地震勘探
地震勘探（汉语拼音：Dizhen Kantan；英语：seismic prospecting），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查、区域地质研究和地壳研究等方面，也得到广泛应用。
地震勘探始于19世纪中叶。1845年,R.马利特曾用人工激发的地震波来测量弹性波在地壳中的传播速度。这可以说是地震勘探方法的萌芽。在第一次世界大战期间，交战双方都曾利用重炮后坐力产生的地震波来确定对方的炮位。反射法地震勘探最早起源于1913年前后R.费森登的工作,但当时的技术尚未达到能够实际应用的水平。1921年，J.C.卡彻将反射法地震勘探投入实际应用，在美国俄克拉荷马州首次记录到人工地震产生的清晰的反射波。1930年，通过反射法地震勘探工作,在该地区发现了3个油田。从此，反射法进入了工业应用的阶段。
在地表或海水中激发地震波，此波动向地下传播时，遇有介质性质不同的岩层分界面，将发生反射和折射，并返回地表。在地表、海水或井中用专门的仪器接收这种地震波，接收到的地震波信号与震源特性、接收位置、地震波经过的地下岩层性质和结构有关。通过对记录信号的处理和解释，可以推断地下岩层的形态和性质。根据工程任务要求，地震勘探的深度可以从数十米到数十千米甚至上百千米。地震勘探在分层的详细程度及勘查精度上，都优于其他地球物理勘探方法。所以，地震勘探广泛应用于工程地质、煤田地质、石油与天然气地质、海洋地质、区域地质和地壳研究。
发展简史
地震勘探始于19世纪中叶。1845年，R.马利特曾用人工激发的地震波来测量弹性波在地壳中的传播速度。在20世纪20～50年代，地震勘探在美国和苏联已投入实际应用。随着电子技术和计算机技术的发展，60年代，光点照相记录方法被模拟磁带记录方法所取代，从而可选不同因素进行多次回放，提高记录质量。70年代，模拟磁带记录又被数字磁带记录所取代，形成了以高速计算机为基础的数字记录、多次覆盖技术、三维地震勘探技术、地震数据处理技术相结合的完整的技术系统，大大提高了记录精度和解决地质问题的能力。70年代，采用地震勘探方法研究岩石空隙所含流体成分、判断气藏和预测油气藏的“亮点”分析、AVO技术，都获得成功应用。地震反演方法推算的波阻抗和层速度参数，在条件有利时，可以得到具有地质意义的实际效果。80年代，多波多分量地震勘探问世，该方法可以观测到和计算出更多的地震波参数，成为准确推断地下岩层性质的重要方法手段，目前该方法仍处于发展阶段，还未广泛应用于实际生产。现代地震勘探已由构造勘探为主的阶段向岩性勘探的方向发展。在地震资料的处理和解释中，应用波动方程理论、偏移理论和方法，对构造的正确归位起到关键作用。80年代初，出现地震资料人机交互解释系统，使地震资料的解释从繁重的人工解释中解放出来，极大地提高了解释精度和速度。
中国的地震勘探工作始于1951年，经过半个世纪的实践和发展，从地震勘探的规模、技术水平、仪器装备和解决地质问题的难度来衡量，现已处于世界前列。
地震反射波法
利用地震反射波进行的地震勘探。地震反射波法由地震数据采集、数据处理和地震资料解释三个阶段组成。
原理
地震波在传播过程中遇到介质性质不同的岩层界面时，一部分能量反射回地表，入射角等于反射角，一部分能量透过界面继续传播。在波垂直入射时界面R上的反射系数q≠0，产生反射波的条件是：式中ρ、v分别是地层的密度和弹性波的传播速度，它们的乘积称为波阻抗，反射界面存在的条件为：ρ2v2≠ρ1v1。在垂直入射情况下反射波的强度受反射系数影响，在噪声背景相当强时，只有具有较大反射系数的反射界面才可能得到检测识别。地下每个波阻抗变化的界面，如地层面、不整合面、断层面等都可以产生反射波。反射波到达地面的时间与反射界面的深度有关，据此可查明地层埋藏深度及其几何形态。根据反射波动力学（如振幅、频率等）特征，划分地震相，判断沉积相与沉积环境，再根据层序地层学对地层岩性、油气藏作出预测。
地震数据采集
采集地震数据的仪器设备有震源、地震检波器和记录仪器，利用上述设备在陆地或海上进行野外地震数据采集。人工震源的任务是激发地震波，主要有炸药震源和非炸药震源两种。在海洋中广泛使用非炸药震源，包括空气枪、蒸汽枪、电火花等震源。地震检波器是地震波的接收装置。通过它接收地震波引起的微弱机械振动，并转换为电流强弱的电信号。为适应地震勘探的各种条件，地震检波器的类型和性能多种多样，如在陆地上通常使用速度检波器，在海洋上使用加速度检波器。记录仪器将检波器送来的电信号放大、滤波、增益和记录在磁介质上，实现地震数据的采集。记录仪器由记录系统和监视回放显示系统组成。
野外观测时必须精确测量震源点和接收点的位置，采用测量仪器和全球定位系统(GPS)定位。在反射波法的野外观测作业中，一般是沿测线等间距布置多个检波器或检波器组接收地震波信号。检波器或检波器组数量一般有24个、48个，多的有96个、120个、240个，甚至1,000多个。每个检波器组接收的信号通过记录系统，得到一道地震波形记录，以数字形式记录在磁介质上。根据地震勘探的不同要求，震源点和检波器组之间有不同的排列方式，如中间放炮排列、端点放炮排列。为增加地震波的能量并压制干扰，提高记录的可靠性和精度，目前普遍采用多次覆盖技术。
