多道瞬态面波勘探频散曲线唯一性问题.docx

1、多道瞬态面波勘探频散曲线唯一性问题【doc】多道瞬态面波勘探频散曲线唯一性问题多道瞬态面波勘探频散曲线唯一性问题 第32卷第2期 2008年4月 物探与化探 GEOPHYSICAL&GEOCHEMICALEXPLORATION Vo1.32.No.2 Apr.,2008 多道瞬态面波勘探频散曲线唯一性问题 夏学礼,仇恒永,孙秀容,王治华,王书增 (1.安徽省地质矿产局第一水文队,安徽蚌埠233000;2.上海申丰地质新技术应用研究所有限 公司,上海201106;3.上海市地质调查研究院,上海200072) 摘要:针对多道瞬态面波勘探在频率一波数域提取频散曲线会出现多解性这一现象进行了研

2、究,并利用3种不同 的激震方式在多处进行了对比试验,给出了不同激震方式在频率一波数域提取频散曲线唯一性的深度范围,认为频 散曲线的唯一性是进行正确地质解释的依据. 关键词:多道瞬态面波勘探;频散曲线;唯一性 中图分类号:P631.4文献标识码:A文章编号:10008918(2008)02016803 多道瞬态面波勘探是由我国工程物探技术人员 自主创新的新方法,新技术,10年来在工程勘察中 得到了广泛的应用,并取得了较好的效果.这方面 的研究也十分活跃,尤其是对多道瞬态面波勘探频 散曲线之字型的讨论,频散曲线正,反演的研究 及各种应用效果的文章见诸于各类学术杂志刊物. 但是,关于频散曲线唯一性问

3、题却很少有文章发表 和讨论,在笔者与同行们的讨论中,大家也都普遍感 到的确存在这一问题.笔者认为频散曲线的唯一性 是指:?对同一时间域多道瞬态面波数据按资料处 理原则进行2次处理的结果应一致;?对同一排列 2次激发得到的时间域多道瞬态面波数据按资料处 理原则进行处理其结果也应是一致的.众所周知, 评价重,磁,电等物探方法,对采集的数据进行质量 评价时,要求对同一测点的数据要有重复和检查测 量,且必须满足规范要求的误差范围才能对其进行 解释.多道瞬态面波勘探在野外采集的是时间域波 形,多道瞬态面波勘察规范也仅对此做了质量评 价的要求,而在频率.波数域提取的频散曲线才是进 行地质解释的依据,但规范

4、却没有对其做出评判 合格与否的规定,所以,具有唯一性的频散曲线才能 进行正确的地质解释,否则会得出错误的结果,笔者 认为这一点是非常重要的. l频散曲线唯一性的试验研究 为了研究频散曲线的唯一性,我们设计了3种 震源:普通常用的锤击(18磅大锤人工锤击),落锤 (60kg,120kg的铁锤从1.8m高度自由落体锤击 收稿日期:2007一O13O 地面)和沙袋(60kg沙袋从1.8m高度自由落体击 震地面),并利用这3种震源在同一排列分别进行2 次激震,然后将各自取得的频散曲线进行比较,并从 这些比较中得到频散曲线唯一性深度范围的结论. 1.1上海朱泾的试验 在上海市三维城市地质调查项目中,兴塔

5、一朱 泾SH波反射勘查剖面上施工了2个地质钻孔JSQ1 和JSQ2,为此,在该2孔处布置了2个面波排列进 行试验.试验采用的采集参数为:道距3m,偏移10 m,震源选取用60kg落锤,高1.7m自由落下,每个 排列分别激震2次,图1是jSQ1和jSQ2孔2次激 震的频散曲线对比.从图可见,在深度20m内两次 激震频散曲线完全一致,重复性极好.JSQ2孔在深 度25m以内频散曲线重复性也很好,但在深20m (JSQ1)和25m(JSQ2)以下频散曲线则出现离散. 虽然频散曲线在深部也有收敛的特征,若利用其进 行地质解释也是会出问题的. 图1JSQ1,JSQ2孔旁重复激震对比频散曲线 2期夏学礼等

6、:多道瞬态面波勘探频散曲线唯一性问题?169? 1.2同一震源重复激震的频散曲线唯一性 在浙江杭州2处分别采用锤击,落锤(120kg, 1.8m自由落地),砂袋震源进行了(60kg,1.8m自 由落地)试验,采集参数为:排列长度69m和46m, 偏移距均为10m. (1)锤击震源.这是目前进行多道瞬态面波勘 探最常用的震源,它轻便,灵活,也是多道瞬态面波 勘探较稳态面波勘探具有的突出优势.图2a及图 2b是在浙江杭州2个不同的地质单元锤击震源的 重复性对比图,可见图2a中在深度13m以上频散 vJ(m/s)vJ(m/s) 劳扛A地 置 :. ? - : 锤击一j- ? +重复 - - - (a

