给地球做“CT”的地震波是如何激发的？

2020.11.04 中国矿业报

作者：中国地质调查局油气资源调查中心孙智超韩淼苗苗青白忠凯

地震勘探是通过观测用人工方法激发的地震波在不同岩石中的速度变化及其他信息来了解地下构造特征的方法，因此人们通常把地震勘探称为给地球做CT。该方法勘探精度高，能够清晰地确定油气构造形态、埋藏深度、岩石性质等信息，是石油天然气勘探的主要手段。地震勘探主要包括三个环节，分别为地震数据采集、处理和解释。地震数据采集是地震勘探第一道环节，也是最为重要的环节。本文将对地震数据采集主要使用的几种激发方式进行简单介绍。

很长时间以来，陆地地震勘探通常使用炸药来作为震源。炸药引爆后会放出气体和高热，形成高压气团急剧膨胀并在很短的时间作用在周围物体上。在爆炸中心的岩石被炸得粉碎，形成破坏带。在离爆炸中心较远的地方，即破坏带以外，岩石因受轻微影响只震动而不破碎也不变形，成为振动带。这种冲击波就变成了地震勘探所需要的地震波。在地震勘探工作中，一般将炸药下放到几米或十几米深的浅井中，雷管引爆后产生的地震波向四周传播，然后由地面上的检波器接收地下反射回来的地震波，再用计算机进行后续处理、解释，形成可用于油气勘探的地震剖面图。炸药震源施工成本高、效率低，炸药和雷管的保管、使用都存在一定危险，且容易对施工地表造成一定的污染。随着科技的发展进步，为克服上述不利因素，人们研究出一种能控制能量和频率的非炸药震源，即可控震源。可控震源是利用液压系统控制的机械装置控制重物连续地夯砸，在地面上形成向下传播的地震波。对于一些严禁使用炸药震源的安全敏感地区，可采用可控震源进行地震勘探作业。可控震源激发时对周围环境破坏小，而且可以针对勘探目的层进行定量控制驱动频率和持续时间，从而完成勘探任务。

图片1 炸药震源施工

图片2 可控震源施工

海底同样蕴藏着丰富的石油和天然气，在海上使用炸药震源会破坏环境，导致大量海洋生物死亡，所以针对海洋地震勘探发展了空气枪作为震源。它是通过一定装置使空气储集在一个高压容器中，经加压后突然在水中释放，产生强大的冲击波向水下和海底以下的地层传播。在海上寻找油气时，由工程船拖着空气枪震源和检波器连续航行作业，因海上没有障碍物，可以保持连续施工和测线均匀分布，因此施工效率较高，且资料品质较好。

炸药震源、可控震源和空气枪震源是陆地和海洋解剖地质结构“做CT”应用最广泛的激发方式。随着油气勘探规模不断扩大，地震勘探难度也不断提高，对地震数据的品质要求也越来越高。相信未来随着科技发展，会有更优质、更适用的“CT”激发方式来提高地震资料品质。