北黄海海区浅地层剖面数据资料干扰分析及预处理.docx

1、ISSN1009-2722CN37-1475/P第27卷第1期Vol27No1海洋地质前沿MarineGeologyFrontiers文章编号:1009-2722(2011)01-0027-06北黄海海区浅地层剖面数据资料干扰分析及预处理陈晓辉J,李日辉，张志菊气李铁刚（1中国科学院海洋研究所，中国科学院海洋地质与环境柬点实验室.青岛266071；2青岛海洋地质研究所，片岛266071；3中国科学院研究生院，北京100049）摘要：在前人工作的基础上，对北黄海海区采集的浅地层割面资料中出现的多次波、鸣震等干扰因素进行了系统的分析，并对割面的反射品质进行了评估，将全区分为北黄海中部较轻干扰区.北

2、黄海南部较弱干扰区，北黄海北部较重干扰区及渤海海峡周边较重干扰区。通过滤波处理，对割面中出现的多次波、鸣震等干扰因素进行了有效的压制，消除了干扰波对原始资料的污染，为后续地质分析与解释工作提供了理想的基础资料。关键词：北黄海；浅地层剖面；干扰分析中图分类号:P315.01文献标识码：A浅地层剖而测H是一种基于水声学原理的连续走航式探测浅部地层结构和构造的地球物理方法。其干扰因素的产生除了与浅剖系统的本身有宜接的关系外，测区的地震地质条件及水深条件等也是影响浅地层剖面质量的重要因素。前人对地震剖面干扰的处理研究主要集中在压制多次波干扰方面，归结起来主要有3类：一类是基于声波波动方程的地震波传播理

3、论.通过模拟波场运动预测出多次波的具体位置和能量.然后将其从原始信号中消除；另一类是分析波场外推预测多次波，从预测反褶积和拉东变换衰减不同类型多次波来达到压制海上多次波的目的。这两种方法在单道地震资料处理中取得了较好的效果。再一类是在多道地震勘探中.利用多次波和一次波在动校时差、周期性等性质上的差异通过滤波将多次波与有效信号分离开来并收稿日期：2010-0802基金项目：国土资源部海洋区域地质调查项H（GZH200800501）作者简介：陈晓棒（1981.卯.助理研究员，主妾从事海洋地质调查研究匚作.E-mail：honK2il982切除多次波:以往的成果主要是针对单道、多道地震的资料处理，鲜

4、见对浅地层剖面数据资料干扰分析及处理的报道。本文借鉴了前人处理单道地震资料干扰的方法，对北黄海采集的浅地层剖面进行了反射品质评估,对剖面上出现的多次波、侧面波、鸣震等干扰波的声学特征做了系统的分析，通过滤波处理提高数据的信噪比，消除了干扰波对原始资料的污染，为浅地层剖面资料的后续分析解译工作提供了理想的基础资料。1材料与方法青岛海洋地质研究所于2008年811月在北黄海进行了浅地层剖面测量:。此次测址使用英国AAE公司制造的SBP/AAE浅地层剖面系统，由震源（电火花）、水听器、工作站3部分组成。采用的工作参数为：电火花激发能般为400500J，拖曳K度为30m,记录鼠程为100ms,触发间隔

5、为1000ms,滤波为5005000Hz,海上施工船速控制在5节以下。2问题分析由于北黄海海区特定的浅地层声阻抗结构和实测作业及记录处理方法所限，研究所涉及到的北黄海声学反射记录中仍然含有多种干扰因素，在了解前人对声学地层剖面干扰因素分析及压制方法的基础上,对北黄海采集的浅地层剖面资料进行了反射品质评估，将全区分为4个扰区（图l）e图1北黄海浅地层割面声学反射品质评估分区Fig.1QualityoftheshallowprofilereflectionintheNorthYellowSea（1）渤海海峡周边较重干扰区（I区）该区鸣震、全程多次波相互混合出现.掩盖了记录上的大所有效声学反射图像，

