學內容應根據科學研究的進展、實際情況的變化不斷進行修訂，將眾多優秀的科研成果吸收進去。
（一）與地震資料解釋相關的地震勘探原理
地震資料解釋是地震勘探3大基本生產環節（采集、處理和解釋）的最后環節。采集和處理環節需對野外采集的地震資料進行預處理、濾波、反褶積、速度分析、動-靜校正、疊加和偏移等過程，為解釋人員提供真實反映地下地質構造、地層、沉積環境的剖面或數據體。因此，為了做好地震資料解釋，必須討論地震記錄的形成、褶積模型、有效波識別的主要標志、地震剖面特點、地震勘探分辨率等與地震資料解釋關系密切的基本概念和理論問題。
（二）地震構造解釋
20世紀70年代之前，由于地震資料和計算機技術的限制，地震資料主要用于構造解釋為主，即利用地震資料提供的反射波旅行時、速度信息，查明地下地層的構造形態、埋藏深度和接觸關系等。地震構造解釋是地震資料解釋的最初的，也是最基本的研究內容。因此，必須使學生掌握相關的基本概念和基本原理、基本方法。相關的概念、原理和方法如下：合成記錄標定原理及方法，地震同相軸對比方法，斷層剖面和平面識別方法、技術、解釋方法及平面組合（如相干體技術、切片技術等），T0圖的繪制、時深轉換方法及構造圖的繪制，拉張、擠壓、剪切以及底辟構造背景下的典型構造樣式的地震識別，地震剖面上的構造活動時期分析方法。
（三）地震巖性解釋
由于構造油氣藏的日益成熟，油氣勘探與開發目標逐漸由構造油氣藏轉移到非構造油氣藏。隨著地震資料采集、處理以及計算機技術不斷發展，20世紀70年代末，地震資料解釋內容日益豐富，開始了地震資料巖性解釋。地震巖性解釋主要包括地震地層學、地震相分析和巖性預測三方面的內容。
1.地震地層學解釋
地震地層學是以反射地震資料為基礎，把地層學和沉積學特別是巖性、巖相的研究成果，運用到地震解釋工作中，進行地層劃分對比、判斷沉積環境、預測巖相巖性的地層學分支學科。地震地層解釋需要向學生講授地震反射界面的類型和對比方法，地質界面的類型，地震反射界面的地質成因，各種地震反射界面的區分，地震反射界面的年代地層學意義和地震地層單元，地震層序劃分的原則、級別、方法，地震界面與地質界面的橋式對比方法等基本原理、基本方法。
2.地震相分析
地震資料為勘探階段提供極其重要的鉆前原始信息，除了包含豐富的構造信息，還包含了豐富的地層和沉積信息。地震相分析是指根據地震反射的面貌特征進行沉積相的解釋和推斷。為了使學生掌握地震相分析技術，必須向學生講授地震相的概念，主要的地震相參數，反射結構的類型及地質意義，幾何外形的類型及地質意義，地震相劃分與編圖過程，地震相模式的概念，典型沉積體的地震識別，地震相向沉積相轉換的思路、方法、原則、步驟。
3.巖性預測及流體識別
目前，巖性預測和流體識別屬于儲層預測技術主要研究內容，也是地震地質綜合解釋的重要內容。地震資料解釋課程主要讓學生了解利用速度信息和振幅信息解釋巖性的一般原理、方法和步驟，并介紹目前國內外油氣預測常用的烴類直接檢測指數（DHI），如AVO、亮點、平點技術等。
（四）開發地震解釋
開發地震技術是因油氣田開發的需要而興起，是勘探地震技術向油田開發階段的延伸。隨著油氣田開發程度的提高，開發地震的重要性將更多地顯現出來。開發地震技術總體上仍處于發展階段，現有的一些方法，或因成像處理及解釋手段不夠完善，或因信噪比、分辨率及精確度不夠高，只能應用于油氣田早期開發。[4]開發地震學需要以高信噪比、高分辨率、高保真度資料（即所謂“三高”地震資料）為基礎，地震資料處理、解釋和研究一體化是開發地震學發展的重要方向，[5]開發階段地震技術主要用于提高分辨率、提高儲層描述和烴類檢測精度、建立精細三維油氣藏模型。[6]
三、教學手段與方法
地震資料解釋既有復雜及系統的理論性，又有很強的實踐性，既是一門科學，也是一門藝術和技術。[7][8]針對該課程具有專業面廣、知識點多以及實踐性強的特點，該課程的教學應理論和實踐并重。注重培養學生的基本理論和動手能力，為社會培養受用人單位歡迎的物探專業人才。
（一）課堂教學
在教學中，可采用板書和多媒體教學相結合的方式，向學生講授地震資料解釋相關的基本原理、基本方法和技能。板書總結重要知識點，起到提綱挈領的作用。多媒體可以在整個教學中引入大量地震剖面、平面圖實例，更好地吸引學生的注意力，幫助學生迅速而準確地理解重要知識點。多媒體在一堂課中可以大容量地豐富當堂內容，擴大學生知識面，而板書把大量內容的精髓展示到黑板上，以突出本節的重點，也能讓學生在復習時有據可依。
（二）實踐教學
知識、能力和技能的培養均來自于實踐。各種實踐教學環節對于地球探測與信息技術專業的學生成長至關重要，有利于培養學生的實踐能力和創新能力。要培養高素質人才，就必須重視實踐教學環節。地震資料解釋課程的實踐應從課堂實踐和課程設計兩個方面入手。
1.在課堂教學中，給學生一定測網的、能涵蓋構造、地震層序、地震相等重要知識點的地震紙剖面，做好課堂知識點講授和實踐。利用大量實例引導學生實現新舊知識的銜接，引導學生在對學過知識進行復習的同時聯系新的知識點投入學習，通過互動增強學生的對地震資料解釋的感性。對于一些重要的概念結合實際地震資料，讓學生自己分析、自己解決，培養學生的動手實踐能力和創新思維意識。
