垂直地震剖面介紹

垂直地震剖面(VSP)是一種地震觀測(cè)方法，它是與通常地面觀測(cè)的地震剖面相對(duì)應(yīng)的。地面觀測(cè)的地震剖面是在地表附近的一些點(diǎn)上激發(fā)地震波，同時(shí)在沿地面測(cè)線布置的一些檢波點(diǎn)上進(jìn)行觀測(cè)；垂直地震剖面也是在地表附近的一些點(diǎn)上激發(fā)地震波，但它是在沿井口不同深度布置的一些檢波點(diǎn)上進(jìn)行觀測(cè)。

前者檢波器放在地表，測(cè)線沿地面布置，所以又稱水平（或地面）地震剖面；后者檢波器放在井中，測(cè)線沿井孔垂向布置，所以稱為垂直地震剖面。在水平地震剖面中，因?yàn)闄z波器置于地面，所以除沿地表傳播的直達(dá)波和面波外，只能接受到來自地下的上行波；在垂直地震剖面中，因?yàn)闄z波器通過井置于地層內(nèi)部，所以既能接受到自下而上傳播的上行波，也能接受到自上而下傳播的下行波，這或許是垂直地震剖面與水平地震剖面相比最重要的一個(gè)特點(diǎn)。

垂直地震剖面實(shí)際上也是一種井中觀測(cè)方法，它是早已廣泛使用的地震測(cè)井（又稱速度檢驗(yàn)放炮）方法的變革和發(fā)展。地震測(cè)井和垂直地震剖面的不同在于：前者只利用記錄的初至波，后者不僅利用記錄上的初至波，也要利用記錄上的續(xù)至波；前者的觀測(cè)點(diǎn)距通常較大，后者的觀測(cè)點(diǎn)距很??；前者只利用震源在井口附近的零偏移距觀測(cè)系統(tǒng)，后者還利用震源偏離井口的偏移距觀測(cè)系統(tǒng)和多偏移距觀測(cè)系統(tǒng)；前者的目的主要是測(cè)定波速，后者主要是研究井旁地層剖面及在實(shí)際地質(zhì)介質(zhì)中研究波的形成和傳播的規(guī)律．除此之外，垂直地震剖面在其發(fā)展過程中已經(jīng)研制了專門的儀器系統(tǒng)，試驗(yàn)了成套的野外工作方法，并發(fā)展了解釋的理論基礎(chǔ)．所以它已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出地震測(cè)井原來的范圍，而發(fā)展成為一套完整的，獨(dú)立的，新的觀測(cè)方法。

垂直地震剖面所用的震源有：炸藥震源，振動(dòng)震源，氣槍，電火花震源，橫波VSP震源 。

震源選擇原則：

（1） VSP所用的震源最好與VSP井旁地面地震剖面所用的震源一致。

（2）VSP各次激發(fā)的震源子波應(yīng)具有高度的一致性和重復(fù)性。

（3） VSP震源的輸出強(qiáng)度應(yīng)該適中。

（4）激發(fā)頻譜應(yīng)盡可能寬，以便提高分辨率．

除此之外，激發(fā)的干擾波能量應(yīng)該相對(duì)較小或者易于壓制，激發(fā)的波型應(yīng)該與勘探的目的相一致等等也都是選擇震源時(shí)應(yīng)該考慮的原則。

VSP使人們發(fā)生強(qiáng)烈興趣的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它可以避開地面觀測(cè)時(shí)來自地表附近的一些噪聲，但是VSP也有它自己的一些噪聲，例如電纜波，套管波，井筒波，井下儀器耦合不良的噪聲和其它噪聲等。

（1）地面剖面基本上是通過觀測(cè)波場(chǎng)在水平方向的分布來研究地質(zhì)剖面的垂向變化，垂直剖面是通過觀測(cè)波場(chǎng)在垂直方向的分布來研究地質(zhì)剖面的垂向變化，因此，波的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征更明顯，更直接，更靈敏。

（2） 地表觀測(cè)離開介質(zhì)內(nèi)部有意義的界面較遠(yuǎn)，與界面有關(guān)的波需要經(jīng)過一段復(fù)雜的旅程才到達(dá)地表，垂直剖面可以在介質(zhì)內(nèi)部緊靠界面附近觀測(cè)，因而可直接記錄到與界面有關(guān)的較純的地震子波的波形。

（3） 地面地震記錄上主要的干擾波大都來自剖面上部，由于這些干擾，往往使地面記錄上波的識(shí)別和對(duì)比發(fā)生困難．垂直地震剖面由于在介質(zhì)內(nèi)部點(diǎn)上直接觀測(cè)，因而有可能避免和減弱上部低降速帶的干擾，易于識(shí)別波的性質(zhì)。

（4） 地面觀測(cè)時(shí)，由于剖面上部的影響，地震噪聲水平較高，儀器有效靈敏度受到限制，因而很難記錄和識(shí)別強(qiáng)度低的弱波．垂直剖面在介質(zhì)內(nèi)部的點(diǎn)上觀測(cè)，由于地震噪聲水平隨深度迅速衰減，因而可以大大提高儀器的有效靈敏度，并使弱波的觀測(cè)成為可能。

