數,越高的重合數越有機會將隨機出現的雜訊消除,提高訊噪比(signal to noise ratio)。不同的頻道間距會給予震測剖面不同的側向解析度極限,頻道間距越小, 於 1996 年加入臺法合作「Active Collision in Taiwan(簡稱 ACT)」計畫利用法國研 究船拉特朗號(R/V L`Atalante),於臺灣東部海域進行多波束測深(Lallemand et al., 1997),本研究利用此高品質水深資料進行研究,給予更詳細的觀測與解釋。
3-2 震測資料收集
本研究所使用之震測資料,原先並非要在南沖繩海槽收集以測線 340 公尺為 料都需視其為獨立的個案(case by case)處理,不同的震測資料需要有不同的震測資 料處理流程。本研究的二維處理流程圖(圖 3-3)簡單說明如下:
1. 資料讀取與展示 (data input)
在正確空間位置上,藉以得知空間上的同中點集合(common midpoint, CMP)或是同 深點(common depth point, CDP)位置,定義幾何定位的參數有頻道數、頻道間距、近支距、炸點間距、炸點深度、接收器深度與同中點界線的範圍等。幾何定位對 於後續的垂直隔距時差修正、重合影響甚鉅,不同的界線範圍會給予震測剖面不 一樣的解析度,本研究中的二維震測剖面,在幾何定位上,大致上是以頻道間距 的一半(6.25 公尺)作為同中點間距(CMP interval)。
3. 濾波 (filter)
在野外收集資料時,必定會接收到許多的雜訊,而雜訊會降低剖面品質,因 此需要進行濾波來提高資料的訊噪比(signal noise ratio)。濾波的參數會根據頻率分 析(spectral analysis)的結果來決定,本研究中所使用的為濾波器為,以 2-4 Hz 的高 通濾波(low cut filter),希望保留高頻訊號,希望能提高淺部震測影像的品質。為了 避免人為訊號(artifact)與映頻(aliasing)的產生,需要注意濾波器的界線設定,不能 給予瞬間落差太大的濾波參數。
4. 真實振幅還原 (true amplitude recovery)
由炸點發出的能量波,在傳遞的過程中會逐漸衰減,主要是因為球面擴散效 應(spherical divergence)與吸收效應(absorption),能量波會依據下述公式呈現球面擴
散效應衰減: 將週期性的訊號找出,並決定解迴旋長度(operator length)與解迴旋預測距離(predict operator distance),本研究使用之解迴旋長度約 40 毫秒、解迴旋預測距離約在海床 下 90-100 毫秒,在設定好此些參數後,接著便是做解迴旋處理,消除氣泡效應之 雜訊,以此提高震測剖面的垂直解析度(圖 3-4)。
6. 速度分析 (velocity analysis)
本研究中利用速度頻譜法(velocity spectrum) (Yilmaz, 2001),來探求震波於地 層中所傳遞的速度值,藉以探討在地層中不同介質,震波所傳遞的不同的速度。
其原理是以同一中點為中心,向周圍定義一定範圍之中描線(trace)的速度值,進行 垂直隔距時差修正之後再重合,並依據重合的狀況與能量其中的情形,來對地層 中不同深度的速度值進行修正,所選取的速度值,將用於後續的垂直隔距時差修
正中,給予不同支距的描線不同的速度,將不同支距的描線修正到垂直入射(zero 將過度變形的描線進行抹除(stretch mute),本研究使用的抹除量為原本波包 60%,
將波包變形量超過 60%的訊號進行消除。
前要進行振幅平衡(ensemble balance and trace equalization),避免在重合的過程中,
因近支距的描線所具有的較大振幅而產生較大的加權重合差異結果。
9. 移位 (migration)
移位的主要目的是用於修正震波行經非水平地層或地體具有斷層、裂隙影響,
所產生降低側向解析度的繞射(diffraction)現象(Stolt and Benson, 1986。Yilmaz, 2001),主要是用來處理複雜構造的震測資料處理步驟,移位步驟可以使剖面更清 接收器上尾端浮標(tail-buoy)上的 GPS 定位資料,藉由幾何運算,找出在每個時間 點上,聲源與每個頻道接收器相對應的位置,將各個描線散落在整個三維震測體 內,但也因為每條震測描線(trace)是散落在空間中各個不同位置(圖 3-6),無法如同
二維震測資料處理,將所有描線集中在二維剖面上,因此會有相較於二維震測資 三維反射震測系統將炸測(line shooting)收集之炸測方向(boat track),定義為沿線方 向(inline direction)與之垂直的方向稱之為切線方向(crossline direction, x-line
direction),資料處理系統中之三維幾何定位座標為二度分帶,需要將三維資料體做 逆時針約 2.5 度的旋轉,用以將 inline 坐標軸與航向切齊(圖 3-7)。二維幾何定位中 的空間定義名稱為同深點集合(common depth point, CDP),但是在三維幾何定位中,
