異常波

異常波（abnormal events）是人工地震波在遇到斷層或界面撓曲等地下特殊的地質體而產生的波。

定義

異常波（abnormalevents）是人工地震波在遇到斷層或界面撓曲等地下特殊的地質體而產生的波，例如繞射波、迴轉波、斷面反射波等都稱為異常波。此外，也有把不同於一次反射的波都定義為異常波的。異常波與正常反射波在視速度或強度上有明顯差別，掌握了它們的特點和規律後，就能更好地幫助解釋複雜的地質現象。

簡介

例如繞射波、迴轉波、斷面反射波等都稱為異常波。此外，也有把不同於一次反射的波都定義為異常波的。異常波與正常反射波在視速度或強度上有明顯差別，掌握了它們的特點和規律後，就能更好地幫助解釋複雜的地質現象。

通常將地震波在遇到斷層或界面撓曲等地下特殊地質體而產生的波稱作異常波，例如繞射波、迴轉波、斷面波等，它們是地下複雜地質構造引起的，是地下異常地質體信息的載體。此外，也有把不同於一次反射波的波都定義為異常波，例如次生干擾波、多次波等，它們是地表附近產生的一些波，純粹是一種無用的干擾波。次生干擾波是地表附近各種障礙物（壩、公路、樹木、房屋建築等）以及地表岩性不均一所造成的，有時由反射波、面波或各種折射波所激發的，在地震記錄的任意位置都可能出現，使其複雜化，妨礙了有效波的識別和追蹤。對於多次波來說，通常是由於地下較淺處存在波阻抗差很大的界面（如火成岩與沉積岩的分界面、基岩頂面等）或表層反射條件較好（如低速帶厚度不大、潛水面淺等）造成的。淺層多次波使得深層反射波能量大大減少，返回的有效波能量很微弱，信噪比變低，甚至將深層反射波全部淹沒。因此，對於後面一種異常波在地震勘探中不但沒有利用價值反而是資料處理中需要消除的。

異常波分類

由異常波的概念可以知道，異常波是由不同的特殊地質異常體所產生的，例如：傾斜大斷層、溶洞、“眼球狀”鹽丘等都會產生不同類型的異常波，我們可以根據異常波產生的條件和機制將其分類。

繞射波

根據惠更斯原理，地震波在其傳播過程中，如果遇到界面上任何一種不規則體（如地層尖滅點等），這些不規則的突起點會形成新的點震源，再次發射入射能量呈球面散射，由這種新的點震源產生的波叫繞射波。繞射波通常能量較弱，衰減速度快，在地震資料中常常被淹沒在反射波中難以辨識。繞射同相軸對應地下尖滅點、斷點和不整合面上突起點，經偏移處理後繞射波收斂於一點。利用繞射波的時距曲線極小點的特徵，可以準確地確定地下斷點、尖滅點和不整合面上的突起點的真實位置。例如，鹽丘模型中存在凸點、邊界斷點、彎曲界面切點等都會形成繞射波，與反射同相軸相切，如圖 1。

圖1 鹽丘模型繞射特徵

斷面波

斷面波是陡傾角斷層面（ θ ≥ 30°）上的產生的反射形成的一種反射波。由於其表現為同相軸特別“陡”，異於正常反射波而被列入異常波。事實上，並不是所有的斷層都可以產生斷面波（斷層距較小同相軸僅僅扭曲或錯斷、斷面兩側岩性差異較小時不產生斷面波），只有那些斷層落差大，斷面較光滑，斷層面傾角不大的斷層才會產生較強的斷面波。由於斷層面的兩側屬於不同岩性地層的直接接觸，造成岩性及反射係數的不均勻性。斷裂活動又沿著此面滑動而具有一定的光滑度，因此斷層面本身一般就是一個良好的反射界面，但是要產生可觀的斷面反射，則其具有強反射係數的界面段應有一定的長度，否則只能產生斷面漫射。一般大的斷裂能夠滿足上述條件。由於斷層面兩側的岩性及反射係數的不均勻性，有的反射界面段反射係數大有的則小，有的正有的負，光滑程度參差不齊，因此引起的反射表現為強弱斷續出現，且強相位經常轉換，不易追蹤。在時間剖面上其同相軸呈大傾角“陡產狀”斜穿線且呈斷續出現。以典型斷層模型為例（僅包含一組斷層），斷層傾斜 50°，斷面上的每個反射點為斷棱點，產生繞射波，由於斷面波和由同一斷棱點產生的繞射波同相軸相切，如圖 2 所示。