6、导致面貌杂乱，结构不清。（2）北黄海南部较弱干扰区（n区）该区水深多为5070m,多次波二次反射出现的位置接近剖面记录的底部,大多数侧线结构较清楚.对解释的影响小。（3）北黄海中部较轻干扰区（Ill区）该区多数测线的反射层次、结构尚清楚，仅阴部区段的低频鸣震、全程一次、层间多次等干扰波较严币（4）北黄海北部较重干扰区（IV区）该区低频鸣震全程多次波干扰较为严重，剖面能量弱，信噪比低，资料对比解释难度较大。2. 1多次波干扰海上地震勘探的常见干扰波类型有多次反射波、反射一折射波、折射一反射波、绕射一反射波等其中多次波是在浅水区域对地震剖面品质影响最为严重的干扰波。在浅地层剖面测中,当声源波由海水

7、向海底及其以下地层传播.先后形成了相应的“声学回波，又传回至海水之中，由于海平面与空气、海水与海底分界面的波阻抗差明显，声学回波”到达这些界面时，又会发生向下传播，并再度形成第2次的“声学回波”返回海水。显然.按此接收记录的多次“声学回波”不仅毫无利用价值.而II.在实际的声学反射记录中成为严垂的干扰因素。此类多次波在时间域中表现为水深的2倍或多倍走时（图2、3）,在剖面中易于识别，在北黄海水深2040m的海域和近于水平海底的剖面上影响严重.在水深较深且目的层较浅时，不受多次波的影响。图2北黄海北部二次反射干扰声学反射图像Fig.2Thesecond-reflectionsinthenorth

8、ofNorthYellowSeaonin图3北黄海北部全层多次波声学反射图像Fig.3Themultiple-wavesinthenorthofNorthYellowSea当反射能量较强的“声学回波”向上传播至某些波阻抗差较大的地层界面时.既会“穿透上传”，也会“反射下传”，这种在多个反射界面向来回传播的声学叫波”称之为层间多次波（图4）,同样是毫无利用价值、又不同程度影响声学反射记录的干扰波，此类多次波多见于北黄海海域水深2025m海底面之下。9707An图4山东半岛北部层间多次波声学反射图像Fig.4Theinterlayermultiple-wavesinthenorthofShando

9、ngPeninsula图5北黄海南部低频鸣震干扰声学反射图像Fig.5LowfrequencyreverberationinterferenceinthesouthofNorthYellowSea本文研究的浅地层剖面中多次波的干扰有些表现为与海底、海平面及地层内部多种机理形成多次波的叠合.这种多次波很难从周期性上区分表现得更为夏杂，给地层的准确划定及追踪造成困难。2.2鸣震干扰由于海水表面与海底是两个反射系数相差较大的反射界面，当海底比较平坦且反射系数比较稳定时,进入水层内的“声学回波”不仅会产生多次反射.还会造成水层共振现象称为鸣震。鸣震具有比较稳定的的波形,特别是其延续时间长，会大量掩盖有

10、效的反射波特征。研究认为.鸣膜的频率决定于水层厚度和水中的波速,也与海底反射系数、记录仪器特性、入射到水层中的声波频谱等因素有关，鸣震干扰有低频（图5）和高频（图6）2类。2.3其他局部性干扰作业船减速干扰、波涌干扰和侧而波干扰等，不仅会影响区域对比追踪.更会宜接影响特殊地质体的声学图像识别。45_433一图6渤海海峡高频鸣或干扰声学反射图像Fig.6HighfrequencyreverberationinterferenceinBohaiStrail3浅地层剖面干扰波的压制3. 1原始资料的频率分析图7北黄海浅地层剖面原始资料高频段频谱分析Fig.7Spectralanalysisforhi