2.地震資料課程設計是本課程的重要實踐環節。力求使學生能夠理解地震資料解釋的基本原理和概念，掌握合成記錄標定、斷層剖面解釋、層位閉合解釋、斷層組合、等T0圖編制、時深轉換、構造圖的編制、地震相剖面分析、地震相平面圖的編圖、地震相轉化沉積相的基本方法原理以及沉積相圖的繪制等基本地震解釋技能，初步具備利用地震資料獨立開展含油氣盆地地質分析的能力。
近年來，隨著采集、處理以及計算機技術的不斷發展，地震資料品質和分辨率不斷提高，以及油氣勘探與開發程度提高，地震資料解釋所涉及的研究內容日益豐富，其研究內容從最初的構造解釋到層序地層分析、地震相分析，然后再到巖性預測、物性參數預測、烴類檢測。地震資料解釋數據由疊后數據轉到疊前數據。要求地震資料解釋人員既要具備扎實的地球物理基礎，又要掌握相應的石油地質知識。地震資料解釋專業課程的教學應加強學生的基礎理論、實踐能力和創新能力的培養，提高教學質量，為社會培養受用人單位歡迎的物探專業人才。因此，必須結合地球探測與信息技術專業培養目標及當前和今后油氣勘探實際需求，積極引入地震資料解釋的科技發展新成果，合理規劃教學內容。與生產實際緊密聯系，注重從實踐中找問題，從專業知識中找答案，帶領學生從書本走向實踐，以實踐充實教學。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] Vail P R， Mitchum R M， Jr et al. Seismic stratigraphy and global changes in sea level， Parts 1-11[M]： AAPG Memoir， 1977， 26： 51-212.
[2] Posamentier H W. Seismic geomorphology and depositional systems of deep water environments： observations from offshore Nigeria，Gulf of Mexico，and Indonesia （abs.）[M]. AAPG Annual Convention Program， 2001， 10：160.
[3] Zeng H L， Hentz T F. High-frequency sequence stratigraphy from seismic sedimentology： applied to Miocene Vermilion Block 50 tiger shoal area offshore Louisiana[J]. AAPG Bulletin， 2004， 88（2）： 153-174.
[4] 許衛平.關于開發地震技術發展的幾點思考[J].石油物探，2002（1）：11-14.
[5] 馬在田.關于油氣開發地震學的思考[J].天然氣工業，2004（6）：43-46.
[6] 劉振武，撒利明，張昕等.中國石油開發地震技術應用現狀和未來發展建議[J].石油學報，2009（5）：711-721.
【關鍵詞】地震檢波器；慣性傳感器；油氣勘探
1.國內外發展現狀
從80年代至現在，高分辨率地震、三維地震、發展開始成熟，而且井間地震、四維地震、多波多分量勘探等的新技術及方法方法開始應用，和勘探技術對應的檢波器的型號也不斷的發展，例如高性能壓電檢波器、四分量檢波器、渦流檢波器、四分量檢波器等。初步統計得出，當前一共12個系列25種型號的檢波器在油氣資源地震勘探中使用。
國內地震檢波器大約有五十多年的歷史。五六十年代國內基本仿制蘇聯還有美國的檢波器；七十年代國內自行研制地震檢波器；八十年代主要為引進階段，例如西安石油勘探總廠等。90年代以后，以增加高分辨率勘探為目的，物探局儀器總廠、西安石油勘探儀器總廠推出了一系列檢波器，是的地震檢波器的勘探得到擴展。近年來，MEMS技術發展很快，采用MEMS技術的數字地震檢波器開始出現。ION公司以及SERCEL公司在2000年前后分別推出地震檢波器，并且具有全數字的特點，開始在野外不斷應用。數字檢波器實質上是分辨率很高的微加速度計，國內對其研究還處于開始階段。
2.高分辨率地震勘探對地震檢波器的要求
2.1 地震勘探的基本原理
地震勘探基本原理如圖1所示，激發之后地震波在遇到不同地層的分界面發生反射，設置在地面上的地震檢波器把振動信號轉換成電信號，電信號被地震數據采集系統檢測，進行數字化并記錄，通過分析地震數據就得到地震波運行的時間還有速度信息，進而得到地層分界面油氣資源的埋藏深度。
圖2為遙測地震油氣資源勘探中的慣性傳感器采集部分的結構，其采用24位的作為數據采集單元。
（1）信號只需要前一級的簡單模擬過濾器，采用24位A/D進行轉換，大大縮短模擬信號通道，有利于降低信號的失真度提高信噪比；
（2）對去假頻（即防混疊）濾波器大大簡化，提高濾波性能。
2.2 地震波的形成和衰減
將作業地層看成系統對待，震源激發出現的激發波形看成系統的輸入信號，那么傳輸到達地面的地震波為系統的輸出信號。輸出信號主要由輸入信號還有系統特性決定，即地震波波形為震源還有地層共同作用的產生的。地層對震波振幅、頻率特性產生影響主要有三種。
2.3 分辨率公式
通常垂直分辨率的極限約等于主波長的1/4。當前使用的近似的時間分辨率公式，也就是“時間厚度”：