沿直测线采集的地震数据只反映测线下方二维平面内的地震信息，这种二维地震信息不能确定地下构造和地层的全貌。为精细勘查复杂构造和地层岩性，有时在地面或海上的一定面积内布置多条测线，以取得足够密度的数据，这种工作方法称为三维地震勘探。海上作业与陆地上有所不同，进行海上地震勘探时既要考虑连续快速的地震数据采集，又必须考虑和克服由海水及作业船只产生的各种干扰，所以仪器装备和震源及接收点的放置都与陆地作业不同。为直接测定地震波的速度及详查钻孔附近的地质构造情况，在井口附近放置震源，检波器沉放于井孔内，测量井深及时间差，计算出地层平均速度和某一深度段的层速度，称为地震测井。在地震测井的条件下也可记录反射波，这种方法称为垂直地震剖面(VSP)，它不仅能准确测定速度，而且可以获得地层介质的其他参数。地层介质的参数可直接用于地震数据处理和解释。
地震数据处理
应用计算机加工处理野外观测所得到的地震原始资料，提供水平叠加和偏移叠加时间剖面。
地震数据处理的目的之一是削弱干扰、提高信噪比和分辨率。根据所需要的反射和不需要的干扰在波形上的不同与差异进行鉴别，可削弱干扰。当震源信号已知时，信号校正处理可以校正波形变化，以利于反射的追踪和识别。对高次覆盖记录提供的重复信息进行叠加处理及滤波处理，可以削弱许多类型相干波列和随机干扰。预测反褶积和共深度点叠加，可消除或削弱多次反射波。统计性反褶积处理有助于消除浅层混响，并使反射波频带展宽、地震子波压缩，有利于分辨率的提高。地震数据处理的另一目的是实现正确的空间归位，各种类型波动方程偏移处理是实现正确空间归位的重要手段。除此之外，根据需要还可进行反射振幅比、瞬时振幅、瞬时相位、瞬时频率和烃类检测等特殊处理。提取各种地震参数的正反演处理，是利用地震波动力学特点研究地层岩性特征，为含油气储集层的分布预测提供依据。地震数据处理需进行大量运算，所以要由高速电子计算机或计算机集群及其相应的外围设备完成。地震数据处理的软件程序是复杂的专业软件系统。
地震资料解释
地震资料解释是取得地震勘探最终成果的重要环节，它包括构造解释、地层岩相解释、岩性解释及其他地质解释。地震原始资料经处理后，得到可进行解释的地震剖面和有关的地震参数，结合其他地球物理、地质、测井、钻井等资料、进行综合解释。地震资料构造解释是分析地震剖面上各种波的特征，确定反射标准层，进行对比追踪，划出断层线和断点位置，构制出反射标准层的构造图，最后提出工区内目标层的构造形态及其特征，断层的平面分布、断层性质、断距和断层面产状，预测含油气的有利地带。二维和三维地震资料构造解释，均由人机交互式的计算机解释工作站完成。地层岩性解释以地震时间剖面为主要资料，根据地震波样式的变化划分沉积单元，根据地震波反射特征确定沉积环境，提出有利含油气区域。岩性解释是利用反射振幅、速度、频率等信息，对含油气有利地区进行烃类指标分析。通常需综合运用钻井及测井资料标定分析和模拟解释，对地震异常进行定性与定量分析，进一步识别烃类指示的性质，进行储集层描述，估算油气层厚度及分布范围。此外，根据深部地震资料可以给出地壳构造细节和结构特征，根据浅部地震资料，提供水坝、机场、铁路、高速公路等地基的地质情况，还可圈定地下含水层范围及厚度，确定古墓位置和埋藏深度等。
地震折射波法
利用地震折射波进行的地震勘探。它可以进行覆盖层下的地质填图，尤其是研究地壳和海洋深部结构的重要手段之一。
原理
地层的地震波速度如大于上覆地层速度，二者的分界面可形成折射面，地震波传播的物理模型如下图所示。
地震波以临界角i入射到折射面上时，产生沿界面滑行的首波，首波滑行时引起上部介质的质点振动并返回地面由检波器(S0,S1,S2,…)接收，这种波称为折射波。折射波的到达时间与折射面深度有关，到达时间与观测距离之间的关系，称为折射波时距曲线t(x)，它近似直线，其斜率决定于折射波的速度。震源O到S0之间观测不到地震折射波，称为盲区。只有在盲区之外才能进行折射波观测。由于第二个折射面的下覆地层速度v2大于上覆地层速度v1，较深层折射波在离开震源某个距离OS1时，会超过浅层折射波而先到达检波器，成为第二个折射面折射波的初至区，而浅层折射波将在干扰背景上出现，称为它的续至区。因此在折射波法中，不同层位上的折射波时距曲线是彼此相交的近似直线。
方法和应用
应用折射波法的初期，主要在初至区内进行观测，称为折射波初至法，用于覆盖层下的地质填图。后来，应用反射波法的技术在续至区观测折射波，称为折射波对比法。将折射波对比法用于地壳深部研究，在观测折射波的同时，还利用广角反射波法（入射角大于临界角）进行观测，称为深地震测深。它是现代在海陆地区研究地壳并获得深部地震资料的重要手段。