11、ghfrequencycomponentsoforiginalshallowprofilefromNorthYellowSea通过处理系统对有效波进行频谱分析.可以确定浅地层剖面数据资料的有效频带范围。从频谱分析结果看.有效波的高截频在40005000Hz（图7）,有效波的低截频在150200Hz（图8）。图8北黄海浅地层剖面原始资料低频段频谱分析Fig.8SpectralanalysisforlowfrequencycomponentsoforiginalshallowprofilefromNorthYellowSea3.2频率扫描处理波波姓理是改善资料品质的有效方法之一，为了突出不同的声学

12、反射单元的主要特征.根据上述的浅地层声学波阻抗结构和有效频带分析,对北黄海北部声学反射品质比较复杂浅地层剖面原始数据开展了滤波处理试毁.采用频率扫描滤波的处理方式.得到了图9所示的不同低截频的高通泌波效果.综合分析认为，有效波的低截频率定为150Hz比较合理。3.3多次波的压制a未经淀波的原始制面，b低裁颇为100Hzic低裁糠为150图9不同低截频的高通海波效果图Fig.9Theresultsfromhighpassingfilteringfordifferentlowcutfrequencies因受浅地层剖面测ht的野外采集方法的限制.目前对压制海底多次波的处理方法仍在探索之中，本文针对北

13、黄海采集的浅地层剖面通过人工追踪海底多次波.再使用多维滤波的方式压制多次波。具体处理流程如图10。图12压制多次波后的声学反射图像Fig.12Thereflectionprofileaftermultiple-waveattenuation图10压制多次波流程图Fig.10Theflowchartshowingattenuationformultiplewaves借助于交互地震资料处理系统，可以人工拾取出海底多次波反射层位，再参照多次波反射层位.定义一个仅仅包含多次波的时窗.如图11所示。图中红色虔线是交互拾取的多次波层位；两条蓝色线是定义用于压制多次波的时由图11北黄海北部浅地层剖面多次波层

14、位及压制多次波时窗Fig.11Positionofmultiple-wavesandtimewindowformultiple-waveattenuationofshallowprofilefromthenorthofNorthYellowSea3.4鸣震的压制3.4.1层间鸣震的压制在时窗内应用F-K滤波手段.利用多次波速（海水速度）或一个介于一次波和多次波之间的速度，对削面数据资料做动校正。由于动校速度的差异.在多次波得到校正或校正不足时.有效波则校正过抵.这样在F-K域就可将一次和多次波分开.以此有效压制多次波（图12）。经多次波压制处理后.声学反射图像有所改善.明显淡化了相应干扰深度范

15、闱的“反射假象”,凸显了原已掩盖或扭曲的实际声学反射图像，整体效果较好。图14层间鸣震压制时蔺定义Fig.14Thetimewindowdefinedafterofsuppressinginterlayerreverberation本文涉及到的北黄海采集的浅地层剖面资料鸣震干扰多出现在声学反射层之间（图13）。海区地震勘探可在数字姓理中采用反滤波等技术有效克服鸣震干扰.相比而言，浅地层剖面数据资料还缺少相应的处理方法。本文采用的压制鸣震干扰的主要处理方法是交互定义氏制时窗（图14）.在时窗内采用F-K滤波等芹段进行压制,可以取得比较好的处理效果（图15）.图13层间鸣覆声学反射图像Fig.13

16、Thereflectionprofileofinterlayerreverberation图15压制鸣震后的声学反射图像Fig.15Thereflectionprofileaftersuppressingreverberation3.4.2高频鸣震的压制高频鸣震通常为高频锯齿状干扰波(图16),主要采用滤波的方法加以滤除。通过频谱分析,确定锯齿波的频率，之后采用陷波或窄带通滤波处理方法.有效压制F扰波的能量，达到压制高频鸣震干扰的目的(图17)。图16高频锯齿状干扰波剖面Fig.16Theprofileofhighfrequencywithserratednoisewaves图17压制高频锯齿

