表层地震地质条件

表层地震地质条件主要包括地表附近地质剖面的性质和地貌特点，它往往影响地震勘探的激发条件、接收条件和波的传播。大致有下列几个方面。

1.低速带的特性

地表附近的地层，由于地质风化作用变得比较疏松，地震波在该层传播的速度一般较下面未风化的“基岩”中的速度要低得多，因此称这种速度很低的近地表地层为低速带（或低速层）。低速带的存在，使从深部反射上来的地震波射线，要向垂直方向偏移（按斯奈尔定律），如图3-1-1所示。因此在地表附近，纵波的质点位移几乎垂直于地面，而横波的质点位移在地面作水平运动。为此进行纵波勘探必须设计垂直运动的检波装置，而进行横波勘探则需要采用水平运动的检波装置。

低速带的存在还会使地震波经过低速带后出现时间上的滞后。如果低速带的厚度和速度变化是均匀的，且厚度不大，如我国东部油区（低速带厚度一般在几米至几十米范围内缓慢地变化，速度基本不变），则从深处到达地面各点的反射波都滞后一个时间Δt，其相对滞后时间变化不大。反之，若低速带速度变化大，或低速带厚度变化大，即低速层和下伏高速层之间的分界面起伏很大，则从深部向上经过低速带至地面各点之间相对滞后时间的差异就大，这对地震记录的解释会带来不利影响。我国西北地区和西南地区，低速带的变化很大，厚度从十几米变至几十米，甚至有的地区厚达一百多米，速度从每秒几百米变到每秒上千米；为此，必须对低速带厚度和速度的变化规律进行专门的研究，地震资料处理时要对它作必要的校正。

图3-1-1 低速带上射线的出射

1—地面；2—低速带底界面

低速带地层的疏松性，对地震波的高频成分具有强烈的吸收作用，因此在低速带内难于激发出较强的有效波，在低速带以下激发较好。

由于低速带同下伏“基岩”之间构成一个良好的反射面，因此在这个面上极易产生多次反射波，加上激发炮井深度往往在此界面附近，在低速带底界面产生的多次波会“伴随”在一次波后面出现（见图3-1-2），地震勘探称这种多次波为伴随波（或鬼波），它对一次波是一种严重的干扰。

图3-1-2 伴随波示意图

必须指出：低速带的概念是相对的。在我国东部地区，波在低速带内传播的速度据测定大约为400～1000 m·s^-1，它相对于下伏未风化的“基岩”速度（通常为 2000～5000 m·s^-1）来说小了一倍以上。在我国西南四川地区，其表层速度为1200～1400 m·s^-1，它底下“基岩”的速度可达3500～4000 m·s^-1，因此上部表层速度为 1200～1400 m·s^-1的地层也属于低速带。如果表层存在速度小于300 m·s^-1的地层，则称为超低速层。

2.含水层的位置

表层含水层的位置同地震勘探有很大的关系。通常潜水面的位置往往就是上述低速带的底部，所以低速带一般指的是那些不含水的风化层。当风化层中含有饱和水后，其速度会增高，因此地震勘探中指的低速带同地质上的风化带并不完全一致。

国内外地震勘探的实践证明，在含水层中能激发出频谱成分十分丰富且能量较强的地震波，可取得较好的地质效果。例如我国东部油区，东北、华北、江汉等平原，在地面以下几米就有含水层，在这类含水层中激发能获得干扰背景小，反射层次多的地震记录。在西北地区，如鄂尔多斯地台，新疆、青海等被戈壁、沙漠覆盖的盆地，由于干旱缺水，潜水面深至几十米甚至一百多米，因此难以获得较强的反射波。

在海上进行地震勘探时，表层均为海水，因此不存在低速带，激发条件较好。

3.浅层地质剖面的均匀性

浅层地质剖面是否均匀对能否有效地开展地震工作具有很大的作用。如果在浅层有岩性差异很大的地质层位，则这种层位会是很强的反射层，这种强反射层的存在对地震勘探具有两方面不利因素：一方面强反射层的存在使地震波能量大部分都反射回地面，往下传的能量就相对减少，影响到深层地震波的能量；另一方面这种强反射返回地面后，在地表或低速带底界面处又能把一部分能量反射回去，以至于在这个强反射面和地面（或低速带底界面）之间形成多次反射，这种多次反射严重地干扰一次反射。例如在我国苏北地区，由于浅层存在着能产生良好反射的火山喷出岩（玄武岩、安山岩），所以多次反射波非常发育，严重地干扰一次反射波。