浅剖和多道地震可以一起做么的简单介绍

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• 1、　活动断裂的浅层人工地震勘查
• 2、地震反射时间剖面的对比
• 3、　地震勘探

　活动断裂的浅层人工地震勘查

在许多第四系覆盖或受人文活动影响较大的地区，特别是杭州、宁波、温州、湖州等城市周边地区，地表往往难以观察到断裂活动的迹象，与断裂有关的遥感信息也不明显。对于查明这些地区的断裂活动情况，浅层人工地震勘查是一种有效的技术方法。为此，针对一些重要工程建设的需要，在遥感信息解译和野外研究的基础上开展了浅层人工地震勘查。下面给出几个具体的应用实例。

（1）萧山-球川大断裂。这是本次卫星遥感断裂解译所确认的一条重要断裂（带）。该断裂带走向NE，由多条长约50～80km的断裂呈斜列或平行断续分布组成，在浙江境内延伸总长度大于350km。断裂分布位置与前人的结论基本一致，但是在杭嘉湖地区由于受第四系覆盖及人文活动的影响，地表难以看到明显的与断裂相关的遥感影像信息，而区域航磁异常、自由空间重力场及现代地震记录均显示该断裂继续延伸至这一地区。为进一步查明断裂在这些地区的活动情况，在萧山农场及海宁盐官镇西分别进行了二维及三维浅层人地震探查。在杭州市近郊萧山农场进行的浅层人工地震结果（图7.12）表明，在宽约2.5km的范围内，发育有多条断层。这些断层倾角陡竖，断错埋深75～80m的基岩面和上覆中更新统（Q2）地层，断至地表下45m左右的上更新统上部地层（

），从而证实了萧山-球川断裂（带）在晚更新世（Q3）晚期在该地区曾活动过，并具有正断层性质。在位于“临浦-海盐隆起带”隆起轴部的海宁盐官镇西进行的三维地震勘探试验（图7.13）亦表明断裂断错了深80m左右的第四系地层。对断错和未断错的第四系地层样品的热释光测年数据进一步指示该断裂的最新活动年代为晚更新世（见表7.3）。

图7.12　萧山钱江农场附近浅层人工地震CDP叠加剖面和地质解释剖面

图7.13　海宁盐官镇西三维地震勘探基岩顶面等深线图等深线数值　单位：m

表7.3　浙江省主要活动断裂热释光年龄测定结果

注：热释光年龄测定在中国地震局地壳应力研究所热释光实验室进行。

（2）北西走向的孝丰-三门湾断裂。该断裂由多条30～50km断层断续组成，从杭州市区西南的钱塘江直角转折段和萧山元宝沙一带通过，是杭嘉湖平原与浙西南山区的分界，在地貌上断层带使富春江河道发生直角转折成反“之”字形，并控制了支流浦阳江河道分布。在萧山元宝沙的浅层人工地震勘查剖面及其地质解释结果如图7.14所示，断裂面倾向北东，北东盘逆冲于南西盘之上，断层断距最大处可达17m左右。断层经历了先正断后逆冲的运动过程，断层断错埋深60m左右的基岩面，断层顶面影响到埋深40m左右的上更新统（Q3）卵石层，表明断层最新活动年代为晚更新世（Q3）早期。

图7.14　萧山元宝沙附近浅层人工地震CDP叠加剖面和地质解释剖面

（3）庆元（鹤溪）-丽水-奉化断裂（带）。这是浙江境内NE向线性影像构造形迹最为清晰的一条断裂（带）。在卫星遥感影像图上，该断裂由北向南依次表现为中新生代断陷盆地边缘界线、不同地貌单元分界线、绢云母化带、片理化带。宁波盆地、天台盆地分列在该断裂东西两侧。前人研究表明，庆元（鹤溪）-丽水-奉化断裂在宁波—北仑港一带，自中新生代以来一直表现为张—张扭—压—右行压扭活动性质。由于该断裂在宁波大碶盆地—北仑港一带被第四系所覆盖，还缺乏有关断裂性质及活动时间的直接证据。