17、状干扰波后的剖面Eig.17Theprofileaftersuppressinghighfrequencyserratednoisewaves4结论与认识(1) 本文对北黄海取得的浅地层声学剖面进行了系统的品质分析，将全区分为北黄海中部较轻干扰区、北黄海南部较弱干扰区、北黄海北部较重干扰区及渤海海峡周边较重干扰区。(2) 通过滤波处理试验，采用频率扫描滤波的方式，综合分析不同低截频的高通滤波效果，得出有效波的低截频率为150Hz。(3) 针对浅地层声学剖面中出现的多次波、鸣震等干扰，借鉴前人处理单道地宸干扰资料的成果.利用一次波与多次波存在动校时差、周期性等性质方面的差异.通过FK滤波处理.使

18、有效信号更加突出.得到的剖面更加理想，为后续的地质分析与解释工作提供更理想的基础资料。浅地层剖面数据资料f扰压制是件复杂的工作，多次波的处理方法在单道、多道地震方面比较成熟，在浅地层剖面资料方面仍待探讨。参考文献：Cij赵铁虎.张志南.许枫.浅水区浅地层剖面测量典型何财分析JJ.物探化探汁算技术.2002.24(3):215-219.23牛滨华.沈操.黄新武.波动方程多次波压制技术的进展J.地球物理学进展.2002,】7(3)：48O-485.3王建立,王r(理.张洪宙.等.海上多次波的联合衰减法lj.地球物理学进展，2009.24(6，2070-2078.I金德刚.常旭.刘伊克.逆亍波域消除

19、多次波方法研究J.地球物理学报2008,51(1)：250-259.5 王维红.崔宝文.刘洪.表面多次波熨狱的研究现状与进展J.地球物理学2007.22(1)；156164.6 李景叶.陈小宏.芮振华.基于匹配滤波的多次波庆制方法研究D1地球物理学iit2007,22(.1),200-206.7 大迪，椅长春.数据驱动型多次波衰减方法的研究J地球物理学进展.2008,23(1):98103.8 黄新武.孙春岩.牛域华.等.基于数据致性预测与压制自由表面多次波理论研究与预处理J.地球物理学报.2005.48(1):173-180.(下转第37页)THEDISCOVERYOFCALCAREOUSN

20、ANNOFOSSILSINMESOZOICMARINESTRAIAAlGYANGZE,SOUTHERNTIBETANDITSSIGNIFICANCEGAOUanfeng-2.SUNJuan口.WANXiaoqia/,WANGYu*2,ZUOWenzhe,?(1CollegeofResourcesandEnvironments.HebeiPolytechnicUniversityTangshan.063009,Chinai2KeyLaboratoryofBiogeologyandEnvironmentalGeology.Ministryofbxiucacion.ChinaUniversityof

21、(eociencesWuhan430074*China：3ChinaUniversityofGeosciences*Beijing)00083China)Abstract：l*hemarinestrataaroundtheJurassicCretaceousboundarycropoutwellinsouthernTibet.ThesamplescollectedfromtheJiabulaFormationintheJiabula-GokousectionofGyangzeareawereanalyzedbytheauthorsunderhigh-resolutionmicroscope.T

22、hecalcareouszonalnannofossilsofBcrriasian-ValanginianstagesofearlyCretaceouswerefoundforthefirsttimeinthesection.Someglobalorintercontinentalspecieswithregionalsignificanceforcorrelationwerealsodiscovered.Ingeneral,thenannofossilsdiscoveredhavethesamefeaturesoftheEarlyCretaceousassemblage.Thediscove

23、ryprovidesnewpaleontologicalevidencefordelineationoftheJurassicCretaceousboundaryinsouthern7ibet.Keywords：calcareousnannofossils；JurassicCretaceous；JabulaFormation；Gyangzearea；southernTibetCCCC-CCCCCGCCCCCCC-C-CCCtCCeCG-CCGC-CCCCC-GCCCCCCCCCGCCGC-C-tGCG-CC-CCCC-CCCCC(上接第32页)INTERFERENCEANALYSISANDPREPROCESSINGOFTHESHALLOWPROFILINGDATAINTHENORTHYELLOWSEACHENXiaohui,?LIRihui2,ZHANGZhixun2,LITiegang1IInstituteof(keanology.ChineseAcad