（5） 地表觀測(cè)時(shí)，不同界面的波到達(dá)地表測(cè)線上各點(diǎn)的方向都是來自下方，且彼此差異不大，垂直剖面觀測(cè)時(shí)，不同界面的波到達(dá)井。內(nèi)測(cè)線上各點(diǎn)的方向可以是來自上方，也可以是來自下方，而且在界面附近發(fā)生突變，所以垂直剖面可以有效地利用波的達(dá)到方向這一特點(diǎn)．

（6） 地表觀測(cè)時(shí)，由于低速帶和剖面上部的影響，波的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生畸變。垂直剖面由于能避開剖面上部和低速帶的干擾，所以能夠較準(zhǔn)確地觀測(cè)波的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向，因而可以利用波的"空間偏振（或極化）"這一特別靈敏的參數(shù)來研究波的性質(zhì)和地層巖性。2100433B

在平面圖上，通過受護(hù)對(duì)象的角點(diǎn)作平行于煤層走向和傾向方向的四條直線得一矩形。在矩形外側(cè)加上圍護(hù)帶，即為地面的受護(hù)面積。然后分別在走向和傾向方向剖面圖上，根據(jù)沖積層和基巖移動(dòng)角繪出煤柱在剖面上的邊界，并將此投影到平面圖上，即得煤柱的邊界 (圖1)。

當(dāng)用垂直剖面法留設(shè)與煤層走向斜交的受護(hù)對(duì)象的煤柱時(shí)，下山方向和上山方向分別用β′、γ′角值代替移動(dòng)角圈定煤柱。β′和γ′按下式計(jì)算：

式中δ、β、γ分別為走向、下山、上山方向的基巖移動(dòng)角;θ為圍護(hù)帶邊界與煤層走向線之間所夾的銳角。

學(xué)科：礦山地質(zhì)學(xué)

詞目：露天礦垂直地質(zhì)剖面圖

英文：open pit vertical geological section

研究和測(cè)制地層剖面的工作是地層工作的基礎(chǔ)。剖面的選擇、剖面的觀察和測(cè)制、剖面資料的整理，研究是這項(xiàng)工作的三個(gè)重要環(huán)節(jié)。

測(cè)量和編制地質(zhì)剖面圖是開展區(qū)域地層、地質(zhì)構(gòu)造、古生物演化、古地理演變以及礦產(chǎn)地質(zhì)等基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查研究的重要手段。地質(zhì)剖面按照研究對(duì)象與內(nèi)容的不同，可分為地層剖面、構(gòu)造剖面、侵入巖剖面、第四紀(jì)地質(zhì)地貌剖面等。雖然不同類型的地質(zhì)剖面在選址及觀察描述的著重點(diǎn)上有較大的差別，但是測(cè)制的一般方法與步驟是類同的。本章以地層剖面為主兼顧其他類型剖面進(jìn)行介紹，期待同學(xué)們能夠更多地掌握測(cè)制剖面的一般方法與要求，使得在以后的工作中能夠做到舉一反三，靈活地處理地層剖面上的各種地質(zhì)問題。 地質(zhì)剖面的測(cè)制過程一般分為剖面選址、施測(cè)、綜合整理等三個(gè)步驟。其中編制剖面圖與柱狀網(wǎng)和編寫剖面小結(jié)是綜合整理的主要工作內(nèi)容。

每個(gè)地層單位都有特定的巖相、厚度、古生物化石和接觸關(guān)系等特征，雖然這些特征的空間變化是普遍存在的，但是依據(jù)課題的調(diào)查研究精度，往往能劃出一定的區(qū)域范圍，認(rèn)為它們?cè)谶@一范圍內(nèi)只有量的微小變化而沒有質(zhì)的變化，這種區(qū)域被稱為地層分區(qū)。一般地，不同的地層分區(qū)應(yīng)當(dāng)各自布置一條或幾條剖面來描述其中的地層單元。這些剖面應(yīng)選擇在露頭連續(xù)，層序完整，構(gòu)造簡(jiǎn)單，接觸關(guān)系清楚，化石豐富，巖相組合和地層厚度具有代表性的地段，盡量避開構(gòu)造帶、深成巖體接觸帶及地形復(fù)雜的地段。剖面線應(yīng)盡量垂直地層走向布置。

類似地，其他類型地質(zhì)剖面的選址，應(yīng)當(dāng)在不同的地質(zhì)分區(qū)里分別布置剖面，選擇露頭連續(xù)，地質(zhì)單元完整，現(xiàn)象豐富，接觸關(guān)系清楚，在區(qū)域內(nèi)具有良好代表性的地段。并且盡量避開干擾因素較大的區(qū)域，剖面線盡量垂直接觸界線，穿越更多的地質(zhì)單元。