为此，在宁波北仑进行了浅层人工地震探查（图7.15），其结果提供了庆元（鹤溪）-丽水-奉化断裂（带）在宁波大碶盆地—北仑港这一段第四纪晚更新世以来活动的证据。图7.15显示该测线处共有6个断面，4个断面向西倾，倾角约60°～750，属逆断裂性质，其余2个断面近于直立。断错了上更新统海相砾石及砂质沉积层，断面顶点埋深约36～63m。在宁波大碶盆地边缘断裂带中采集的断层泥的热释光年龄测定结果也表明，该断裂（带）的最新活动年龄为（95.60±7.54）ka前（表7.3）。

图7.15　宁波北仑港附近浅层人工地震CDP叠加剖面和地质解释剖面

地震反射时间剖面的对比

时间剖面的对比是反射地震波资料构造解释中一项最重要的基础工作。对比的正确与否直接关系到整个地震解释工作的质量。对比的错误会造成工作的反复，甚至带来生产上的巨大损失。

（一）对比的基本概念

时间剖面的对比就是在地震反射时间剖面上，根据反射波的运动学和动力学的特征来识别和追踪同一反射界面反射波的过程。它实际上包括两方面的工作，一是在某条剖面上根据相邻接收点反射波的某些特点来对比同一界面反射波，一般叫做波的对比；另一个工作是在相邻多条地震剖面上追踪同一界面的反射波，称为时间剖面的对比。在时间剖面上对比反射波，严格地说应该对比反射波的初至。但是，由于反射波是在各种干扰背景下记录下来的，其初至很难辨认。为了便于对比，总是利用剖面上比较明显的波形上的极值点（波峰或波谷）依次对比同相位。所以波的对比又称为波的相位对比或称同相轴对比。同相轴是指地震剖面上同一界面反射波组相同相位的连线。

尽管进行了一系列精细的处理，时间剖面上的反射波仍处于复杂的干扰背景之中。在这一背景下正确地进行波的对比不是一件容易的事。一般而言，同一界面的埋藏深度、产状、上覆及下伏地层的岩性和覆盖层的地质情况沿水平方向一般是渐变的（发生断层等现象的地方除外），即在一定的范围内变化不大，来自同一界面的反射波直接受该界面上述地质因素的影响，故在一定的范围内具有相对的稳定性。在地震勘探中，地面上相邻接收点之间的距离相对而言是十分小的。因此，相邻接收点接收到的同一界面反射波应当具有相似的特征。这就是能够在时间剖面上对比同一界面反射波的理论依据，可以总结出一些对比的原则。

（二）时间剖面对比的三条基本原则

时间剖面对比的三条基本原则即波对比的三个标志，包括运动学特征和动力学特征两个方面的利用。

1.强振幅

反射波具有一定的能量，经采集和处理中一系列提高信噪比的措施后，反射波的能量一般比干扰背景强得多。在波形时间剖面上表现为振幅增强，而在变面积时间剖面上表现为梯形黑斑面积明显增大。这是反射波动力学主要特征之一，是在时间剖面的干扰背景上识别反射波的一个重要标志。

另外，同一界面反射波的振幅强度（能量）沿测线一般是稳定的或渐变的。利用振幅强度是否发生异常变化也可区分反射波和干扰波。当然，实际对比时应特别小心，因为反射波振幅强度的突变也是判断地下地质因素变化（如断层的出现）的重要标志之一。

2.波形相似

地面上相邻接收点接收到的同一界面反射波因传播路径相近，传播过程中受到地层改造作用的差异较小，故波形相似。这种波形相似的特征在波形时间剖面上的反映是视周期、相位个数以及各相位之间的强弱关系（各极值间振幅比）相似，在变面积时间剖面上的反映是梯形黑斑面积大小和形状、黑斑个数及相邻黑斑之间的时差相似。