其中，—層速度，—視波長，—可分辨厚度。
以上公式前提是地震子波為理想的Ricker子波。相關證明得到：上述分辨厚度下，子波的過零點出現互相重合情況，疊加的合成波形在兩個波峰位置產生波谷，波谷振幅為零，而且兩個波峰分開。實際上地震子波不可能產生嚴格意義零相位的，并且反褶積沒有將它其壓縮成正峰。
3.動圈式檢波器的討論
3.1 檢波器的動力學模型
檢波器的動力學模型如下圖，彈簧在檢波器外殼上進行固定，彈簧上懸掛質量體，當存在地震信號時，外殼和大地一起振動，質量體通過彈簧帶動做阻尼振動，力學方程如下：
3.2 噪聲
在所有噪聲源當中，一般環境噪聲幅度最大，如刮大風檢波器的噪聲輸出強度約20～80，小風達到為。安靜地區大地振動的速度噪聲峰峰值只，相應的噪聲電壓峰峰值。除了外界噪聲源，檢波器噪聲包括慣性體的布朗噪聲還有電阻熱噪聲。對于克量級的檢波器，大地振動噪聲高于布朗噪聲4-5倍，因此檢波器的布朗噪聲能夠忽略。電阻熱噪聲的噪聲密度計算方法如下：
k—玻爾茲曼常數；T—絕對溫度；R—線圈電阻值；檢波器；線圈電阻；計熱噪聲密度只有。
3.3 常用的檢波器組合方式
地震道通常是2-4個串檢波器串并聯，串并組合的方式及相關特點一般和石油勘探的目的相關。不同組合目的在于，利用有效波還有干擾波的不同，來干擾波進行抑制，并突出有效波。下表給出了不同檢波器組合的性能特點。不同的檢測波組合性能參數表如表1所示。
其中：n—檢波器的總個數；—并聯子串數；—子串檢波器個數；；—為串組合的增益；—阻抗比（串組合和單只檢波器的阻抗比值）；—為動態增量，在具體勘探當中，要按照油氣藏探區的干擾波類型還有其頻率特性以及勘探目的層深度和其它因素來對檢波器的組合方式進行設計，目的是找到適合此藏區的特定通頻帶的組合。具體的組合點數根據施工區的表層特點來決定，當表層干擾十分嚴重時，采用點數的數量比較大，例如沙漠區勘探組合點數一般大于30個。
3.4 諧波失真
[關鍵字]：三維地震 煤田 勘測
1.引言
中國煤礦采區地震勘探技術歷經將近 50 年的發展，出現了三次重大的技術飛躍，現已成為煤礦高效安全開采前構造勘探的首選技術，回顧煤礦采區地震勘探技術的發展歷程，預計三維多波地震勘探技術的發展成熟，有望成為煤礦采區地震勘探技術的第四次技術飛躍，這還有待于在現有三維地震勘探技術不斷發展完善的基礎上，以期早日得到實質性的突破。
2. 三維地震勘測的原理
2.1 三維地震勘測原理
三維地震采是用高密度的、各種形式的面積觀測系統，所以三維地震又叫面積勘探法。它是在二維地震勘測技術上發展而來的。與二維地震勘測相比，三維地震勘測獲得的信息量非常豐富，且地震剖面分辨率高。
2.1.1 面積測量系統反射波時距
根據物理地震學的原理，地震波從炮點激發后，將會以球面波的形式向下繼續傳播。根據惠更斯原理，波遇到反射界面后，可以把反射界面上每一點看做是一個新震源，每個質點都激發球面波向前傳播。對地面某個接收點 S 來說，它所接受的反射波，就是一系列來自反射界面的波的總和。
2.1.2 折曲測線觀測系統反射波時距
有的地區由于地表條件限制，為了完成地震勘探任務，往往把測線布置成折曲測
線、波狀測線及環行測線。這類測線的基礎是彎曲測線，時距方程為 ：
（2.1）
式中，V：介質速度；H：反射界面埋藏深度； ：地震波垂直反射時間；l：炮檢距。若已知激發點 和接收點S的平面坐標，則
（2.2）
（2.3）
其中， 表示激發點O的坐標， 表示接受點的坐標?？梢钥闯?，彎曲測線反射波時距曲線是一條與激發點和接收點的平面坐標有關的、復雜的空間曲線。但是，不管曲線多么復雜，只要能用數學公式模擬，就可通過解方程的方法把反射界面確定下來。
2.2 觀測系統設計原理
三維觀測系統主要有兩大類：線束狀觀測系統和面積觀測系統。
面積觀測系統：接收點以網格形式全區密集采樣分布，炮點是以較稀疏網格分布，或以相反的形式分布，它完全滿足 3D 對稱采樣的觀測系統，但缺點是費用太高，在實際生產中無法實現。線束型觀測系統：接收點以一定采樣間隔以一條或多條平行線的方式分布，激發點沿著炮線分布的觀測系統。
2.3 疊加原理
2.3.1 水平疊加剖面
在用多次覆蓋的方法采集得到的地震資料處理過程中，把共同反射點的許多道的記錄經動校正并疊加起來，以提高訊噪比，壓制干擾。用這種方法處理所得到的地震剖面叫水平疊加剖面。
水平疊加剖面是地震構造解釋的主要是時間剖面，同時又是地震地層解釋中應用最廣的資料。
2.3.2 傾斜界面偏移歸位的基本原理
首先，如圖1所示，自激自收得到的反射信息對應的反射點位置可能來自以 1/2Vt 為半徑，以自激自收點 O 為圓心的圓弧上的任一點。
根據上圖可知，如果只有一道自激自收記錄，而沒有其它的資料來配合，那么就無法確定反射點在地下的準確位置。事實上，可以用反向射線追蹤的方法來確定反射界面的位置。
3.總結
三維地震勘探是當今地震勘探的新領域和新技術，從設計、采集、處理到解釋，都需要認真地分析研究各個階段的主要矛盾，以科學、嚴謹的態度、務實的工作方法、保質保量地完成勘探地質任務才會取得好的地質效果。
參考文獻
[1]胡建強.市區內不規則三維地震勘探[J].勘探家，1999，3（1）：24～26.
