人工地震勘探

人工地震~

人工地震主要是化学品爆炸或核装置爆炸所引起的地震。核爆炸的能量很大，在一些大型核爆炸之后，会接连发生类似于大地震之后的余震那样的地震，称为核爆炸激发地震。在地震勘探和地震测深工作中所采用的化学爆炸，由于采用组合爆炸等方式，提高了地震效应，所产生的地震波可以穿透沉积层或整个岩石层，因而可以研究那里的速度结构。

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

(一)人工地震勘探方法简介

人工地震是解决浅部地层和构造的有效手段,是利用地下介质弹性和密度的差异,通过观测和分析大地对人工激发地震波的响应,推断地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法。

地震勘探有两种基本类型,反射法和折射法。反射法是用人工在地面或地面附近激发声波,再记录来自地下的声波。折射法利用沿岩层界面滑行一段距离后,再返回地面的声波。目前,反射法应用较广。

反射法地震勘探的基本几何学的依据是,由界面弹回的反射,其陡度严格地和入射的陡度一样,也就是说,入射角等于反射角。

对地震波而言,最好用射线路径来描述。如果地面和反射面两者都是水平的,并在地面激发地震波,用离开震源一定距离的检波器接受地震波,那么,地震波的反射路径是从炮点到反射点再到检波点,这两条直线与通过反射点的法线间的夹角相等。据此,地震波的反射点就是炮点和检波点连线之垂直平分线与地下岩层界面的交点。

(二)地层的弹性波参数

天津地区为孔隙型地层覆盖,在表层0～20m多为粘土层,对人工地震波激发和接收有良好的地质条件。根据石油和地震部门的大量工作,获得的地层速度资料见表3-4。

图3-4 总纵向电导图

表3-4 地层地震波速统计

从上表可以看出:不同时代地层的地震波速随着地层时代由新到老,地震波速也越来越高。由于地层的密度与波速的差异,产生了波阻抗的差异,特别是不同时代地层的叠加,地层界面上的波阻抗差异较大,便产生了强或较强的地震反射波组。

(三)地震反射特征

1)新近系明化镇组:是一套砂泥岩组合,地震时间剖面反射特征是一套密集反射段,反射同相轴中等强度能量,连续性较好,反射频率在30Hz左右,数字剖面反射频率在20～25Hz,层速度为2000～2700m/s。

2)新近系馆陶组:上部为厚层砂岩夹泥岩,中部以大段泥岩为主,下部以砂岩为主,底部为石英、燧石砂砾岩。地震剖面反射特征能量较弱,连续性差,而底部反射波能量较强,有一定的连续性,与下伏地层有明显的角度不整合。

3)古近系东营组:是一套砂泥岩组合,上部岩性细,下部稍粗,厚260～560m,反射特征上部为较弱反射地震相,下部有1～3个中强度能量,有一定连续性的反射同相轴,层速2770～3700m/s。

4)古近系沙河街组:沙一段为砂泥岩组合,岩性较细,厚100～1300m,地震时间剖面上为弱反射地震相,底部有1～2个不连续的中等强度反射能量的同相轴;沙二—沙三段,塘2井录井资料说明,沙三段上部为大套泥岩夹薄层砂岩,下部为含砾砂岩、砂岩、粉砂岩、泥岩互层,厚1000m。在地震时间剖面上反映为能量稍强且不连续的地震相,在东丽区剖面上沙三段反射同相轴的连续性较好。

5)中生界在北辰区剖面上中生界反射层特征非常清楚,内部为弱反射较连续地震相,底部为2个反射能量较强且连续的反射同相轴。另外,在白塘口凹陷也有同样的反射特征。

6)下古生界:其为奥陶系灰岩,故顶面为强反射而同相轴连续性好,内部为弱反射不连续地震相,底部为3个0.2s左右连续性好、频率低、反射能量强的同相轴。在淮淀乡、塘沽区、汉沽区下古生界顶面反射能量较强,同相轴连续性好,底界埋深偏移成像不好,画弧太多,反射特征不清。

(四)地震勘探对地热地质研究的作用

通过人工地震,结合其他地质资料,对寻找热储层具有非常重要的作用。

1)对地质构造进行划分和编制热储层构造图,清楚地勾画出深埋型构造特征以及较准确的新近系、古近系、中生界等反射层的构造图,更直观的、进一步了解热储层的特征。

2)根据反射波特征,反射波中断,同相性变化,波组产状等判别断裂的存在,从76-627测线(图3-5)沧东内、外断裂及上下层位关系剖面特征图上可以看到,沧东内、外断裂上的各反射层同相性发生变化,反射波中断和在断棱处产生绕射波,从图上亦能清楚地辨别上下层位的接触关系以及对深大断裂的认识。

3)追踪地层的变化,利用地震反射层的地层反映特征,如反射层变陡、尖灭或中断来判断地层的倾斜、尖灭和断裂,还可以根据它们之间的关系追踪地层的变化。如天津地区,由于新近系馆陶组和石炭系—二叠系在人工地震剖面上表现出明显的、连续的变化特征,一般在解译中将该反射层作为标准层应用。在实际工作中,可针对某地情况,通过对比钻井资料,能较准确的判断地层的深度、厚度等,为直接利用地热提供了较为可靠的信息。由76-627测线(图3-5)可以看出,古生界与新近系呈角度不整合接触且中生界趋于尖灭的特征。

图3-5 76-627测线剖面图

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连南瑶族自治县15957841142： 人工地震勘探 - ？
吕邓三蛇： (一)人工地震勘探方法简介 人工地震是解决浅部地层和构造的有效手段,是利用地下介质弹性和密度的差异,通过观测和分析大地对人工激发地震波的响应,推断地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法. 地震勘探有两种基本类型,反射...