3.同相性

同一界面的反射波到达相距很近的相邻检波点的路径是相近的，故不仅相邻道波形相似，且相邻道上波相同相位的记录时间应当十分接近，这就是同相性。因为相邻道上同一界面反射波的相同相位具有同相性，故在时间剖面上这些波可以有规律地互相套叠或排列起来，连接相同相位的同相轴应是一条圆滑的曲线或直线且具有一定的长度，同一界面反射波不同相位的同相轴也应彼此平行。

依据上述三条基本原则就可以在时间剖面上对比、追踪各界面的反射波。实际上，前面谈到的无法对比波的初至而对比波峰或波谷等极值点正是自觉地应用了上述原则。不过，应该注意，地质情况是千变万化的，上述原则仅是从不同侧面反映了同一界面反射波的不同特征，这些特征往往随地层岩性的变化、激发和接收条件等的变化而变化；且有些变化是地质因素引起，有些变化却是人为因素造成的，实际情况非常复杂。因此，在对比中要综合考虑，尽量排除各种人为因素的影响，注意各方面的相互关系，充分利用对地下地质情况的预先了解，以保证得到正确的对比结果。在实际对比时还需利用一些行之有效的方法。

（三）时间剖面对比的实际方法

实际工作中，根据上述三原则，经常采用如下对比方法。

1.统观全局，心中有数

对比工作开始之前，首先要收集和分析工区的地质、测井及其他物探资料，如工区内区域构造类型、断层类型等，了解采集和处理的方法及因素，做到心中有数。

2.从主测线开始对比

在一个工区有多条地震剖面，应先从主测线开始对比工作，然后从主测线的反射层引申到其他测线上去。所谓主测线是指垂直构造走向，横穿主要构造，并且信噪比高、反射同相轴连续性好的测线，它还应有一定的长度，最好能经过钻探井位。

3.重点对比标准层

对某条测线而言，可能有几个反射层，应重点对比标准层。所谓标准层是指具有较强振幅、同相轴连续性好、可在整个工区内追踪的目的反射层。它往往是主要的地层或岩性分界面，与生油层或储集层有一定的关系，或本身就为生、储油层。对选出的对比层位，可由浅至深依次编号。层位代号通常表示为“Tx”形式，字母“T”代表反射波，下标“x”代表具体层位编号，可用数字或字母表示，如T1、T2、T3……

4.相位对比

一个反射界面在地震剖面上往往包含有几个强度不等的同相轴，选其中振幅最强、连续性最好的某个同相轴进行追踪，这叫做强相位对比。有时反射层无明显的强相位，可对比反射波的全部或多个相位，这称为多相位对比。

5.波组和波系对比

波组是指由三四个数目不等的同相轴组合在一起形成的，或指比较靠近的若干个界面所产生的反射波组合。由两个或两个以上波组所组成的反射波系列，称为波系。利用这些组合关系进行波的对比，可以更全面考虑反射层之间的关系。因为从地质观点来说，相邻地层界面的厚度间隔、几何形态是有一定联系的，沿横向变化是渐变的，反映在时间剖面上反射波在时间间隔、波形特征等方面也是有一定规律的。有时在剖面的某段长度内，因某种原因（如岩性横向变化）有的同相轴质量较差（振幅弱、连续性差），我们可以根据反射波在剖面上相互之间总的趋势，是等时间间隔的，还是逐渐减小、增大的，以好的反射波组来控制不好的反射波组，进行连续追踪。

6.测线间的闭合对比（剖面的闭合）

剖面闭合对比追踪反射波是保证对比工作正确的可靠方法。在水平叠加时间剖面上，在测线交点处同一界面反射波的回声时间应相等，当闭合圈中有断层时，应把断距考虑在内，一般闭合差不能超过半个相位。如果超过这个规定，就意味着对比追踪的不是反射波的同一相位，出现所谓“串层”现象。