【關鍵詞】反射波法；工程勘查；基本原理
1、淺層地質反射波法的基本原理
地震反射波法是基于反射波法中的最佳偏移距技術發展起來的一種常用淺地層勘探方法。這種方法可以利用多種波作為有效波來進行探測，也可以根據探測目的要求僅采用一種特定的波作為有效波。在這種方法中，每一測點的波形記錄都采用相同的偏移距激發和接收。在該偏移距處接收到的有效波具有較好的性噪比和分辨率，能夠反映出地質體沿垂直方向和水平方向的變化。
淺層地震反射波法是地震勘探方法中的一種。在地表向下激發地震波，當地震波向下傳播遇到彈性不同的分界面時，就會發生反射，地震勘探儀器記錄這些反射地震波。由于反射波在介質中傳播時，其傳播路徑、振動強度和波形將隨通過介質的結構和彈性性質的不同而變化，根據接收到的反射波旅行時間和速度資料，就能推斷解釋地層結構和地質構造的形態，而根據反射波的振幅、頻率、速度等參數，則可以推斷地層或巖石的性質，從而達到地震勘探的目的。
2、參數選擇的基本原則
2.1數據采集
淺層地震勘探根據不同的地質環境和勘探要求，使用時采用的方法不同，應用的效果取決于野外工作參數（采樣率、道間距、偏移距）的選擇，震源能量等。這些參數由野外試驗工作來選定。
1震源。在激發時，對震源一般有兩個要求：一是激發力要豎直向下；二是激發裝置或藥包與大地耦合要好。
2檢波器。接收設備（主要是檢波器）除接觸條件外，它的埋置盡量達到最佳的耦合，如果由于條件限制不能埋置在原設計點位時，沿測線方向位移1∕10道間距內或垂直于測線方向的1∕5道間距內。
3分辨率。為保證記錄有效信號不畸變，每個最短周期內至少要采集4個樣值，而且還要考慮記錄長度問題，因為不能選擇過高的采樣率，以免點數太多，出現儀器存儲容量不夠或增加不必要的勘探成本。
4濾波器。工程數字地震儀一般均設有低通、高通、帶通、全通等模擬濾波器。為提高地震記錄的信噪比，改善記錄頻譜中高、低頻能量的不平衡狀況，可根據實際干擾波調查的結果，選擇合適的濾波器，以壓制干擾。
5最佳接收段。為了有效地避開面波、聲波、直達波和折射波對反射波的干擾，可把接收地段選擇在盡可能不受或少受各種干擾波影響的地段，這種最佳接收地段又稱為"最佳時窗"。反射波振幅隨炮檢距的增大而減小，相位隨炮檢距的增大而基本保持不變。可見，最佳時窗的選取關鍵在于選取接收排列的兩個端點，即選擇偏移距和最大炮檢距。根據經驗確定，即最大炮檢距不應大于主要目的層埋深的1～1.5倍。
6道間距。道間距的選取總原則是經過處理后能在地震剖面的相鄰道上可靠地追蹤波的同一相位并且不出現空間假頻，根據采樣有：
式中，K*min為最短視波長；V*為波傳播的視速度；f*max為波的最高視主頻。
7偏移距。偏移距選擇由實驗決定。下面是試驗效果圖，分別記錄了0m、5m、10m偏移距的單炮記錄。從圖1中清晰發現0m偏移距的反射波的振幅和相位相比10m偏移距的效果差，受震源干擾大。綜合比較，10m偏移距的單炮記錄圖受干擾波影響較小，反射波同相軸清晰連續，因此，選用10m偏移距會有更好的探測效果。
圖1偏移距單炮記錄
8覆蓋次數。提高覆蓋次數能夠有效地提高記錄的信噪比，高對多次波的壓制能力，且對地震波的高頻成分影響不大，因此數據采集中，要全面考慮記錄的信噪比和勘探費用，在滿足具有較高記錄信噪比的條件下，應盡可能采用較低的覆蓋次數。
2.2數據處理
地震資料數字處理是指用計算機對采集的原始資料進行以壓制干擾、提高信噪比和分辨率、提取地震參數為目的的一整套處理方法和技術。它可為資料解釋提供反映地下結構和巖性等的地震剖面和參數，它主要包括數字濾波、速度分析、校正、疊加和偏移處理。
3、工程實例
3.1場區物理條件
某工程勘查的地質目的，是查明場區的第四系厚度及分層、場區的基巖起伏形態及風化程度、隱伏斷層走向及發育規模、不良工程地質現象等。
表1是各地層縱波的速度參數。由表1可見，各地層之間存在明顯的波阻抗差異和波速差異，可形成反射界面，具備了淺層地震反射的地球物理條件。
3.2野外數據采集及數據處理
本次施工采用48道工程地震儀，用固有頻率為40Hz的縱波檢波器。根據勘探任務和地形條件，依據參數選擇的基本原則，經過工區典型性試驗，本次淺層反射波法采用共深度點6次覆蓋觀測系統，單邊放炮方式。選擇的工作參數為：偏移距10m，道間距5m，以模擬濾波全通方式進行記錄，采樣率0.1 ms，記錄長度204.8ms。采用錘擊震源多次疊加的激發方式。工區測線布置，橫線六條，縱線六條，測線均勻布置在廠址區，并穿越重點工程部位。
3.3資料解釋
圖2是場區某測線的時間剖面，縱軸表示時間，橫軸表示CDP號。從剖面圖我們可以看出，反射層次齊全，同相軸連續，資料信噪比高，地層起伏變化清晰，剖面反映的地質現象是可信的。圖3是廠址某測線的成果剖面圖，縱軸表示高程，橫軸表示測線長度。結合物探資料可作如下推斷：1淺層覆蓋物：波速在400～700m∕s之間，主要為粘土層，厚度在10m左右；2波速在800～1500∕s之間，主要為卵石層，厚度在5m左右；3強風化層：波速在1600～2300m∕s之間，主要是泥巖，厚度2～4m左右；4中風化層：波速在2400～3200m∕s之間，主要是砂泥巖互層，厚度20m左右；5微風化層：波速3300～3800m∕s，屬于砂泥巖互層。
