:::
現在位置首頁 > 地質百科
  • 回上一頁

地質百科

推到:
  • Facebook
  • Twitter
  • Plurk

反射震測Reflection Profiling or Reflection Seismology

宋國士 (Song, Gwo-Shyh)

  當震波往下傳遞遇到一個不同聲波阻抗的層面,每一層面就會有部分的能量被反射回來,剩餘的能量會繼續穿越層面往下傳遞,也因此,不同時序傳回來的反射能量,我們就可以將它記錄繪製成所謂的反射震測剖面(圖1)。當震波遇到不同的層面阻抗(Z,物質密度乘以聲波速度)的介面,會產生不同的反射係數值(R),反射係數值越大,代表遇到該介面,震波反射回的能量越強,繪製在震測剖面圖上的影像也就越黑(越濃),因此在震測剖面上我們可以看到一些濃淡排列的層序圖,用來辨認從地表到地球深處的地層狀態。

  當一個入射波,正交到一個反射層面時,它的反射係數是以下列公式決定:

  其中Z0 和Z1 是第一層和第二層物質的聲波阻抗值。

  反射震測調查是向地層內(或水層內)發射一連串相同時間間隔的震波,同步使用受波器陣列接收反射訊號,且記錄繪圖。在陸地上,受波器稱之為Geophones,它的體積很小,可以收受地動訊號,測量時會將很多的受波器以線形排列展開在地表上,同將地電訊號轉換成電子訊號,傳輸到紀錄器中儲存;在水域上(圖2),則使用Hydrophones,將海水壓力的變化轉換成電波後儲存。這些原來的類比訊號在傳遞前或後,會被轉換成數位訊號,在西元1990年以前,多會被記錄在磁帶中(例如:DFS-V系統),現在則因為儲存裝置技術的提升,可以將訊號做快速的數化和儲存,以大於120dB的動態範圍儲存在電腦硬碟中,作業因此方便許多。

  所使用的震源系統有很多種類,在陸地上最初都使用炸藥,但因環保因素,現在大多使用所謂的Vibroseis震測車(圖3),所發射的震波都可以經過解迴旋處理技術,將反射層的訊號較清楚地呈現在剖面上。在海上,震源種類較多,在西元2000年前,具有較深穿透力的震源大多使用水槍或空氣槍(圖4),現在多以改良的空氣槍(例如:GI Gun)去增加震波的解析能力。另外在海事工程上,反射震測的震源要求為具小於公尺級的地層解析能力,現在最多人使用變頻聲納(Chirp)作為反射震測的工具,也有為了要提高遞層穿透力,而使用火花放電和Boomer系統。

  在震測剖面圖上,它的Y軸代表反射波去回的雙程走時,因此如果震測波的速度是已知的,我們就可以利用震波走時來估算每一個反射層面的深度,地質學家或地物學家因此能觀察這些反射剖面位置,用來解釋這些震測地層的構造。因此反射震測調查除了作為地質構造探勘之用途外,它尤其是一個能源探勘的主要工具之一;從早期到現在,它在探測油田和天然氣田提供了極大的貢獻,另外,此方法也被廣泛應用在許多的海事工程和海底管線路由的設計上。

圖1 使用變頻聲納震源求得的反射震測剖面

圖1 使用變頻聲納震源求得的反射震測剖面
宋國士(Song, Gwo-Shyh)

圖2 反射震測在海域上測量示意圖

圖2 反射震測在海域上測量示意圖
周靜歆(Chou, Ching-Hsin)

圖3 陸上使用的Vibroseis探測車

圖3 陸上使用的Vibroseis探測車
英文網路照片資料

圖4 用於海上反射震測探勘的空氣槍

圖4 用於海上反射震測探勘的空氣槍
國立臺灣大學海洋貴重儀器中心(Marine Instrument Center , NTU, Taiwan)