造成不闭合的原因可能有三个方面，一是对比工作本身有错误，出现“串层”，造成断层两侧反射层或一条测线内不同地段的反射层不统一；二是原始资料有问题，如测线桩号有误，测线交点桩号不准确等；三是各测线施工时间不同、采集和处理因素不一致，使新老资料反射层不闭合。出现不闭合时，首先应检查和消除人为的错误因素，然后再分析其他原因，尽量减小闭合差。只有闭合后才能绘制构造图，否则无法保证构造图的精度，甚至出现假象。

7.利用偏移剖面进行对比

当地质构造比较复杂时，在水平叠加时间剖面上同相轴形态会比较复杂，这时可利用叠加偏移剖面来帮助进行对比工作。但剖面间的闭合不能用二维偏移面，因为对于沿地层倾向的剖面，反射波可以归位，而对于沿地层走向的水平时间剖面，倾角为零，偏移后反射波位置没有变化，这样在测线交点处反射层就不能闭合。只有利用三维地震资料，才能使其闭合。

8.剖面间的对比

在对时间剖面进行了初步对比后，可以把沿地层倾向或走向的各个剖面按次序排列起来，纵观各反射波的特征及其变化，借以了解地质构造、断裂在横向上、纵向上的变化，这有助于对剖面做地质解释和做构造图等工作。

9.要遵循先简单后复杂的原则

可以先对比浅层反射波，后对比中深层反射波。一般来说，浅层构造简单，在地震剖面上也有此特点。中深层由于地质构造较复杂，剖面上反射波的对比也就变得比较困难。

10.先对比反射波

后对比特殊波（绕射波、断面波、回转波等）。

　地震勘探

地震方法是目前我国用于水工环地质调查的主要物探方法。它通过研究人工激发和接收的地震波的运动学和动力学特征来调查地质问题。地震勘探的方法有近十种，以下仅对主要的方法——反射地震、折射地震、横波勘查、面波勘查、三维地震予以介绍。

一、反射地震

目前，反射地震是浅层勘查中得到最多应用的地震方法。虽然80年代它才在水工环地质调查中得到应用，但是在90年代初却已经形成比较完整的浅层反射地震技术系列。

1.资料采集技术的改进

（1）地震共中心点迭加（CMP）的野外资料采集中，需要大量的劳力埋置检波器。为了提高效率，降低成本，国外研究出了一种陆地检波器拖缆，使用万向接头，可以自动确定方向。在瑞士两个试验场地的应用成果说明，该设备在技术上解决了检波器与大地间的耦合问题，只二、三人作业，即可完成过去10余人的工作，并且能取得与原来一样好的效果。

（2）最佳资料观测时窗的重新提出。1984年Hunter等提出的最佳资料观测时窗（OWT）技术，要求在选择炮检距、高通滤波器、检波器及震源时，应特别注重主要目标反射波的探测。该技术在促进当时反射地震的发展中起到了重要作用。在反射地震仪器、处理设备及技术均得到长足发展的今天，一些适合浅层地震工作的场地仍可以利用这种简单的方法来取得很好的浅层地质构造信息（当然，对目前应用OWT的技术背景已作了较大的改进），这样可以节省一笔可观的费用。为了引起地震工作者对OWT技术的重视，R.J.Whiteley等最近发表了1985～1986年期间，在评价曼谷周围地面沉降问题中，OWT所作出的重大贡献；重温它在评价世界上许多大城市面临的地面沉降问题中可以发挥的作用。

2.具有指导意义的震源试验成果

震源的选择对取得良好的浅层反射勘查成果非常关键。这是一个既重要而又往往被忽视的问题。为了给浅层地震勘查提供可选择震源的基本资料，多年来美国勘探地球物理学家协会（SEG）等机构相继组织了用多种震源在不同类型地质条件下的大量现场对比试验。这类试验的技术含量高，费用昂贵。专家们根据选择最佳震源的基本条件对试验成果作了评价。对今后地震实际工作具有重要指导意义的试验有：