圖2 廠址某測線的時間剖面
圖3 廠址某測線的成果剖面
綜合其他測線結果，可以看出：1 基巖埋深約在15m左右；2縱向上分層較為清楚；3泥巖層中央有薄層砂巖，薄砂巖與泥巖層呈指狀交叉，有小透鏡狀的尖滅存在；4該場區不存在斷層以及其他不良地質現象。
4、結束語
通過該工程實例，選擇合理的工作參數，較準確地查明了第四系覆蓋物厚度、強風化層厚度以及是否存在隱伏斷層、不良工程地質等現象。
對于高分辨率勘探，一般精度要求較高，應盡量采用小道間距，小偏移距多次覆蓋次數觀測。在實際工作時，一定要根據當地的地質情況，通過典型性試驗來選擇參數；考慮到有些復雜的地質條件，比如地層起伏較大，上覆地層復雜時，則需要對多個地段做試驗分析。
參考文獻：
關鍵詞：工程物探；三維地震勘探；經濟效益
作者簡介：夏書兵(1976―)，男，江蘇省姜堰市人，河南省煤炭地質勘察研究院工程師。
中圖分類號：P65 文獻標識碼：A doi:10.3969/j.issn.1672-3309（s）.2012.02.37 文章編號：1672-3309（2012）02-88-02
引言
工程物探主要是對地表及地下100米左右的介質，通過相應的物理儀器和數字信號轉換，以數據的分析和處理為手段，全面掌握目標體的物理特性和狀態。一般情況下，工程物探主要以二維地震勘探為主，但其存在著地質信息假設過于苛刻等明顯缺陷，相比之下，三維地震勘探技術則有著數據完整、信息量豐富等優勢，因而在近些年來的勘探工作中得到了廣泛的應用。本文對三維地震勘探技術的發展進行系統梳理，總結實踐應用中的經驗教訓，為該技術的進一步發展和應用奠定基礎。
一、三維地震勘探技術及其基本原理
地震勘探通過人工方法（例如炸藥等）形成人工地震，并以科學儀器記錄震動詳情，從而估算地下構造的特點。三維地震勘探技術作為地震勘探的重要技術之一，是從二維地震勘探衍生而來，同時融合了物理、數學和計算機等的綜合性應用技術，其主要包括地震數據資料采集、地震數據處理以及地震資料解釋三個環節，各環節之間既相互聯系又相互獨立，從而構成了在計算機軟硬件支撐下的系統工程。
三維地震勘探技術的基本原理與二維地震勘探技術相似，主要是通過地面上各沿線的地震勘探施工，使人工產生的地震波在地下傳播，地面上的儀器開始同步記錄地震波的傳播和返回時間，再通過計算機進行數字信號處理得出目標物深度，綜合測線的觀察處理結果，從而得到直觀反映地下巖層分界面起伏變化的地震剖面圖。由于其勘探對象是地下半空間的三維地質體，因而在工程物探中具有顯著優勢，表現在：數據量相對豐富，包含了地震波的各種信息，有利于使用正反演技術以及巖性研究；數量完整性好，準確性較高，在通常地震波分辨率范圍內，可基本查明相對復雜的地質構造；充分發揮了高科技裝備的先進性能，有利于數據解釋的自動化及人機聯作的發展，可以大大減少人為因素的影響，具有較高的投入產出比。
二、三維地震勘探技術的國內外研究進展
三維地震勘探技術的優勢，引起了國內外學者的廣泛關注，促進了相關技術方法的快速發展。例如Andreas Cordsen[1]等學者，詳細闡述了三維地震觀測系統的設計以及施工要領，介紹了三維采集參數、三維觀測系統的類型，并對其優點和缺陷進行了對比。Vermeer[2]深入研究了正交塊狀三維觀測系統的地球物理參數配置，優化了MKB方法和LUG方法，減少了決策變量和約束條件。我國學者錢榮軍[3]等以目標層信息為出發點，通過對表層結構地球物理模型和地下結構地球物理模型的分析優化，設計了地震采集參數。尹成等利用帶約束條件的數學規劃模型計算目標函數，實現了線束狀三維觀測系統的優化。
總的來看，由于三維地震勘探技術所具有的低成本、高精度和短周期等優勢，使其在實踐中得到了普遍應用和快速的發展。受技術力量以及設備投入等因素的影響，國外不僅在三維地震勘探技術的研究方面具有較大優勢，而且在軟件設計方面也處于領先地位，例如，著名的綠山地震設計軟件、OMM軟件等，而我國近年來在觀測數據參數論證方面，雖然也取得了一定的成就，但在觀測系統優化設計方面，仍然尚需進一步的研究。
三、三維地震技術的經濟效益
三維地震技術的廣泛應用不僅提高了地質勘探的精準性，而且取得了令人矚目的經濟效益。
（一）有效促進了我國地質礦藏開采等行業的深入發展
我國地形多樣，地質狀況復雜，對地質的精確勘探造成了困擾。三維地震技術的應用，提高了查明細微地質問題的能力。通過該技術的運用，可以提高礦業開采的利用率，不少多年開采的老礦區通過三維勘探技術，甚至發現了新的資源，從而為行業的發展注入了新的活力。
（二）有效縮短工程周期
