[科普中國]-橫波法地震勘探

又稱橫波勘探，借助人工激發(fā)的橫波(質(zhì)點在垂直于傳播方向上振動的一類體波，記為S波)或轉(zhuǎn)換橫波在地殼中傳播，探查地質(zhì)構(gòu)造及巖性的地震勘探方法，是地震勘探的一個新分支。橫波法地震勘探一般指橫波反射法，與縱波反射法相似。用炸藥或可控震源激發(fā)地震波時，既產(chǎn)生縱波也產(chǎn)生橫波，縱波在界面上還產(chǎn)生轉(zhuǎn)換橫波。地震勘探過去一直采用縱波法工作，把橫波視為干擾波。

介紹前蘇聯(lián)、美、法等國對橫波法的理論研究早已開始，20世紀60年代末開始試驗利用橫波判斷巖性。70年代中期，大功率橫波可控震源研究成功，美國多家公司在六個國家20個地區(qū)試驗，獲得了質(zhì)量相當于縱波12次疊加的資料。此后，橫波法地震勘探才得以實際應(yīng)用。它與縱波法地震勘探聯(lián)合，可以得到地下巖性的多種信息，可補充縱波法勘探之不足。90年代初，中國在煤田勘探中開始試驗，同時應(yīng)用于淺層工程勘探。橫波法勘探已成為很有前途的輔助方法。1

原理與分類地震波分為體波與面波?？v波P和橫波S皆屬體波范圍。橫波又分為垂直偏振橫波及水平偏振橫波。①垂直偏振橫波。指局限在波傳播方向鉛垂平面內(nèi)振動的橫波能量，記為SV波。它在界面上可以與縱波相互轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換波 (在部分路徑上以縱波傳播，而在部分路徑上又以橫波傳播的地震波)法勘探中所利用的正是縱波轉(zhuǎn)換的橫波，記作P—SV波。②水平偏振橫波。指橫波的水平分量，或只有水平振動的橫波，記為SH波。它在界面上不產(chǎn)生波的轉(zhuǎn)換。橫波法地震勘探可分為轉(zhuǎn)換波法及水平偏振橫波反射法兩種。轉(zhuǎn)換波法無需特殊裝置，勘探深度較大，但縱波入射路徑與轉(zhuǎn)換后的垂直偏振橫波的反射路徑不對稱，數(shù)據(jù)處理比較困難。水平偏振橫波反射法的資料處理和解釋方法與縱波法相同，且比較簡單，得以廣泛采用。橫波法勘探一般即專指水平偏振橫波反射法勘探。

橫波速度vs=√μ/ρ，式中μ為巖石的剪切模量;ρ為巖石的密度。橫波速度vs值為縱波速度vp值的0.1～0.7，一般vs≈1/2vp，這有利于提高分辨率。然而，橫波的頻率卻比縱波的低，這又限制了橫波法勘探分辨率的提高。

激發(fā)與接收指震源與檢波器。

震源橫波震源類型有重錘震源、三排炸藥震源、橫波可控震源等(右圖)，它們所造成的水平?jīng)_力能激發(fā)出水平偏振橫波。

檢波器水平方向靈敏度最高的專用檢波器。其靈敏軸垂直測線方向安置。垂直偏振橫波由縱波轉(zhuǎn)換，無需特殊的激發(fā)震源，但仍需用橫波檢波器，其靈敏軸平行測線安置，此時炮檢距較大，約為目的層深度的1～3倍。

地表低速帶的存在嚴重影響橫波能量向下穿透，減小勘探深度，同時形成嚴重的面波干擾，對橫波法勘探十分不利。

資料處理橫波法勘探數(shù)據(jù)處理的特點是靜校正量大和其轉(zhuǎn)換波法共反射點道集確定困難。在低速帶中橫波速度很低，故靜校正量很大，而低速帶厚度與速度的橫向變化，使靜校正變得更為復(fù)雜。轉(zhuǎn)換波法在抽取共反射點道集時，必須考慮入射縱波與反射轉(zhuǎn)換波路徑的不對稱。

資料解釋橫波反射法常與縱波反射法聯(lián)合觀測，綜合解釋。在橫波法與縱波法各自的觀測剖面上，識別并對比同一反射層位的反射同相軸，是綜合解釋的基礎(chǔ)。由于橫波速度約為縱波速度的1/2，在作水平偏振橫波時間剖面時，將其時間同相軸壓縮一半，這就既不降低水平偏振橫波剖面的分辨率，又能保持與縱波剖面相近似的深度關(guān)系。2

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

李兵 - 副教授 - 西南大學(xué)