（1）在1986年新泽西州、1988年加利福尼亚州和1991年休斯敦的试验中，分别用多种震源做了对比试验。Richard D Miller等对以上三次试验成果作了简单的概括（表20-1）。

表20-1　1986新泽西州、1988加利福尼亚州和1991年得克萨斯州试验对比

（2）在前三次试验成果的基础上，1993年11月在美国田纳西州橡树林保留地作的震源试验与前几次的试验不同。本次试验用了脉冲和振动两类震源，探测目标深度比原来大，在不同的地质环境下试验。试验资料提供了125个点的CMP和垂直地震剖面的噪声测试资料，包括35种振动震源和4种脉冲震源。将频谱白化法用于资料处理后，IVI Mini-vib震源能提供最佳的图像，反射波连续、清晰；不用白化法处理，IVI Minivib和Bison弹性震源取得的资料比较一致。

（3）用于高分辨率勘查的轻便振动系统。针对浅层工程物探中探地雷达深度达不到，而一般地震方法又觉得太浅的目标，最近推出了一种轻便、高分辨纵波电磁地震波振动系统。只需对系统产生的电磁信号作简单的调剂，就可以单独地控制穿透深度和分辨率。提供的代表不同地质、场地条件和探测目标的七组试验成果指出：①在有利条件下，目标埋深为10～30m时，最高分辨率可达到20cm；②在城市沥青环境中，很容易激发出高频能量；③对埋在松软土0.5～5m深的很小且离得很近的物体，在频率大于300Hz的情况下，探测到了明显的反射同相轴。

3.资料处理及解释方法研究

（1）将石油反射地震资料处理技术应用到浅震资料时，有许多问题需要研究。国内、外对这些问题做了比较深入探讨。如Linus Pasasa等已成功地将基尔霍夫深度偏移预迭加用于从德国一废物场地采集的浅层地震资料的处理。它简化了传统CMP的处理程序，只需对速度-深度模型作出评估和深度偏移预迭加，而不需要区分炮点资料中的反射波和折射波。用该种方法处理的资料在分辨率和信/噪比方面有了很大的提高。

（2）采集浅层反射资料时，需要利用高频率和宽频带。但这样做会给后续工作带来麻烦，如地滚波的空间假频；错误地将处理后的空气波及空气耦合波当做反射波来解释；在CMP剖面上将折射波解释为反射波以及处理中带来的一些人为现象。Don W.Steeples等在浅层地震反射勘探的陷井研究中，对识别、回避或消除这些干扰作了详细的研究。

4.仪器发展总趋势

80年代，发达国家浅层地震仪器的道数只有24道或更少；仪器动态范围通常为60dB或更小；另外，只能同时对一、二组同相轴成像，只记录单分量信息，并且通常只能用一种方式分析纵波。目前，仪器有了较大地发展，利用96dB、48道（或更多）地震仪器的大学、研究试验室和承包商的数量正在一天天地增多。在不久的将来可能利用三分量设备记录三维信息，并且可以同时分析超过一种地震方式信息。

国内仪器的发展现状同国外80年代末90年代初基本相同。国内正在开展一种地震仪器的综合技术服务，意在利用浮点模块将过去的多种国外及国内生产的定点地震仪作技术升级和功能增强，并将12道仪器扩展为24道。在80～90年代，国内曾引进一批国外的先进仪器；但是至今，96dB及48道的仪器在国内还未得到应用。

5.应用领域拓宽

近年来，反射地震方法的传统应用领域在不断扩大，探测的目标也越来越复杂。国内外在探测第四系厚度和基岩起伏、含水层和古河道，断层、裂隙带等地下构造，滑坡及落水洞，以及地表沉降等方面已经取得了丰富的经验。考虑到已有许多关于传统应用领域的资料可供参考，所以这里只对有代表性的新应用领域作一简单介绍。