三維地震勘探技術具有高精度和高分辨率的特點，其探測結果能提供較為精準的地質構造信息，因此大大提高了鉆探成功率，有效縮短了工程周期。例如，在東濮地區的地質勘探過程中，通過三維地震技術的應用，勘測150km2地區的復雜地質問題僅需要原計劃的一半。因此，三維地震技術的運用加快了地質勘探與開發，有效降低了地質勘探費用，為煤炭、石油開采等行業的繁榮發展提供了堅實的工程技術基礎。
（三）三維地震技術有效降低了勘探成本
三維地震技術的不斷發展，使其在勘探精度與效率等工程效益方面不斷提高的同時，技術應用成本在不斷降低，為工程單位節省了大量資金。以單位勘探成本為例，二維測線單位成本為6200元/ km ，而采用三維測線，其成本則僅需810元/km，降低了7.5倍，而且勘探效果更加完美。因此，對該技術的采納與有效應用，極大減輕了相關企業單位的資金壓力，提高了經濟效益。
四、三維地震勘探在實踐中存在的主要問題及原因
（一）三維地震勘探實踐的局限性
三維地震勘探雖然在構造勘探方面有著其他勘探方法不可比擬的優勢，但在實踐中也存在種種局限。一方面，探測結果準確率有待提高。在大多數地震勘探任務中，一般要求其斷層落差為5m，平面位置誤差范圍是±15m。然而，調查顯示，既使在地質條件較好的華東地區，對落差區間5-10m之內的的斷層進行的探測，其準確率尚不及70%。另一方面，存在著地震信息的缺失，所觀測系統搜集到的信息難以有效顯示落差較小的斷層。同時，由于信息解釋的不準確，導致所勘探出的斷層位置與實際位置相比差距較大，這一點在斷層落差較大或傾斜角度較大的地層中表現的尤為明顯。另外，由于難以有效識別距離較近的斷層，經常會把兩條傾向相同的斷層解釋為一條大落差斷層，甚至也會將兩條角度完全相反的斷層解釋為一打小落差斷層或無斷層。這些情況的出現，嚴重影響了物探工作的科學性和可靠性。
（二）原因解析
三維地震勘探作為一種間接的勘探方法，除了技術上的局限之外，實際工作中的質量控制以及技術應用失當，是影響其準確性的重要因素，主要包括以下幾個方面：
1、野外勘探質量控制以及觀測系統設計缺陷。受當前排列分布面積大以及質量控制點較多等觀測方式的影響，觀測系統設計規范性較差，在客觀上增加了質量控制的難度。特別是頻頻照搬或套用既定的觀測系統，或是隨意進行野外變現，極易造成炮距分布不均勻以及系統復雜多變等問題，嚴重拖慢了數據分析速度，最終影響偏移效果。
2、技術應用與地質條件的匹配問題。我國大多數地區的激發條件復雜多變，但是地震成孔工具較少，由此街面的成孔激發問題使原始資料的信噪比較低，從單炮甲級率來看，其效果很不理想。其他技術應用方面，例如，縱、橫分辨率問題造成的構造遺漏、長波長靜校正方法不理想造成的假斷層探查結果、偏移成像問題等，都成為提高三維地震勘探效果的“攔路石”。
3、儀器設備的升級更新與實際應用未能做到協調一致。先進的儀器設備未必都能取得理想中的效果，例如，現在常用的集中邏控型數字地震儀，雖然其排列布置和處理技術更加合理、先進，理論性能得到了很大提升，但是由于很少考慮勘探過程中對可操作性以及可靠性等的實際需求，在應用中的效果卻不甚理想，有時勘查效果甚至不如舊式的16位A/D轉換遙測地震儀。
五、提高我國三維地震勘探經濟效益的對策
地震勘探技術已進入了成熟階段，短期內產生技術飛躍的條件尚不具備，因此，要提高三維地震勘探水平，就要拋棄“唯技術論”，以全新的視角和細致入微的工作來提升勘探水平。
（一）以體制創新為重點，全面提升勘探質量
技術趨同條件下，管理水平以及人員素質等非技術因素，成為提高三維地震勘探的突破口，而良好的工作體制是決定這一問題的關鍵。特別是強調實際工作中的權、責、利的辯證統一，就成為物探企業必須解決的重大現實問題，尤其是在物探這樣一個國有企業處于優勢地位的行業，更應該把體制創新作為重中之重，最大限度的實現“人盡其才、物盡其用”，為地震勘探工作創造堅實的制度環境。
（二）優化物探工作流程，對各環節進行嚴格的管控
三維地震勘探工作集數據收集、處理以及解釋為一體，因此，在實際工作中必須從成本控制、人員配備、人機優化組合等環節著手，重視施工人員培訓以及相關試驗和生產過程的流暢有序，做到工作管理的動態化和監管適時化，全面保障各項細則落到實處，從而實現質量控制與施工成本的平衡，在確保地震勘探效果的同時，實現經濟效益的提升。
（三）強化成熟技術的融合與集成研究
當前，三維地震勘探技術已相當成熟，各種儀器和軟件配備都已做到了系統化，要在技術層面上提升地震勘探效果，就必須走集成化的道路，尤其是做好三維地震技術中采集、處理和解釋三環節技術上的銜接和融合，形成實用的一體化技術，使各環節之間相互監管，實現立體化、綜合化和動態化的勘探能力，從而快速鎖定勘探目標，有效提高問題解決能力，全面提高勘探效益。
參考文獻：
[1] Andreas Cordsen, Johnw.peire.陸上三維地震勘探的設計和施工[M].石油物探地球物理勘探局出版，1996.