圖2 斷層模型斷面波特徵

按該地層實際速度計算出繞射波理論曲線，分別找出與斷面波同相軸上各點相切的繞射波曲線，這些繞射波曲線的極小點就是所對應的各切點的真實偏移位置，將這些極小點連起來，就是斷面波同相軸偏移校正後的位置，也就是時間剖面上的斷層線，如圖 2所示。在斷層發育地區和油田開發工作中，準確的解釋斷層，確定斷層的空間位置是一項非常重要的地質任務。在如下許多情況中，多種波在大斷層的斷裂附近干涉嚴重，波組錯斷、中斷的缺失帶較寬，斷層位置很難準確識別。例如，在多次波發育地帶，多次波未受到壓制，凸起凹陷分不清楚、測線雖橫跨大斷層，但斷層仍無法確定；多次波不發育地段，由於波組錯斷、中斷較寬或者缺失，且參差不齊的情況下，斷層位置畫不準；兩條以上的大斷層組成的斷裂帶，帶內波的干涉複雜，地層產狀不易分清，普通地震勘探無能為力等等情況下，為了解決斷層問題，特別是凸起一側邊界的斷層，需要套用斷面波來解決。利用斷面波，還可以進而研究斷層產狀的變化以及被切割複雜化的情況，能夠提供很有價值的地質資料。斷面波繞射波道號間（時sm）反射波圖 3斷層面的確定。

圖3 斷層面的確定

迴轉波

當凹界面的曲率半徑小於埋深時，在水平疊加時間剖面上會形成反射點位置和接收點位置相互倒置的迴轉波場。時距曲線出現疊掩交叉現象的原因，是凹界面兩側及平界面的反射波都到達地面上的同一點，並且時距曲線上各點的次序和它們對應的各反射點的次序是相反的，此現象稱地下焦點效應（buffed focuseffect）。凹界面反映向斜構造，按其曲率中心位於不同的深度位置，其反射波在水平疊加剖面上的特點，分為平緩向斜型、聚焦性和迴轉型三種情況。地震解釋中最有實際意義的是迴轉型凹界面產生的反射波，通常稱為迴轉波。迴轉波的特點是視速度小，在迴轉點處振幅增大；常常與反射波伴生。迴轉波與斷裂附近的大傾角反射波也有許多相似之處，如具有較低的視速度和隨距離迅速衰減的振幅，又兩波都同時出現在斷層附近，因此極易混淆。將迴轉波當作是大傾角反射波的結果，會使下側平界面和“大傾角”界面脫離，中間形成空白帶，此時斷層位置不能唯一地確定。當我們發現上述“大傾角”，反射確屬迴轉波，並據此進行解釋之後，原來的空白帶便由彎曲界面彌補起來，“大傾角”平界面為彎曲界面所代替，於是斷層位置便確定無疑了，界面形態也更真切了。

在物理地震學中，依據惠更斯—菲涅爾原理，可以定義反射波是一種特殊的繞射波，並且所有波（包括斷面波、迴轉波等異常波）都可以用繞射波來解釋，這是廣義繞射思想。Dix 定義可以表明反射截面的彎曲程度和傾角形態的信息的地震波同相軸為反射波，剩餘的被定義為繞射波。幾何的點或線是不足以產生一定能量的繞射波的，所以雙支繞射應該是由短的反射段或小斷塊引起的，其極小點並不是斷棱點，而是相距較近的兩個斷點形成的，斷層線不是通過極小點，而是在其兩旁通過。長反射中斷點產生的繞射波，是由長反射段斷點附近一段次生繞射源共同合成的。因此，斷面波與繞射波、迴轉波伴生相切，最後由繞射波把它們聯結起來。

圖4 迴轉波時間剖面回響示意圖