（1）为水资源管理提供资料。美国西雅图北皮吉特湾内一个小岛（特别是沿海地区）的人口迅速增长，水资源的数量和质量成了阻碍这种发展的最重要因素。科学的水资源管理方法取决于预测地下水准确模型的开发。而准确的模型则在很大程度上有赖于对地下水系统的几何形状的恰当评价。为了给该岛复杂地下水环境的管理模型提供资料，John H.Bradford等利用浅层地震反射剖面对该岛温带冰川沉积层中的浅部含水层做了调查。用迭代倾斜时差（DMO）速度分析对取得资料的速度结构作了分析，最终得到了一张质量得到很大改善的迭后深度偏移剖面。该试验说明，即使在复杂环境条件下，也可以利用反射地震为水资源管理提供有用的资料。

（2）潜水面及饱和度与反射图像之间的关系的应用试验。精细的研究成果已经指出，潜水面并不是一个简单的地震界面，而是在非封闭含水层条件下的地下水带与毛细带的分界面。为了更好地了解水文地质意义上的潜水面和它的地震图像之间以及在不同湿度条件下地下界面与排水间的关系，Ram Bachrach等在海岸沙滩上利用高分辨率地震作了试验。试验结果指出，①可以对2m深左右的浅部潜水层反射面成像；②该反射面与水文地质上确定的潜水面不一致，地震波只对部分饱和也就是说仅对地层中过去的水流敏感；③可以直接利用孔隙沙内的地震速度反演饱和度。以上这些结果对利用浅震监测地下水力学动态很重要。比如在抽水期间如果需要监测潜水面变化时，地震响应将只受饱和带剖面而不受潜水面本身的控制。这一结论与Birkelo等在一次用高分辨地震监测抽水试验中的成果一致。在那次试验中发现潜水位的地震图像与上层滞水的水位系统及饱和带顶部相一致。另外，反射地震对饱和带成像的能力，对确定地下非均匀体的位置也很有用处。

（3）提供研究古气象的资料。近年来，充填更新世冰川构造的沉积物对研究古气候已经越来越重要。在较小、封闭、盆状（或似碗状）构造中的沉积旋回能为研究古气候的变化提供有用的资料。1996年在德国北部Tostedt附近的这类构造上做了二维高分辨率浅层反射地震勘查。Tostedt构造内，30、40和50m深度的反射波与魏克塞尔冰期的三组间冰段之间的相关性很好，由弱反射波确定了该构造的底部（最大深度为70m）。发现Tosedt构造被埋在一个比它大许多、从前未预计到的具有相同形状的凹陷内。高振幅反射波确定了该凹陷的底部边界（深130m）。反射地震勘查资料确定了两个似碗状构造完整的冰川成因。

二、折射地震

折射地震是最早用于水工环地质调查的地震方法。由于野外施工需要大排列和强震源以及自身的灵敏度和分辨率不高等技术缺点，其应用的主导地位已逐渐被反射地震法取代。目前，对传统方法的改革和创新虽然不十分活跃，但也有了一些起色。折射地震仍不失为一种主要的物探方法（特别是在工程地质领域）。

（1）传统应用领域包括重大项目选址（调查第四系厚度、基岩起伏、地下构造、岩土力学参数及岩性结构等），探测地下水位，为反射地震的静校正提供速度等。

（2）在某些特殊地质条件下的新应用。当前，水工环地质的一些调查中，需要了解一二十米范围内目标的准确深度和几何形状。但是，在这样的深度内，①电法的分辨率一般达不到要求；②如果场地内存在良性导电材料，因雷达波的能量被大量吸收，使探地雷达的穿透能力达不到应有的深度；③当场地材料对反射地震高频信号具有强散射和滞弹性影响时，反射法赖以对目标准确成像的高频能量被大量吸收；再则，在10～15m目标反射波的时间（50ms）内，振源产生的噪音将构成对反射波的严重干扰；这样将使反射法的应用受到严格的限制。在上述情况下，折射地震能提供比其它物探方法分辨率更高的资料。已将折射地震用于瑞士北部这类与处置场地有关的调查，并且取得了良好的效果。