關鍵詞：礦井；物探技術；突水預測；礦井電磁法；礦井地震法
1 礦井電磁法
1.1 礦井直流電法
直流電法勘探是以煤、巖層的導電性差異為基礎，通過人工向地下供入穩定電流，觀測大地電流場的分布規律，從而確定巖、礦體物性（如貧、富水區域）的分布規律或地質構造特征。
礦井直流電法的特點：a）理論方法成熟，施工技術簡單，抗干擾；b）體積效應影響大，隨著勘探深度的增大，分辨率急劇下降；c）施工效率低，工作量大。礦井直流電法可用于探測巷道掘進工作面前方富水體范圍、劃分頂底板巖層貧富水區域、確定工作面回采時的易突水地段、評價工作面回采時的水害安全性等。主要應用于淺部（小余500米）的水文勘探工作，如：第四系含水層、覆蓋層厚度、斷層裂隙帶、巖溶、采空區等的勘查。
1.2 礦井瞬變電磁法
礦井瞬變電磁法是一種時間域的電磁探測方法。利用不接地回線向采掘空間周圍的煤巖體中發射一次電磁場，用線圈或接地電極觀測有該電磁場感應的地下渦流產生的二次電磁場的空和時間分布，來達到查明各種地質目標體的目的。
礦井瞬變電磁法的特點是：a）由于勘探環境限制，只能采用邊長小于3米的多匝小線框，工作效率高；b ）測量點距較密，降低體積效應的影響，提高國勘探分辯率；c）測量裝置距探測目標體較近，測量信號的信噪比較高；d）具有一定的方向性，可利用現有巷道對準所量信號有目標地質進行探測。該技術具有快速、便捷、對低阻含水體敏感、定向性好等優點，在煤礦防治水方面具有良好的應用前景。
1.3 地質雷達
地質雷達是利用高頻電磁波在巖體傳播中遇到地質界面產生反射有特性探測異常地質體的一種方法。地質雷達由發射部分和接受部分組成，其基本原理是：發射機通過九射天線發射中心頻率為12.5M至于1200M、脈沖寬度為0.1NS的脈沖電磁波訊號。當這一訊號在巖層中遇到探測目標時，會產生一個反射訊號。直達訊號和反射訊號通過接收天線輸入到接收機，放大后由示波器顯示出來。
1.4 無線電波透視技術
無線電波透視技術是根據地質體對電磁波有吸收能力不同進行探測的一種物探方法?？捎糜诓檎覕鄬?、無煤帶、煤層變薄帶、陷落柱、廢棄采空區、喀斯特等。無線電波透視法是利用探測目標與周圍介質之間的電性差異來研究確定目標置形態，大小及物性參數的一種礦井物探方法。因為電磁波在地下巖層中傳播時，由于各種巖、礦石電性的不同，它們地電磁波能量吸收不同，它們對電磁波能量吸收不同，低阻巖層對電磁波具有較強的吸收作用，當波前進方向遇到斷裂構造所出現的界面是，電磁波將在界面上產生反射和折射作用，造成能量的損耗。
1.5 礦井電剖面法
礦井電剖面法是通過觀測和分析煤層及其底板巖層橫向電性變化來確定和裂隙發育帶的位置。其特點是裝置形式多樣化，施工方法靈活，其中偶極剖面法分辨率相對最強。常用井下施工方法有復合對稱四極剖面法、多極距偶極剖面法、多極距三極剖面法。礦井電剖面法主要應用于探測煤層底板隱伏的斷層破碎帶、導水通道的位置。
1.6 礦井高密度電阻率法
高密度電阻率法是集電剖面和電測深于一體，采用高密度布點，進行二維地電斷面測量，提供的數據量大、信息多，并且觀測精度高、速度快、探測的深度也很靈活。高密度電阻率法的物理前提是地下介質間的導電性差異。
高密度電法具有以下優點：a）電阻布置一次性完成.不僅減少了因電極設置引起的故障和干擾，并且提高了效率；b能夠選用多種電極排列方式進行測量，可以獲得豐富的有關地電斷面的信息；c）野外數據采集實現了自動化和半自動化，提高了數據采集速度，避免了手工誤操作。
2 礦井地震法
2.1 地震槽波法
地震槽波法是利用槽波的反射或透射規律，探測層等到構造，了解煤層厚度變化的礦井物探方法。它是煤礦特有的，在煤層內進行地震探測的一種勘探方法，槽波勘探利用在煤層中產生、通脫煤層傳播，又在該煤層中接受的槽波，可以進行槽波投射和反射測量。常用井下施工方法有透射法和反射法。地震槽波法主要應用于探測工作面內斷層、陷落柱、沖刷帶、小褶曲等特征變化，評價煤厚變化、瓦斯富集等。該技術的缺點是必須在合適的地質條件下才能產生槽波，儀器相對較笨重。
地震槽波法適用的范圍如下：a）煤層厚度要大于0.5m；b）夾矸的厚度小于煤厚的30%，不影響槽波的傳播；c）斷層大小及產狀要求；反射法斷距要大于煤厚的20%，煤層面和斷層面之間的夾角要少于30°；透視法：斷距要小于煤厚，走向長度要在透視區內；探查距離：反射法：煤厚的100倍；透視法：煤厚的1000倍。
2.2 三維地震勘探
三維地震勘探技術是從二維地震勘探逐步發展起來的，是地球物理勘探中最重要的方法。先了解二維地震勘探的基本原理：在地面上布置一條條的測線，沿各條測線進行地震勘探施工，采集地下地層反射回地面的地震波信息，然后經過電子計算機處理得出一張張地震剖面圖。經過地質解釋的地震剖面圖就像從地面向下切了一刀，在二維空間上顯示地下的地質構造情況。同時幾十條相交的二維測線共同使用，即可編制出地下某地質時期沉積前地表的起伏情況。三維地震勘探的理論與工作流程和二維地震勘探大體相似。
