我們熟知的地震通常為天然地震,是地球內部發生運動而引起的地殼震動。
地震勘探中“地震”則是利用人工方法引起的地殼振動,而振動引起的地震波透過地面或海面上檢波器接收,並由精密儀器記錄並處理。
對原始記錄資訊進行一系列加工處理後,形成平面或者立體的成果資料,來揭示地下地層和結構特點,這就是地震勘探的作用。
地震勘探的起源
地震勘探始於19世紀中葉。1845年,R.馬利特曾用人工激發的地震波來測量彈性波在地殼中的傳播速度,這是地震勘探方法的萌芽。
反射法的地震勘探始於1913年前後,當時的技術尚未達到能夠實際應用的水平。1921年,J.C.卡徹將反射法地震勘探投入實際應用,在美國俄克拉荷馬州首次記錄到人工地震產生的清晰反射波。
1930年,透過反射法地震勘探工作,在美國俄克拉荷馬州發現了三個油田,此後便正式進入了工業應用的階段。
基本原理
地震勘探有哪些裝置?
由於地震探勘目標不同,地震裝置的適用範圍也不盡相同,有的適用於淺層目標,有的則適用於深層目標,在陸地和海域使用的裝置差別也很大。
海洋地震勘探原理
地震裝置主要包括定位裝置、震源、檢波器和記錄儀四個大類。
/在陸地上/ 特別對於震源或鑽井,通常需要大型的運輸工具。
/在海洋上/ 地震裝置的載體主要是輪船。
/對於其他地理環境/ 需要特殊的運輸工具,例如沼澤或溼地,就要採用水陸兩用車或氣墊船等。
三維地震調查船
勘探過程
地震勘探過程由地震資料採集、資料處理和地震資料解釋3個階段組成。
1 地震資料採集
由於採集環境可以是海洋或陸地,需要研究的地質問題不同,各個工區的施工條件不一樣,因此根據不同的地質任務和達到的目的,可採用不同維的勘探方法。
資料採集是最關鍵的一步,因為原始資料有嚴重缺陷,沒有任何辦法可以修補,因此高質量的野外工作是地震勘探成功的基礎。
2 地震資料處理
資料處理的任務是加工處理野外觀測所得地震原始資料,將地震資料變成地質語言──地震剖面圖或構造圖。
經過分析解釋,確定地下岩層的產狀和構造關係。還可與測井資料、鑽井資料綜合進行解釋(見鑽孔地球物理勘探),進行儲集層描述。
3 地震資料解釋
包括地震構造解釋、地震地層解釋及地震烴類解釋或地震地質解釋。
地質學家透過對地震資料的分析解釋,確定地下岩層結構,尋找地層資訊,並進行描述和分析,最後預測含油氣或金屬礦藏的地區。
在解釋過程中,往往會編制揭示地下特徵的各類圖件,有時也會藉助模擬來幫助理解地下岩層變化特徵。
地震勘探的勘探方法
地震勘探的勘探方法主要包括反射法、折射法和地震測井。
反射法和折射法這兩種方法都適用於陸地和海洋。在研究尋找特殊的高速地層時,折射法比反射法有效。但折射法必須滿足下層波速大於上層波速的特定要求,因此折射法的應用範圍受到了限制。反射法只要求岩層波阻抗有所變化,所需條件易滿足,因而地震勘探中廣泛採用的是反射法。
注:地震勘探在尋找地下資源和民用工程建設中發揮著重要作用,尤其是建造高樓、堤壩、道路及海港等大型建築物時利用地震勘探可以測量基岩深度,探測建築物下面是否有溶洞或鬆軟地質體,探測核電站周圍是否存在斷層,避免潛在的危險。
未來展望
隨著新型計算機的誕生和處理技術的智慧化,智慧化地震技術得到迅猛發展和完善,例如隨鑽井孔監測技術、深度域地震資訊展示技術、全向量波場成像技術、智慧化油田開發監測技術等,大幅度提高了地震勘探的效率和精度。這些技術將在未來地質勘探中發揮巨大作用。