（3）与其他地震方法组合应用。折射方法的优点是能提供较准确的地震波速度资料，但是不能提供地质构造的准确信息；而反射地震则能提供地质构造的详细信息。在目前的浅层调查中，出现一种将折射地震和反射地震结合起来使用的趋势。比如，虽然100～150ms是浅层的重点探测目标，但迭加的反射资料却往往在这段时间内得不到良好的效果；而由折射炮点道集中的波场推出的速度模型却能提供浅层构造的地层横向变化信息。这些速度模型可用于：①在不能可靠描绘反射波双曲线为迭加处理提供速度资料时，提供迭加所需的速度；②炮检距不大使反射双曲线的正常时差校正量较小时，提供层速度资料。已将从得克萨斯和新墨西哥州采集的浅层反射资料用折射模型提供的速度处理，处理后的资料及其解释成果的质量得到了提高。

（4）一种解决折射地震盲区的新方法的应用。折射地震探查中的盲区问题一直困扰着地震工作者。历史上有不少的学者曾提出过一些解决办法，但这些方法在实际应用中都要受到一定的限制。结合一个金矿折射地震勘查中遇到的盲区问题，在Redprit提出的确定盲区最大厚度的基础上，地震工作者利用常规时距曲线的解释厚度和最大盲区厚度的差来表示盲层之上的尾矿的真实厚度。该成果资料与场地钻孔资料取得了一致。

三、横波反射法

横波是一种质点振动与波传播方向垂直的地震波。在横波勘查中，一般利用方向性振源激发地震波。在国外虽然有一些关于利用反射横波勘查的报导，但由于实际工作中很难将反射波从乐夫波（一种面波，在地震记录上的到达时间与横波相同）中分离出来，这成了反射横波法发展的致命弱点。不过，Bradiey J.Carr等人的新见解或许能给横波应用带来希望。他们在冰碛物的横波研究实例中，利用单个振电雷管激发出可供地震仪检测的横波；并且在地震记录中能将横波从面波中辨认出来。通过同一测线纵、横波实测资料的对比，发现横波CDP资料的垂直分辨率为1.5m，横波垂直剖面法（VSP）的分辨率为0.75m；即使这样，横波CDP的垂直分辨率也比纵波的（2.6m）高。他们得出结论，横波反射不但可用于非固结地质材料的调查，而且还能提供与场地冰碛物单元有关的构造关系的信息。

四、瑞利波勘查

瑞利波是沿地面传播的地震波，是面波中的一种。利用瑞利波勘查只有十多年的历史。瑞利波勘查方法可分为稳态法和瞬态法两种。美国最先提出瞬态模式的瑞利波勘查，但是未付诸实施。日本提出了稳态模式勘查，并与中国分头研制成功稳态仪器并付诸实施。在稳态瑞利波的研究方面，中国发展了多道仪器和井下防爆仪器，使瑞利波勘查在独头巷道的超前勘查中发挥了重要作用。通过理论和试验两方面的研究，在资料采集、处理和解释方面都取得了显著进展。这些进展包括：发现“拐点”和“之字型”异常为D-Vr曲线上地层界面的两种基本异常形态；根据单条曲线的形态，可以确定洞穴、裂隙、松软等地质异常的基本类型；获得了深达一二百米以上的实测资料。稳态瑞利波法已经成功地应用到许多大中小工程项目之中，解决了一些复杂的工程地质问题。在勘探深度、解释精度和空洞判断准确率方面都达到了较高水平。

