[科普中國(guó)]-異常波

異常波（abnormal events）是人工地震波在遇到斷層或界面撓曲等地下特殊的地質(zhì)體而產(chǎn)生的波。

定義異常波（abnormalevents）是人工地震波在遇到斷層或界面撓曲等地下特殊的地質(zhì)體而產(chǎn)生的波，例如繞射波、回轉(zhuǎn)波、斷面反射波等都稱(chēng)為異常波。此外，也有把不同于一次反射的波都定義為異常波的。異常波與正常反射波在視速度或強(qiáng)度上有明顯差別，掌握了它們的特點(diǎn)和規(guī)律后，就能更好地幫助解釋復(fù)雜的地質(zhì)現(xiàn)象。

簡(jiǎn)介例如繞射波、回轉(zhuǎn)波、斷面反射波等都稱(chēng)為異常波。此外，也有把不同于一次反射的波都定義為異常波的。異常波與正常反射波在視速度或強(qiáng)度上有明顯差別，掌握了它們的特點(diǎn)和規(guī)律后，就能更好地幫助解釋復(fù)雜的地質(zhì)現(xiàn)象。1

通常將地震波在遇到斷層或界面撓曲等地下特殊地質(zhì)體而產(chǎn)生的波稱(chēng)作異常波，例如繞射波、回轉(zhuǎn)波、斷面波等，它們是地下復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造引起的，是地下異常地質(zhì)體信息的載體。此外，也有把不同于一次反射波的波都定義為異常波，例如次生干擾波、多次波等，它們是地表附近產(chǎn)生的一些波，純粹是一種無(wú)用的干擾波。次生干擾波是地表附近各種障礙物（壩、公路、樹(shù)木、房屋建筑等）以及地表巖性不均一所造成的，有時(shí)由反射波、面波或各種折射波所激發(fā)的，在地震記錄的任意位置都可能出現(xiàn)，使其復(fù)雜化，妨礙了有效波的識(shí)別和追蹤。對(duì)于多次波來(lái)說(shuō)，通常是由于地下較淺處存在波阻抗差很大的界面（如火成巖與沉積巖的分界面、基巖頂面等）或表層反射條件較好（如低速帶厚度不大、潛水面淺等）造成的。淺層多次波使得深層反射波能量大大減少，返回的有效波能量很微弱，信噪比變低，甚至將深層反射波全部淹沒(méi)。因此，對(duì)于后面一種異常波在地震勘探中不但沒(méi)有利用價(jià)值反而是資料處理中需要消除的。

異常波分類(lèi)由異常波的概念可以知道，異常波是由不同的特殊地質(zhì)異常體所產(chǎn)生的，例如：傾斜大斷層、溶洞、“眼球狀”鹽丘等都會(huì)產(chǎn)生不同類(lèi)型的異常波，我們可以根據(jù)異常波產(chǎn)生的條件和機(jī)制將其分類(lèi)。

繞射波根據(jù)惠更斯原理，地震波在其傳播過(guò)程中，如果遇到界面上任何一種不規(guī)則體（如地層尖滅點(diǎn)等），這些不規(guī)則的突起點(diǎn)會(huì)形成新的點(diǎn)震源，再次發(fā)射入射能量呈球面散射，由這種新的點(diǎn)震源產(chǎn)生的波叫繞射波。繞射波通常能量較弱，衰減速度快，在地震資料中常常被淹沒(méi)在反射波中難以辨識(shí)。繞射同相軸對(duì)應(yīng)地下尖滅點(diǎn)、斷點(diǎn)和不整合面上突起點(diǎn)，經(jīng)偏移處理后繞射波收斂于一點(diǎn)。利用繞射波的時(shí)距曲線極小點(diǎn)的特征，可以準(zhǔn)確地確定地下斷點(diǎn)、尖滅點(diǎn)和不整合面上的突起點(diǎn)的真實(shí)位置。例如，鹽丘模型中存在凸點(diǎn)、邊界斷點(diǎn)、彎曲界面切點(diǎn)等都會(huì)形成繞射波，與反射同相軸相切，如圖 1。

斷面波斷面波是陡傾角斷層面（ θ ≥ 30°）上的產(chǎn)生的反射形成的一種反射波。由于其表現(xiàn)為同相軸特別“陡”，異于正常反射波而被列入異常波。事實(shí)上，并不是所有的斷層都可以產(chǎn)生斷面波（斷層距較小同相軸僅僅扭曲或錯(cuò)斷、斷面兩側(cè)巖性差異較小時(shí)不產(chǎn)生斷面波），只有那些斷層落差大，斷面較光滑，斷層面傾角不大的斷層才會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的斷面波。由于斷層面的兩側(cè)屬于不同巖性地層的直接接觸，造成巖性及反射系數(shù)的不均勻性。斷裂活動(dòng)又沿著此面滑動(dòng)而具有一定的光滑度，因此斷層面本身一般就是一個(gè)良好的反射界面，但是要產(chǎn)生可觀的斷面反射，則其具有強(qiáng)反射系數(shù)的界面段應(yīng)有一定的長(zhǎng)度，否則只能產(chǎn)生斷面漫射。一般大的斷裂能夠滿足上述條件。由于斷層面兩側(cè)的巖性及反射系數(shù)的不均勻性，有的反射界面段反射系數(shù)大有的則小，有的正有的負(fù)，光滑程度參差不齊，因此引起的反射表現(xiàn)為強(qiáng)弱斷續(xù)出現(xiàn)，且強(qiáng)相位經(jīng)常轉(zhuǎn)換，不易追蹤。在時(shí)間剖面上其同相軸呈大傾角“陡產(chǎn)狀”斜穿線且呈斷續(xù)出現(xiàn)。以典型斷層模型為例（僅包含一組斷層），斷層傾斜 50°，斷面上的每個(gè)反射點(diǎn)為斷棱點(diǎn)，產(chǎn)生繞射波，由于斷面波和由同一斷棱點(diǎn)產(chǎn)生的繞射波同相軸相切，如圖 2 所示。