則是被稱為網格胞(bin)(圖 3-8)。在進行三維資料處理時,所有的描線被分佈在空 間中,放在被排序且定義過的網格胞集合之中(common-cell gather/bins),定義在同 一個網格胞集合之中的訊號,會在進行重合時,全部疊加成單一條描線,藉以提 高同一個網格胞之中的訊噪比(signal-to-noise ratio, S/N),因此幾何定位對於後續的 重合影響甚鉅。不同的網格胞尺寸(bin)會給予震測剖面不一樣的縱向與橫向解析
度,越大的網格胞尺寸越有機會包含更多的描線數量,反之,越小的網格胞尺寸 所能夠包含的描線數量越少,但是越有機會給予更精細的縱橫向解析度。本研究 中的三維反射震測體,在幾何定位上,希望在單一網格胞中能夠具有描線,同時 又不希望單一網格胞過大,大致上是以頻道間距(12.5 公尺)作為同中點間距(CMP interval)(表 3-2),以此距離作網格胞尺寸(bin size)會有少許空隙存在(圖 3-6),詳細 討論與比較,會在第五章陳述。
裂隙影響,所產生降低側向解析度的繞射(diffraction)現象(Stolt and Benson, 1986。
Yilmaz, 2001),使震測影像呈現地層中的幾何構造。在三維移位中,可以將來自側 向影響之訊號,移動回正確的位置之上,提高剖面的解析度。本研究中所使用的 移位方法是克希荷夫移位法(Kirchhoff migration),以此將重合後的描線中,藉由來 自二維震測資料處理時,所獲得的速度資訊,給予每條描線速度資訊,將因繞射
所產生的繞射能量波修正到較佳的位置上,藉此還原地層中的真實地體幾何構造,
同時因為本研究所使用之三維反射震測體,並非經由真實三維震測系統所收集而 來,而是使用許多密集的二維測線重新幾何定位而來,因此在空間中仍然會有許 多微小的區域是沒有描線資料的。然而在進行三維移位時,可以利用移位的方式,
將能量移回正確的位置之上,同時也能將沒有震測描線資料的微小區域,利用移 位的方式將空缺的區域進行處理,使資料體看起來更加完整。
3-5 移位的功能與比較
重合後剖面即可作為解釋之用,移位是用來處理複雜構造與增進剖面側向解 析度之震測資料處理步驟,因此如果是平坦的地層,則不需要經過移位處理。移 位的主要功能有以下幾點:能量聚焦;將因傾角而發生的偏離反射重新定位;將 來自點、端來的繞射模式解體。移位的演算方式具有很多種,本研究決定以克希 荷夫移位法進行處理的原因在於,相對於頻率-波數移位(Stolt’s F-K migration)與有 限差分法的差別在於速度與傾角的要求較低(圖 3-9),因此本研究選擇克希荷夫法 進行移位。三維移位的好處在於能將來自切平面外的訊號移回真實位置,這是二 維移位所辦不到的,同時也能將重合後剖面之間無資料覆蓋區,利用移位法進行 處理。如果在缺乏資料點的位置周邊,沒有足夠多的訊號或是單一區域缺少的資 料量過多,則無法利用移位法將空缺的資料進行處理。
表 3-1 反射震測資料參數
航次編號 OR1-1175
測線編號 12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、26、27、
28、29
聲源形式 Airgun:275+150+80 聲源總容量(in3) 505
圖 3-1 震測資料編輯前後之震測資料分佈圖。本研究處理之震測資料皆將非南北向 之測線刪除。
N
圖 3-2 震測資料區域圖。本研究之震測資料間距約 340 公尺,係為足夠密集之間距 能進行三維震測資料處理,建立此區之三維震測影像。
每兩條南北向的測 線間距約 340 公尺
≒7 公里
≒15 公里
N
圖 3-3 二維資料處理流程圖。本研究之二維震測資料處理流程,藍色方框內為主要
圖 3-4 氣泡效應示意圖。圖片為經過自對比(auto-correlation)之炸點集合(shot-gather)資料,左圖為進行解迴旋以前之資料,橘色箭頭為 氣泡出現位置,造成資料品質下降,原始真實資料被氣泡訊號覆蓋,右圖為經過解迴旋之資料,將氣泡效應消除,還原此處原本之訊 號。
圖 3-5 三維資料處理流程圖。本研究之三維震測資料已先在二維震測資料的模式下
圖 3-6 震測資料重合數分佈圖(上圖)。下圖為上圖綠色方框之放大圖。依照本研究 三維震測資料處理流程,處理之震測資料重合數分佈,橘色為重合數較低、紅色 為重合數較高之區域,藍色為最多資料重合數之區域。灰色區域為無資料分佈。
N
圖 3-7 三維震測資料座標示意圖。將沿航向之方向定義為 inline 方向,垂直航向之 方向定義為 crossline 方向。
Y
X Rotation angle θ
Grid origin (0,0) First inline First crossline CDP number: 1
Last inline Last crossline
N
圖 3-8 三維震測網格示意圖。紅色線為航跡,黑色網格為三維震測資料空間中之網 格點分佈。(Ashton et al., 1993)
圖 3-9 移位法比較圖。本研究使用之移位法為重合後移位,決定以速度與傾角控 制度居中之克希荷夫移位法進行處理。
可掌握傾角 可掌握速度
頻率波數移位 有限差分移位
速度與傾角控制居中
克希荷夫移位
重合前時間移位