大地震的发震成因和发震机制一直是地震学界研究的热点，发震机制与地震活动区域内构造特征紧密相关，应用反射地震探测技术精细探测发震构造内部结构特征，有助于解释发震机制和研究发震成因.2008年5月12日，四川省汶川县发生里氏8.0级地震，地震及次生灾害造成了巨大的经济损失和人员伤亡(Tang et al., 2011a, b).汶川地震沿着龙门山构造带的北川—映秀断裂和彭县—灌县断裂分别产生240 km和70 km长的表层破裂带(Du et al., 2012).龙门山构造带地处松潘—甘孜褶皱带与扬子板块的连接处，长约500 km，宽约30~60 km，区域内构造复杂，地层破碎严重.针对龙门山断裂带内复杂的构造特征，已有学者应用地质调查、GPS监测、地球物理探测、科学钻探实验等技术，从逆冲断层、走滑断层、地壳的变形机制和龙门山构造带地表抬升机制方面，研究龙门山构造带下方的复杂构造特征，进而推断汶川地震的发震机制和发震周期(张培震等，2008；Lei and Zhao, 2009; Zhang et al., 2009; Bai et al., 2010; Ran et al., 2010；Li et al., 2013; 刘颖倩，2016；程远志等，2017；王志等，2017；肖卓辉等，2017；张蕾，2017；张蕾等，2017).Bai等(2012)利用天然地震数据，建立三维上地幔速度结构模型，He等(2011)研究大地震后龙门山断裂带区域内地层的滑移矢量的变化特征，并应用反射地震剖面和科学钻孔WFSD-1和WFSD-2资料，描绘龙门山断裂带的复杂的构造特征(Jin et al., 2010a, b; Zhang and Wei, 2011; Li et al., 2014; Lu et al., 2014; Chen et al., 2015)和沉积层序特征(Deng, 2007).Zhang等(2014)应用横穿北川—映秀断裂带的重力剖面，研究松潘—甘孜和四川盆地下方的密度结构和地壳均衡特征.前人在龙门山断裂带的研究中取得大量进展，但由于缺乏可靠的高分辨率深部地球物理信息(陈强等，2011)，在确定发震断层位置和强震机制方面仍然存在诸多争议.

反射地震探测技术分辨率高，是探测发震构造内部特征最重要的地球物理技术之一.三维反射地震探测在兼具高分辨率的同时其成像更为真实可靠，但在地表起伏剧烈的硬岩地区存在采集困难和采集成本高昂等客观因素，因此发震构造探测测线布置一般采用二维地震勘探技术.地形起伏剧烈的区域受到河流、沟谷、村庄等自然因素的影响，测线和炮点难以采用直线布设，因而只能采用二维弯线地震测线布设方式.

龙门山断裂带地势陡峭，1 km内高差相差515 m，震后滑坡泥石流发育，地表破碎严重，必须选用二维弯线的布设方式才能开展采集工作.弯线地震数据采集技术已广泛应用于黄土塬地区(王永奎等，2010；王爽等，2016；王万邦，2016)、金属矿勘探(Wu, 1996; Malehmir and Bellefleur, 2016)和结晶岩地区(Urosevic and Juhlin, 2007).针对弯线地震数据处理的特殊性难题，先后有CMP线优化，交叉倾角时差校正，保幅加权叠加，限制偏移距叠加，共反射面元叠加等处理方法(Wu, 1996; 刘建芳等, 2007; 杨庆道等, 2011; 梁勇等，2012；崔辉霞等, 2014; 姚雪峰等, 2014; 张春贺等，2014；王爽等，2016；陈超群等，2017；李淅龙，2017)，当覆盖次数比较高时先用交叉倾角校正方法去除倾角影响，再做叠加处理(崔辉霞等, 2014; 姚雪峰等, 2014; Malehmir and Bellefleur, 2016).但是弯线地震数据叠加剖面中的混波、侧面波的问题依旧没有很好地解决.尤其在复杂和陡倾角构造地区，常规弯线地震数据处理技术易将不同地层和构造面的反射信息叠加到同一反射层，致使叠加后产生错误信息.叠加剖面上难以有效地识别真实的构造信息，进而造成解释陷阱.

5.12汶川地震后，于2009年在大陆深钻WFSD-1和WFSD-2，横跨北川—映秀断裂以弯线采集方式采集反射地震数据，获取了信噪比较高且兼顾浅层、中深层和深层的反射地震记录，旨在获取龙门山断裂带高分辨率的发震构造信息(陈强等，2011)，帮助解决发震机制的难题.本文针对前期二维弯线地震数据中存在的混波效应造成发震构造成像不真实的问题，利用弯线地震的三维特性，通过采用拟三维地震数据处理技术重新处理二维弯线地震数据，用三维叠加弥补二维弯线地震数据中存在的混波难题，并得到沿着构造走向方向的横向信息，提高龙门山断裂带主发震断层的解释精度，获取断裂带下方高分辨率的构造信息.