2.3 瑞利波勘探
瑞利波勘探是一種新的淺層地震勘探手段，是基于不同震波頻率的瑞利波沿深度方向衰減的差異，通過測量不同頻率成分（反映不同深度）瑞利波的傳播速度，可探測不同深度巖、煤層界面、斷層、陷落柱、巖漿巖侵入體、巖溶、老窯采空區等地質異常體。探測構造位置誤差小于5%。
2.4 聲波勘探
聲波勘探原理是在地表以人工方法激發地震波，在向地下傳播時，遇有介質性不同的巖層分界面，地震波將發生反射與折射，在地表或井中檢波器接收這種地震波。收到的地震波信號與震源特性、檢波點的位置、地震波經過的地下巖層的性質和結構有關。通過對地震波記錄進行處理和解釋，可以推斷地下巖層的性質和形態。
3 結束語
目前，礦井物探方法較多，各種方法都取得了一定的成果，有的方法已推廣應用，但許多方法都不夠完善，有待進一步研究提高。礦井物探技術未來的發展取決于引入新理論、新方法和廣泛應用高新技術?？傊?，所有地質探測問題都需要地質、物探、水文、鉆探等方法配合應用，綜合解釋，才能更加準確有效地查找出異常體，從而起到預測預報突水的作用，為礦井安全生產提供技術支撐和重要保障。
參考文獻
[1]劉志新，岳建華，劉仰光.礦井物探技術在突水預測中的應用[J].工程地球物理學報，2007.
[2]馬志飛，王祖平，劉鴻福.應用綜合物探方法探測煤礦采空區[J].四川地質學報，2009.
[3]段建華.綜合物探技術在礦井防治水中的應用[J].華北科技學院學報，2009.
【關鍵詞】淺層地震；折射波法；高密度電法；隧道勘察；斷層；圍巖類別；紫之隧道
隨著社會經濟的進步，國家對交通基礎設施建設越來越重視，公路網絡完善的須要，也促進了道路交通建設飛速發展。
隧道在道路交通建設中是必須可少的。在隧道初步設計和施工設計階段，通常需要查明第四紀覆蓋層厚度、下伏基巖面埋深及其界面的起伏形態、各巖土層的分布特征及其性質、縱波波速等地球物理參數；同時查明隱伏構造、巖溶等不良地質體的位置、規模、性質、特征，為設計提供可靠的地質依據及地球物理參數。
能解決此問題的地球物理方法較多，如地震折射波法、地震反射波法、直流電測深法、聯合剖面法、高密度電法和大地電磁測深法等。但受勘探成本、工期以及隧道地形條件限制，隧道勘探中一般采用地震折射波法和高密度電法。
1 方法原理
1.1 地震折射波法
地震勘探是通過人工激發的地震波向下傳播，當遇到波阻抗差異較明顯的分層界面，即下層介質的波速大于上層介質且入射角大于折射臨界角的時候，地震波會在層界面上產生折射，利用地震儀接收折射波，分析折射波在介質中的傳播路徑、傳播速度，進而推測地下地質體分布情況。通過分析處理軟件，提取折射波初至時間可以求得下層介質的埋藏深度和各層介質的縱波速度。數據處理方法一般有：t0差數時距曲線法（t0法）、表層剝去法和哈萊斯法。其中以t0差數時距曲線法具有簡便快速、對埋深和曲率有較大的適應性等成為較為常用的折射波處理方法之一。
1.2 高密度電法
1 高密度電法的基本原理
1.1 高密度電法的工作原理
高密度電法的基本工作原理與常規電阻率法大體相同。它是以巖土體的電性差異為基礎的一種電探方法，根據在施加電場作用下地中傳導電流的分布規律，推斷地下具有不同電阻率的地質體、構造的賦存情況。高密度電法的物理前提是地下介質間的導電性差異。通過A、B電極向地下供電流I，然后在M、N極間測量電位差ΔV，從而可求得該點（M、N之間）的視電阻率值ρs=KΔV/I。根據實測的視電阻率剖面，進行計算、分析、反演，便可獲得地下地層中的電阻率分布情況，從而可以劃分地層，推斷地質構造產狀等。
2 應用實例
3 結論
高密度電法雖能夠直觀地反映地下電性異常體的形態，可以定性的確定低阻帶、斷層的位置，但所得到的電阻率等值線圖反映的是巖土體的界面形態，對界面深度的解釋僅屬于定性結論，在地形特別負責的地區，不能準確地確定埋深；而地震折射波法能夠較為準確地確定基巖上覆蓋層（或低速層）厚度與縱波速度，能夠勘察地下構造情況。
綜合兩種地球物理方法由于從不同的物性差異上給出同一地質本質的不同現象，有效的查明覆蓋層厚度、斷層及破碎帶的分布，取長補短，使解釋的可靠性得到大大的提高，綜合彌補一種方法解釋的缺陷，提高解釋的精度。因此這兩種方法是有效的。
物探工作本身具有多解性，只有掌握了更加多的邊界條件，才能得出更客觀的推斷結論，建議結合探槽、鉆孔等工程地質勘察方法綜合分析驗證，提高物探解釋的精度和可靠性。
參考文獻：
[1] 地震折射波法和高密度電法在隧道勘察中的應用，曾國等，物探與化探，2009.10，33-5；
