Question

地震剖面与地质剖面的关系

Answer 1

地震剖面是地质剖面的地震响应，蕴藏着大量的地质信息。地震剖面上除了有与地质现象有关的响应之外，还存在大量与地质现象无关的噪声。作为地震响应的地震剖面并不是地质剖面的简单翻版，某些地质现象反映到地震剖面上表现形式相当复杂，甚至有不少假象，这些问题在解释中必须给予充分注意。

（一）地震反射界面与地质界面的关系

地震反射界面是波阻抗有差异的物性界面。在实际地质剖面中，地层界面、断层面、侵入接触面、不整合面等地质界面的两边均可能有较大的物性差异而成为反射面。因此，一般来说，地震反射面与地质分界面是一致的。这一点是地震勘探的基础，也是地震资料解释的主要依据。

但是，地震反射面与地质界面并不是完全一致的。有些古老的地层经受长期地质运动和地层压力作用后，相邻地层的波阻抗可能十分相近，二者之差不足以构成明显的地震反射面，这类地质上的地层界面在地震剖面上就很难有所反映。相反，同一岩性的地层，其中既无岩性界面又无地层界面，但因岩层中所含流体成分的不同而构成有波阻抗差的物性界面（例如水、气分界面，油、气及油、水分界面等），这些界面成为明显的地震反射面在地震剖面上出现。因此，有时地震剖面上的反射面不一定是地质界面。

在有些地区，尽管地层界面的物性差异较大，但由于界面过短或界面过于粗糙，在地震剖面上只能以一些零星的、混乱的反射出现，形成不了明显的反射面。例如，一些古地形、珊瑚礁、被断裂破碎的地层界面等地质现象就属于此类。

在厚地层地区，与一个地震反射面有关的两地层均较厚，时间剖面上该地震反射面的地震反射波反映了相邻两地质单元中的岩性变化。其中任一单元的岩性发生变化均能引起反射波特征改变。如果一个稳定的地层之上覆盖着岩性多变的沉积岩，则地震反射波不稳定；在一个岩性多变的侵蚀面上覆盖着稳定的沉积岩，侵蚀面上的反射也是不稳定的。时间剖面上地震反射的变化因何而起需据地震反射波特征和上、下地层间的联系具体分析确定。

在薄地层地区的情况则更为复杂。因为任何一个界面反射回地面的地震波（称为反射波）都有一定的延续时间Δt，当地层薄到各界面地震反射子波到达地面同一点的时间差Δτ小于Δt时，这些反射子波会互相干涉、叠加形成一个复合波形。如图6-2-1所示，自激自收点S接收到来自R₁、R₂、R₃三个界面的反射地震子波，这些子波到达时相差很小，结果在时间剖面上显现出来的已不是各子波单独的波形，而是它们叠加的复合波形。因此，此时地震剖面上的反射层，并无明确的地质层位与之对应。尽管使用反滤波等提高分辨率的处理方法可以压缩子波，但其分辨率的提高是有限度的，不可能使一个反射波对应一个地质界面。特别在我国东部陆相砂、泥岩互层的生、储油广大地区，每个单层的厚度都很薄，地震剖面上的地震波经常是复波。尽管如此，地震剖面上的强反射波仍然与一个主要的地层分界面或特殊的岩性分界面关系更为密切一些，其波形具有独自的特点和稳定性。

图6-2-1 三个界面反射波形成复波

（二）地震反射界面的几何形态与地质构造的关系

产生地震反射波的界面多是地层界面。地层界面的起伏或地层褶皱均能引起地震波运动学特征发生变化。在地震剖面上，反射时间信息变化的图形反映构造形态是非常明显的，也是十分直观的。但是，地震剖面不是地质剖面，而是地质剖面的地震响应，二者之间是有不少差别的。

首先，地震剖面通常是时间剖面，而地质剖面是深度剖面。地震时间剖面要经过时深转换后才能成为深度剖面。时深转换后的地震深度剖面与地质剖面的符合程度，主要取决于速度资料的可靠程度。速度不准，会导致地震深度剖面上的反射层与地质剖面上的真实地层不符，甚至会引起构造变形。时深转换前的地震时间剖面上反射层的形状与地质剖面上真实地层的形状是否一致与速度的分布关系密切。如图6-2-2（a）为一地质剖面，剖面上仅一个水平地层界面，但界面上部地层中的速度值由中间向两边逐渐变小。与此地质剖面对应的地震时间剖面（b）上的反射层呈现出隆起形状，显然这种情况很容易出现解释错误。

图6-2-2 速度变化引起的剖面变化

其次，地震剖面是以地震波的形式显示的。地震波总有一定延续长度，因此地震剖面的分辨率总是受到一定限制，地质剖面上一些十分微小的变化（如小于几米或零点几米的起伏、断层等）不可能在地震剖面上表现出来，即使是高分辨率地震剖面也不可能分辨出极微小的地质现象和变化。

此外，对于水平叠加剖面而言，由于共反射点偏离了真实的空间位置，地震剖面上反映的地层位置一般不太真实。例如，地震剖面上显示的背斜型构造可能比实际地质构造要宽一些，翼部稍缓一些，但顶部位置通常是正确的。因为顶部附近倾角平缓，畸变较少。在陡倾角地带或构造复杂地区，特别是断层较多、褶皱剧烈的地带，水平叠加时间剖面会发生严重畸变，甚至出现各种地质假象，与真实地质剖面相差非常大。

偏移剖面虽然能在一定程度上纠正水平叠加时间剖面上的构造畸变，但仍不能准确地反映地层的深度和产状，这是因为目前使用的偏移方法均不够彻底。实际介质为三维介质，地震剖面是二维剖面，对地震剖面只做二维偏移不可能使侧面波归位，使剖面上反射点位置准确。全三维偏移工作量太大，目前还难以完全实现。当地下构造形态复杂时，共中心点叠加已不是共反射点叠加，要实现真正共反射点叠加和偏移应使用叠前偏移方法。但叠前偏移工作量太大，目前并没有全面使用。此外，目前的时间偏移方法均未考虑透射作用影响（即假设任何界面以上均为一个单一层），要考虑此问题应使用深度偏移方法。但深度偏移费时费力，且不够完善，用得很少。因此，在目前供解释使用的地震时间剖面上，存在不少构造假象，特别是深部地层更是如此。例如，图6-2-3（a）为一地质剖面，上部界面有一断层而下部界面没有。在相应的地震剖面（b）中上、下界面都出现断层。又如图6-2-3（c）的地质剖面上，上部界面隆起而下部界面水平，但在相应的地震剖面（d）中下部界面也发生隆起。类似的假象在地震剖面上比比皆是，解释中一定要加倍注意。

图6-2-3 上部界面对下部影响

尽管存在着上述问题，与其他物探资料相比，地震勘探获得的地震剖面仍然是最清晰、最直观地反映地下构造形态的资料，与地质剖面也最为接近。因此，它是地质学家最乐于使用的第一手资料。只要正确掌握地震剖面与地质剖面之间的同和异，充分利用所学的地质知识，认真研究剖面上的细微变化，是可以做出正确的地质解释的。