连南瑶族自治县15957841142： 怎样勘探地震? - ？
吕邓三蛇： 地震勘探的方法就是在海水中用炸药爆炸或用压缩空气,电火花瞬时释放大量的能量,产生人工地震波,利用声波在不同物质中以不同速度传播的原理,来寻找对石油储积有利的地层和构造.

连南瑶族自治县15957841142： 地震勘探是怎么进行的? ？
吕邓三蛇： 根据地层弹性性质的不同,通过人工激发的弹 性波在地壳内的传播规律来探测地质构造和岩石弹 性性质的物探方法.常用于探测覆盖层或风化壳厚 度,确定断层破碎带位置及产状,测定岩石的岩性、 弹性系数,在现场研究岩石的动力特性等.它是隧 道及地下工程勘探中有效的方法.

连南瑶族自治县15957841142： 浅层地震勘探和深层地震勘探有什么区别 - ？
吕邓三蛇： 浅层地震勘探:就是人工制造小型地震(利用爆破方法),对仪器接收到的地震波及其反射波等进行分析,根据波速等参数确定地层特性,地质构造.优点快速,设备简单对断层及其破碎带比较敏感,判断较准确.深层地震勘探:通过对爆炸理论的研究,研制了多级延迟震源,通过调节级间延迟时间,使震源的爆速接近围岩的速度,提高了炸药能量向弹性波能量的转换,从而增强了下传能量,降低了次生干扰.结合测井和地震资料,研究深部地层的速度、密度分布规律及深部反射界面的波阻抗特性.

连南瑶族自治县15957841142： 天然地震与地震勘探处理方法 - ？
吕邓三蛇： 用地震仪器将天然地震发生时产生的地震波记录下来之后,地震学家用这些资料就可以推断灾区地下地质结构和岩石性质.如今地震勘探工作者就是利用地震波来研究地下岩石性质并寻找石油和天然气的.所不同的是,他们不是利用天然地震时...

连南瑶族自治县15957841142： 地震勘探的应用范围 - ？
吕邓三蛇： 爆炸震源是地震勘探中广泛采用的人工震源.目前已发展了一系列地面震源,如重锤、连续震动源、气动震源等,但陆地地震勘探经常采用的重要震源仍为炸药.海上地震勘探除采用炸药震源之外,还广泛采用空气枪、蒸汽枪及电火花引爆气体等方法.地震勘探是钻探前勘测石油与天然气资源的重要手段.在煤田和工程地质勘察、区域地质研究和地壳研究等方面,地震勘探也得到广泛应用.20世纪80年代以来,对某些类型的金属矿的勘查也有选择地采用了地震勘探方法.

连南瑶族自治县15957841142： 人可不可以制造地震 - ？
吕邓三蛇： 有一种地质勘探的方法就是利用制造一系列人工地震的来探测勘探区域的地质构造的,那是很轻微的地震.核爆炸也可以产生地震,不过震级要比自然地震小得多得多.人工制造的地震不可能达到自然地震的规模,以这次四川地震为例,它的能量是当年投在广岛原子弹的100万倍以上! 有一种构思,在经常发生灾害性地震的地区,利用人工地震诱发一系列小地震,逐步释放大地震的能量,达到控制大地震发生的目的,但是目前只是一种构思,也许几十年后会成为现实吧.

连南瑶族自治县15957841142： 地震勘探仪器的工作原理是什么? - ？
吕邓三蛇： 简单说,就是把从地下岩石界面反射回来的微弱的地震波转换成电信号,放大,再数字化,记录在磁带上.以后这些数据可以反复处理不失真.

连南瑶族自治县15957841142： 地震勘探 主要步骤有哪些? - ？
吕邓三蛇： 分野外和室内处理 野外作业主要是资料的采集:包括侧线的选择,仪器的布置,人工震源激发,数据采集. 室内就是对野外数据的处理. 勘探仪器有很多种,软件也很多.方法也很多.

连南瑶族自治县15957841142： 石油勘探有几种方法. - ？
吕邓三蛇：[答案] 根据勘探技术手段的不同,石油勘探主要分为物理勘探和化学勘探两大类.其中以物理勘探为主要手段.目前各油气田勘探经常使用的主要是物理勘探中的地震勘探. (1)地震勘探:是根据地质学和物理学的原理,利用电子学和信息论等领域的新技术...