探尋地下的「眼睛」：地震勘探

撰文/鄢偉（中國地質調查局廣州海洋地質調查局）

在之前的文章《岩石里「蹦出」天然氣？就是這麼666》里我們提到，要把頁岩氣從泥頁岩中開發出來，首先需要經過重重勘探，才有可能發現含氣的泥頁岩地層。

作為鑽探前勘測石油與天然氣資源的重要手段，地震勘探在某些類型的金屬礦的勘查、煤田和工程地質勘察、區域地質研究和地殼研究等方面，也得到廣泛應用。

2017年5月18日，我國首次海域可燃冰試采成功，並取得持續產氣最長，產氣總量最長的世界紀錄，而可燃冰的發現也主要是通過地震勘探來進行的。

地震勘探是什麼？

我們熟知的地震通常為天然地震，是地球內部發生運動而引起的地殼的震動。地震勘探中「地震」則是利用人工方法引起的地殼振動（如炸藥爆炸、可控震源振動），而振動引起的地震波通過地面或海面上檢波器接收，並由精密儀器記錄並處理。

對原始記錄信息進行一系列加工處理後，形成平面或者立體的成果資料，來揭示地下地層和結構特點。

海洋地震勘探原理圖

地震勘探有哪些設備？

由於地震探勘目標不同，地震設備的適用範圍也不盡相同，有的適用於淺層目標，有的則適用於深層目標，在陸地和海域使用的設備差別也很大。

地震設備主要包括定位設備、震源、檢波器和記錄儀四個大類。陸地上，特別對於震源或鑽井，通常需要大型的運輸工具；而在海洋上，地震設備的載體主要是輪船；另外，對於其他地理環境，就需要特殊的運輸工具，例如沼澤或濕地，就要採用水陸兩用車或氣墊船等。

三維地震調查船

陸地勘探最常用的震源是炸藥和可控震源，而海洋勘探中幾乎都使用氣槍震源。在陸地上大多數使用速度檢波器，而在海水中則使用壓力水聽器記錄地震波。另外在沼澤和過渡帶施工時可能會有特殊的檢波器。記錄儀通常會使用放大器對檢波器的輸出進行濾波，並增強噪音中的有效信號，這個過程當中需要壓縮信號的範圍來記錄非常弱的信號。

地震勘探分三個階段

1數據採集

由於採集環境可以是海洋或陸地，需要研究的地質問題不同，各個工區的施工條件不一樣，因此地震數據採集的野外方法也各有不同。

數據採集是最關鍵的一步，因為原始數據有嚴重缺陷，沒有任何辦法可以修補，因此高質量的野外工作是地震勘探成功的基礎。

地震數據採集

2數據處理

地震數據處理的目的是要削弱干擾信息，提高地震解析度，並且通過偏移處理使得數據空間歸位。數據處理就是通過大量運算，將野外觀測所得地震原始資料加工處理，將地震數據變成地質語言。

3資料解釋

地質學家通過對地震數據的分析解釋，確定地下岩層結構，尋找地層信息，並進行描述和分析，最後預測含油氣或金屬礦藏的地區。

在解釋過程中，往往會編製揭示地下特徵的各類圖件，有時也會藉助模擬來幫助理解地下岩層變化特徵。

地震資料採集和處理

未來的地震勘探什麼樣？

20世紀，地震勘探經歷了從二維-三維-高精度三維的技術發展。進入21世紀後，地震勘探技術和設備發展迅速，地震勘探開始向四維化、可視化和智能化發展。

四維地震也稱「時移地震」或「時延地震」，其中第四維為時間。通過數據採集和處理獲得一個隨時間變化的三維地震體，從而能追蹤地下的動態地質信息。

三維可視化解釋系統能夠讓三維地震體形成全息影像或者是VR（虛擬現實），可以讓我們身臨其境的探索地下世界。

此外，隨著新型計算機的誕生和處理技術的智能化，智能化地震技術得到迅猛發展和完善，例如隨鑽井孔監測技術、深度域地震信息展示技術、全矢量波場成像技術、智能化油田開發監測技術等，大幅度提高了地震勘探的效率和精度。這些技術將在未來地質勘探中發揮巨大作用。

本文轉載自：地震三點通

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