[发明专利]一种基于浅层地震折射波法的红壤区地层结构识别方法

说明书

本发明涉及一种基于浅层地震折射波法的红壤区地层结构识别方法，先通过设计步骤A至步骤K的执行，获得目标作业区各地层结构深度分别所对应的最优预测模型；然后执行步骤i，根据各地层结构深度分别所对应的最优预测模型，获得目标作业区中各地层结构深度的空间分布；设计方案充分保留了现有地震勘探技术优点，改进了浅层地震折射波法在红壤地区应用受限的不足，并有机结合地理信息系统与空间预测，实现了“传统技术，改进作业；空间预测，提升效率”的通用浅层地震折射波法技术，在地质勘探、水文地质调查等部门具有广阔的工业化应用前景。

技术领域

本发明涉及一种基于浅层地震折射波法的红壤区地层结构识别方法，属于地球物理勘探技术领域。

背景技术

地震折射技术最早在上世纪初应用在石油勘探领域上，随后逐渐转向民用。应用初期主要的震源激发方式是爆破，当时的相关技术人员已经能够设计解决目标问题的延迟时间计算方法。随着经济社会的高速发展，世界各国迫于大量基础建设的社会需求，地震波勘探技术逐步应用在工程勘察领域，该时期数据采集技术和信号解译方法得到了进一步的发展。

20世纪30-50年代，地震仪机型主要是单道计数型，可以使用人工锤击的方式激发震源，但是该方法处理多点和断面时经常出问题，实地作业效率低下。20世纪50-70年代主要使用的仪器型号是多道地震仪，采用光点聚焦的形式在感光材料上记录数据信号，能够提供地震波振幅、频率等动力学特征信息，大大提升了数据处理与解译的精度与速度。因为操作系统技术的智能水平较低，波形收纳范围小，信噪比低，数据分析的精度较大，程度上依赖工作人员的业务水平。自1980s以来，基于信号增强的数字地震仪成为主要的作业仪器，配置了更好的轻型材料与效率更高的信号增强技术，同时，基于计算机自动处理技术，仪器操作步骤大幅度缩减，普通人经过简单培训即可使用。

我国的浅层地震折射波法技术的广泛应用较为滞后，直到80年代开始将相关地震波技术应用在工程建设上，同时配备微机控制系统的高精度地震仪主机和检波器生产技术也才趋于成熟。近年来，我国地震仪器设备不断更新升级，设备的预测精度越来越高，已在不同领域的地球表层勘探取得了诸多进展。

随着地震波仪器设备的不断进步，地震资料的解译水平也不断提升，国内外出现了很多的分析方法与改进技术。20世纪30年代有学者基于惠更斯原理设计了波前法，使用斯奈尔定律对地震波信号进行分析，该方法在下伏地层起伏剧烈的地区应用效果较差。20世纪40年代出现了时间项法，用来处理地震解译的不确定路径问题；20世纪50年代出现了时间截距法，利用旅行时间曲线测量地震波视速度和截距时间，能够适用于多层地质构造，该方法适宜于地层倾角10°的情况。20世纪80年代，地震射线互换法被学者广泛应用，该方法能预测简单地层的构造和地震波速度变化；后来的改进方法，广义互换法能够计算信号间的最佳距离，进而推算出不规则地层的地震波传播速度与深度。

目前，浅层地震折射波法地震勘探技术已广泛应用在水文地质调查、石油勘探、工程地质、科学研究与环境地质勘探等领域。浅层地震折射波法指人工地面发射的地震波在近地表地层结构中发生的折射现象，仪器设备通过折射波从发射与到达检波器的时间、反射的地震波信号，能够分析得到地层结构的空间分布特征。一般情况下，浅层地震折射波法分析结果显示，浅层地表通常可以划分为覆盖层(土壤、松散堆积物或疏松的沉积物)、半风化层(有不同程度裂隙的疏松岩石)与基岩层(微风化或无裂隙致密岩石)三层。通过与地理信息系统技术相结合，基于地震波折射解译的多条地层序列能够构建区域的三维结构层次，进而结合地球化学模型计算得到基岩的风化速率。