瞬态瑞利波法是一种近年来才用于实际勘查的比较新的物探方法。它用人工震源产生所需频率范围的瞬态激励，通过测量不同频率瑞利波的传播速度来探测不同深度（几十米以内）的岩土介质性质，进而推测岩石分层、断层、岩溶、洞穴等。该方法具有设备轻便、施工灵活、资料直观、精度高、受干扰小等特点。目前，在地基覆盖层、防空洞、路面厚度、煤矿井下掘进超前、巷底层间距、顶煤厚度及巷道的探测中，均取得了较好的地质效果，证明了瞬态瑞利波法具有较高的实用价值和良好的应用前景。

在瑞利波勘查的研究中，李锦飞（1998）提出了多分量瑞利波勘查的技术思想和方法，并研制成功专用防爆型多分量瑞利波勘探仪器。通过用极化分析方法对瑞利波记录的多分量信号的研究，提出了用极化滤波提取有效瑞利波的方法，该方法在煤矿井下以及地面实际应用表明，与单分量法比较，多分量瑞利波勘查在信噪比、穿透深度和可靠性方面都有一定的提高，具有一定的发展远景。

五、三维（3D）地震勘探

过去十年中，浅层高分辨率地震已逐渐成为浅层勘查的重要工具。虽然单独利用2D资料也可以对简单连续地质特征填图，但是提供复杂反射体的大小和形状就比较困难。从近年国外推出的3D地震勘探的实例可以看到，3D资料具有这方面能力。但是，由于资料采集和处理比较困难以及费用昂贵等原因，3D地震还没能得到较多的应用。从目前国外对浅层地质调查不断增长的势头以及3D技术本身的实力来看，笔者认为在我国推广3D地震也只是时日的问题。为此，将有关的主要技术简介于下。

（1）在规划3D地震勘探时，要准确定义勘查的主要目标。预计目标的最大和最小深度，横向范围要求的空间分辨率，探测浅、深部特征所需的最少迭加次数；最浅目标成图所需的炮-检距，浅、深部反射速度可靠分析所需的最大偏移距和方位角范围；尽力收集目标区的地质及以往的地震资料（如最佳震源能量和频率，检波器的大地耦合特征等）。

（2）因为三维地震的复杂性及采集资料的数量巨大，所以不管其勘探规模如何，事前均需做以计算机为基础的设计。三维勘查的几何结构模拟使分配关键参数（如迭加次数，最大最小偏移、在单个CMP面积元内分配方位角和偏移距等）成为可能。

（3）根据设计的要求确定勘查参数。Frank Buker等在3D地震试验中选择勘查参数的方法（勘查的目标深度都在50m以内）可供参考（表20-2）。

表20-2　3D地震勘查资料采集参数的比较

（4）资料采集方式。三维地震资料的采集方式根据对实施项目的估计来设计，一般包括互相平行的数条接受测线，检波器道数及间隔和线距根据估算确定；另外，需布置与接收线垂直，并互相平行的震源线。然后利用设置的检波器网接收每一震源的信号。为了使大多数的CMP面积元内有较多的小偏移距的纪录道，并能够对极浅（小于50ms）地层做可靠地成像和确定均方根速度，Frank等在最近试验中，在上述主采方式的基础上，又布置了第二采集方式予以补充。

（5）资料解释。目前的解释还未摆脱二维资料解释的局限，存在着以下一些不足。比如在解释中，虽然引进了人机联作交互技术，但以系列密集垂直剖面和水平等时切片联合解释为基础的工作方法不能克服在断层组合上存在的多解性以及难于确定一些特殊异常体的位置等缺点。为此，煤科总院西安分院的程建远等结合煤矿三维资料解释的实际，从三维资料体积解释思路出发，提出了一种三维资料振幅切片解释的新技术。该技术可用于任意走向断层的解释，还可以用于一些特殊地质体直观、快速解释，空间分辨率较好。利用人机联作技术可以方便地勾绘to平均图，等高线和等厚线图。在三维振幅切片的提纯处理上，可引入航卫片图像的空间滤波和图像增强处理技术，用于获得更高的信噪比和空间分辨率。