7、) 图2两地锤击震源重复激震对比频散曲线对比 江A地 试验点 : 厦复激: . 落锤一 _ ? ? . .(a) 曲地 试验点 l 落锤一-?重复激: (b) 曲线完全一致,而在13m以下则十分离散.图2b 中在深度18m以上频散曲线密而一致,而在18m 以下频散点稀疏,且已离散.可见,锤击震源在一般 的情况下,其有效的勘探深度也仅10余m,且锤击 震源不稳定,它还因人而异. (2)落锤震源.图3中的a,b,C,d是在浙江杭 州2处用落锤震源所做的频散曲线重复激震唯一性 试验.可见图3a在深30m以上一致性很好,30m 以下已出现离散,但2次激震频散差异不大;图3b 在25m以上一致性较好,2

8、5m以下出现离散,且和 图3a一样其基本形态还是一致的;图3c也是在25 m以上一致性较好,25m以下出现偏差,且频散曲 线的畸变点仍能对应,仅是其深度有一点偏移;图 3d的一致性则是相当好.初步试验可知,落锤震源 在25,30m深度以上频散曲线的唯一性较好,落锤 震源增加了勘探深度近10,15m. (3)砂袋震源.图4是砂袋震源2次激震频散 曲线的对比,从图可见,其重复性相当好,当然仅凭 这一条频散曲线来判断其有效的勘探深度是远远不 够的,但有一点可以肯定,60kg的砂袋从1.8m的 高度自由落体锤击地面所能达到的勘探深度不会小 于120kg落锤从1.8m的高度锤击地面所能达到 vd(m/s

9、)vd(m/s) ,l浙正A地 等式验点 : .器-一司复激 | ? (c) 图3不同试验点落锤震源重复激震频散曲线的对比 , 复激震 砂袋一 江A地 锤击-一 一苗目 O 8 16 24 32 40 浙;工B地 2号式验点 雷翻致震: 一落锤, (d) 浙江B地 砂袋一 封f岛, 图4砂袋震源重复激震频散曲线的对比图5浙江A,B两地不同震源频散曲线对比 oo?/舳 ? 170?物探与化探32卷 vJ(m/a) 矗_r (8) , 嚷,一 r (b) a一锤击2次处理结果;b-砂袋2次处理结果;c一落锤不同人处理结果 图6同一时间域面波数据2次处理结果的对比 的勘探度,仅此就为野外采集带来了方

10、便.在本次由于试验点较少尚无明确的结论,但从试验结果来 研究中仅是对砂袋自由落体锤击地面震源做了初步看,60kg的砂袋和120kg落锤从同样的高度自由 试验,从已获资料可见,它在多道瞬态面波勘查中的落体锤击地面所能达到的勘探深度是相同的.因 应用前景应得到关注.此,砂袋震源应值得关注和进一步试验研究. 1.3不同震源同一排列频散曲线对比(3)瑞雷波勘探中稳态法虽然较成熟,但由于 图5是在浙江两地的试验结果,其中图5左是受到多方面的限制,要提高其勘探深度是十分困难 对同一排列,采用相同的采集参数锤击和落锤分别的;相反,多道瞬态面波法勘查只要数据采集硬件 激震得到的频散曲线,明显可以看到在深15m

11、以(传感器,仪器)上进行开发,尤其是激震震源上进 上,频散曲线完全吻合,而在15m以下其形态完全行试验研究,探索,增加其勘探深度尚有很大的空 不同.若分别用15m以下的频散曲线进行解释会间,因此它应是瑞雷波勘探的发展方向. 得到不确定的结果.图5右是在同一排列分别用落 锤和砂袋激震得到的频散曲线,其形态完全一致. 1.4同一时间域2次处理频散曲线对比参考文献: 图6是对分别采用锤击,砂袋,落锤在同一排列1刘云桢,王振东.瞬态面波法的数据采集处理系统及其应用实 采集的时间域面波数据,不同的人或同一人2次进例?物探与化探,1996,20()? 行处理频散曲线间的对比.图6a为锤击震源,图专质中瑞利

12、波勘探的理论初探 6b为砂袋震源,图6e为落锤震源,可见,落锤,砂袋3肖柏勋,凡有华,刘家奇.瑞雷波勘探方法研究现状方析J. 震源两次处理的结果完全一致,而锤击震源在14m工程物探,2002Q(2):138. 以浅也完全一致,而在15m以深则出现偏离.4张碧星,鲁来玉,鲍光淑.瑞雷波勘探中之型频散曲线研究 J.地球物理,2002,45(2):3. 2讨论5黄嘉正,周鸿秋,关小平,等.工程地质中瑞利波法勘探的理论 (1)多道瞬态面波勘探是我国工程物探技术人 员自主创新的新方法,新技术,应用10年来取得了 可喜的效果,毋庸质疑尚存在许多问题,笔者仅就多 道瞬态面波勘探在频率波数域频散曲线提取中的一