按該地層實(shí)際速度計(jì)算出繞射波理論曲線，分別找出與斷面波同相軸上各點(diǎn)相切的繞射波曲線，這些繞射波曲線的極小點(diǎn)就是所對(duì)應(yīng)的各切點(diǎn)的真實(shí)偏移位置，將這些極小點(diǎn)連起來(lái)，就是斷面波同相軸偏移校正后的位置，也就是時(shí)間剖面上的斷層線，如圖 2所示。在斷層發(fā)育地區(qū)和油田開(kāi)發(fā)工作中，準(zhǔn)確的解釋斷層，確定斷層的空間位置是一項(xiàng)非常重要的地質(zhì)任務(wù)。在如下許多情況中，多種波在大斷層的斷裂附近干涉嚴(yán)重，波組錯(cuò)斷、中斷的缺失帶較寬，斷層位置很難準(zhǔn)確識(shí)別。例如，在多次波發(fā)育地帶，多次波未受到壓制，凸起凹陷分不清楚、測(cè)線雖橫跨大斷層，但斷層仍無(wú)法確定；多次波不發(fā)育地段，由于波組錯(cuò)斷、中斷較寬或者缺失，且參差不齊的情況下，斷層位置畫(huà)不準(zhǔn)；兩條以上的大斷層組成的斷裂帶，帶內(nèi)波的干涉復(fù)雜，地層產(chǎn)狀不易分清，普通地震勘探無(wú)能為力等等情況下，為了解決斷層問(wèn)題，特別是凸起一側(cè)邊界的斷層，需要應(yīng)用斷面波來(lái)解決。利用斷面波，還可以進(jìn)而研究斷層產(chǎn)狀的變化以及被切割復(fù)雜化的情況，能夠提供很有價(jià)值的地質(zhì)資料。斷面波繞射波道號(hào)間（時(shí)sm）反射波圖 3斷層面的確定2。

回轉(zhuǎn)波當(dāng)凹界面的曲率半徑小于埋深時(shí)，在水平疊加時(shí)間剖面上會(huì)形成反射點(diǎn)位置和接收點(diǎn)位置相互倒置的回轉(zhuǎn)波場(chǎng)。時(shí)距曲線出現(xiàn)疊掩交叉現(xiàn)象的原因，是凹界面兩側(cè)及平界面的反射波都到達(dá)地面上的同一點(diǎn)，并且時(shí)距曲線上各點(diǎn)的次序和它們對(duì)應(yīng)的各反射點(diǎn)的次序是相反的，此現(xiàn)象稱(chēng)地下焦點(diǎn)效應(yīng)（buffed focuseffect）。凹界面反映向斜構(gòu)造，按其曲率中心位于不同的深度位置，其反射波在水平疊加剖面上的特點(diǎn)，分為平緩向斜型、聚焦性和回轉(zhuǎn)型三種情況。地震解釋中最有實(shí)際意義的是回轉(zhuǎn)型凹界面產(chǎn)生的反射波，通常稱(chēng)為回轉(zhuǎn)波?；剞D(zhuǎn)波的特點(diǎn)是視速度小，在回轉(zhuǎn)點(diǎn)處振幅增大；常常與反射波伴生。回轉(zhuǎn)波與斷裂附近的大傾角反射波也有許多相似之處，如具有較低的視速度和隨距離迅速衰減的振幅，又兩波都同時(shí)出現(xiàn)在斷層附近，因此極易混淆。將回轉(zhuǎn)波當(dāng)作是大傾角反射波的結(jié)果，會(huì)使下側(cè)平界面和“大傾角”界面脫離，中間形成空白帶，此時(shí)斷層位置不能唯一地確定。當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)上述“大傾角”，反射確屬回轉(zhuǎn)波，并據(jù)此進(jìn)行解釋之后，原來(lái)的空白帶便由彎曲界面彌補(bǔ)起來(lái)，“大傾角”平界面為彎曲界面所代替，于是斷層位置便確定無(wú)疑了，界面形態(tài)也更真切了。3

在物理地震學(xué)中，依據(jù)惠更斯—菲涅爾原理，可以定義反射波是一種特殊的繞射波，并且所有波（包括斷面波、回轉(zhuǎn)波等異常波）都可以用繞射波來(lái)解釋?zhuān)@是廣義繞射思想。Dix 定義可以表明反射截面的彎曲程度和傾角形態(tài)的信息的地震波同相軸為反射波，剩余的被定義為繞射波。幾何的點(diǎn)或線是不足以產(chǎn)生一定能量的繞射波的，所以雙支繞射應(yīng)該是由短的反射段或小斷塊引起的，其極小點(diǎn)并不是斷棱點(diǎn)，而是相距較近的兩個(gè)斷點(diǎn)形成的，斷層線不是通過(guò)極小點(diǎn)，而是在其兩旁通過(guò)。長(zhǎng)反射中斷點(diǎn)產(chǎn)生的繞射波，是由長(zhǎng)反射段斷點(diǎn)附近一段次生繞射源共同合成的。因此，斷面波與繞射波、回轉(zhuǎn)波伴生相切，最后由繞射波把它們聯(lián)結(jié)起來(lái)4。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

宋春霖 - 副教授 - 江南大學(xué)