13、 些问题进行了初步试验研究,初步实践得知,利用唯 一 性好的频散曲线进行地质解释是取得较好勘查效 果的前提条件. (2)通过试验得到,应用人工锤击震源的有效 勘探深度不会大于15m,这和现行规范的规定基本 吻合,但也应注意到,不同的地质条件,其勘探深度 也不尽相同.落锤震源的有效勘探深度在25,30 m,一般不会超过30m,增加落锤重量对勘探深度的 增加是有限的.砂袋震源的有效勘探深度本次试验 初探J.物探与化探,1991,15(4):268. 6杨天春,何继善,吕绍林,等.三层层状介质中瑞利波的频散曲 线特征J.物探与化探,2004,28(1):41. 7黄真萍,刘振干.瞬态振动法瑞雷面波采

14、集质量的探讨与分析 J.物探与化探,2005,29(2):179. 8杨天春,易伟建,何继善,等.求取道路结构型地层瑞利波频散 曲线的方法J.物探与化探,2005,29(5):459. 9王振东.面波勘探技术要点与最新进展J.物探与化探, 2006,30(1):1. 1O杨天春,杨立新,郑京杰.地层中存在裂缝情况下的瑞利导波频 散特征J.物探与化探,2007,31(4):361. 下转174页 ? 174?物探与化探32卷 参考文献: 1叶庆生,李崇儒.自然伽马测井在煤田勘探中的应用与讨论 J.物探与化探,1980,3(3):39. 2牛一雄,潘忠平,王文光,等.中国大陆科学钻探主孔(0,20

15、00 In)地球物理测井J.岩石,2004,26(1):165. 3梁齐瑞,赵世龙.自然伽马测井曲线的分形特征分析J.物探 与化探,2006,30(3):240. 4 5 6 劳林娟.太原西山太原组蚀变流纹质沉凝灰岩的发现J.煤 田地质与勘探,1994,22(1):9. 佟再三.甘肃山丹煤田二叠系中火山碎屑岩的发现及其主要 特征J.沉积,1988,6(1):102. 黄志诚,黄钟谨,陈智娜.下扬子区五峰组火山碎屑岩与放射 虫硅质岩J.沉积,1991,9(2):1. AMISTAKElNTHEINTERPRETATIoNoFGAMMALoGCURVEFoRTHESTUDY oFVoLCANICS

16、ED】fENTARYRoCKSANDRELATEDoREDEPoSITS FENGBao.hua (ChineseAcademyD厂GeologicalSciences,Beijing100037,China) Abstract:Basedonthenaturalgammalogcurvesofacidtuffandclayrocksofacidvolcanicevents,theauthorherequeriestheargu? mentsthatradioactiveintensityofsedimentarystratawillgrowwiththeincreasingargillace

17、ousmaterialsandthatthenaturalgammaval? ueandtheempiricalequationCanbeusedtocalculatecontentsofargillaceousmaterials.ThenaturalgammaCllleofacidtuffhashigh anomalyresponse,whichcannotbeinterpretedastheresponseofthemudstone.Ifweregardthegammaell/Weofhi【ghanomalyexclu? sivelyasanomalyofmudstone.theviewp

18、ointisobviouslyone?sided.Thegammavaluesofclayrocksofvariousvolcaniceventsaredif- ferentveryconsiderably,andhencetheutilizationofthegammavaluestocalculatethecontentsofargillaceousmaterialsislikelytore? suitinremarkableerrors.Intheendofthispaper,theauthorhasexplainedinbriefthegammacurveofthebauxitebed

19、anddiscussed theprospectsofthenuclearlog. Keywords:acidtuff;clayrockofvolcanicevent;naturalgammalogcurve;anomalyinterpretation 作者简介:冯宝华(1929一),男,副研究员,1955年毕业于长春地质学院,北京大学进修沉积岩学2年,从事沉积岩石学教学和 沉积型高岭石矿床的研究. 上接170页 ADISCUSSIoNoNTHEDISPERSIoNCURVEUNIQUENCESS lNMIIITI.CHANNELTRANSIENTSURFACEWAVEEXPLoRATIoN

20、XIAXue.1i,QIUHeng.yong,SUNXiu.rong,WANGZhi.hua,WANGShu.zeng (1.No.1HydrogeologicalParty,AnhuiBureauofGeologyandMineralResources,Bangbu233000,China;2.ShanghaiShenfengCorporationofNewGe- ologicalTechnology201106,China;3.ShanghaiInstituteofGeologicalSurvey,Shanghai200072,China) Abstract:Thedrawingofthe

21、dispersioncurveinthefrequency?wavenumberdomainoftenyieldsdifferentresults.Thispaperstudied thisprobleminmultichanneltransientsurfacewaveexploration,carriedoutthecontrastexperimentbyusingthreedifferentseismic sources,andproduceddifferentdispersioncurves,whichhavedifferentuniquedepthranges.Itisthusheldthatthedispersioncurve uniquenessmakesupthebasisofthecorrectgeologicalinterpretation. Keywords:multichanneltransientsurfacewaveexploration;dispersioncurve;uniqueness 作者简介:夏学礼(1939一),男,汉族,安徽人,高级工程师,1962年毕业于北京地质学院物探系,长期从事工程物探工作,公 开发表学术论文数篇.