龙门山断裂带位于松潘—甘孜地块与四川盆地下扬子克拉通的碰撞区域，整体呈NE—SW向展布，长约500 km，宽约30~60 km，是典型的逆冲推覆构造带之一(Chen et al., 2013; Liu et al., 2016).龙门山断裂带是高角度逆冲断裂带，由东向西地表高程从四川盆地的500 m陡升到4000 m以上，形成青藏高原地区乃至世界上最陡的地形梯度(Kirby et al., 2002; Burchfiel et al., 2008; Sun et al., 2015; 谭锡斌等, 2015)(图 1).龙门山断裂带由三条近似平行的主断裂、山前隐伏断裂及一系列的推覆体组成，由西北向东南方向依次为：汶川—茂县断裂、北川—映秀断裂、安县—灌县断裂以及山前隐伏断裂(邓起东等, 1994).汶川地震的余震定位结果表明北川—映秀断裂的近地表倾角达到70°~80°，倾角随深度逐渐变缓，三条断裂以不同的角度向西北方向倾斜，并且在接近地震起始破裂带约20 km深度收敛合并(王绪本等, 2009; Jia et al., 2010; 李志伟等, 2011; 邓文泽等, 2014; Lu et al., 2014)，每组断裂又有多条断裂组成.断裂带中发育一系列与断层相关的褶皱(断弯褶皱、断展褶皱、断裂滑脱褶皱)、构造突变带、三角构造带、双重构造、叠加褶皱、韧性变形构造、逆冲推覆断层、飞来峰、活脱构造等(邓起东等, 1994; Jin et al., 2010a, b；王志等，2017).

图 1

Fig. 1

图 1 研究区地形及高程 (a)研究区地形变化；(b)弯线地震测线高程变化. Fig. 1 Sketch diagram of the landform and elevation in the research area (a) Landform; (b) Elevation variation along the crooked seismic survey line

研究区位于龙门山断裂带中段，都江堰市虹口乡田竹坪附近，该处布置了地震测线横穿北川—映秀断裂带和WFSD-1和WSFD-2两口科钻深井(图 2).测线北西起彭灌杂岩区，横穿前山逆掩推覆构造带，南东止于山前隐蔽带(陈强等, 2011)(图 1).彭灌杂岩夹于汶川—茂县断裂与映秀—北川断裂之间，呈透镜状分布于龙门山中部地区，系龙门山断裂带的主要组成部分，北部和沉积岩不整合接触，南部和古生代、三叠纪地层之间接触，主要包括花岗闪长岩、英云闪长岩、黑云母花岗岩、斜长花岗岩、糜棱岩、中酸性侵入岩类似于闪长岩、一些基性-超基性侵入岩、火山岩、火山碎屑岩和绿片岩相变质岩(Ma et al., 1996; Li et al., 2002, 2013; 张伟等, 2012).逆掩推覆构造带内地表出露的多为石灰岩(刘树根等, 2008; 陈强等, 2011).科学钻井WFSD-1、WFSD-2位于北川—映秀断裂带西侧彭灌杂岩区域内(图 2)，其中一号孔WFSD-1是二号孔WFSD-2的先导孔，WFSD-2钻井记录显示由地表到地下2283.86 m的岩性为三套彭灌杂岩与三叠系须家河组沉积岩的重复出现，老地层逆冲覆盖在新地层之上，形成一系列逆冲岩片(张伟等，2012；刘颖倩，2016).

图 2

Fig. 2

图 2 研究区地质图(蓝色线为二维弯线地震测线) Fig. 2 Geologic map of the research area (Blue line is 2-D crooked seismic survey line)

为高分辨率探测龙门山汶川地震的复杂发震构造特征，选取垂直于主断裂带方向布设地震测线.测线跨越地震破碎严重的区域，局部地段垂向错断位移达11 m，有利于探测发震体的空间特征.研究区内地形起伏剧烈，地形地貌复杂多变，区域内最大高程落差达1600多米.震后形成的滑坡体，裸露的基岩、植被、河流、沟谷等地貌都限制了直线地震测线的布设(图 3)，离发震主构造很近的火烧山山峰陡峭，近于直立，测线无法直接布设.从安全和技术角度考虑，测线设计时也尽量避开滑坡、村庄、河流等障碍物(图 3)，选取地形较为平整，激发和接收条件较好的沟谷地段布设测线.测线全长18.35 km，方向为NW—SE.测线距离内测线跨区最大高差近1000 m，火烧山位置为飞来峰，高程1515 m，北部八角庙高程1000 m.火烧山距离八角庙约1 km，高程落差515 m(图 1b).测线中部为北川—映秀断裂，安县—灌县断裂和中间的飞来峰，构造最为复杂，褶皱断裂发育，对二维弯线测线共中心点(CMP)叠加提出了挑战.测线南东1/2段为近直线(图 4a，B)，北西1/3段弯线弯曲曲率较大(图 4b，A)，而此处是构造最为复杂的区域，大面元内的CMP数据分别来自不同的地层或构造.二维弯线处理过程中，大面元内CMP叠加，实际上为不同倾角地层或不同构造的同相轴叠加，混波效应严重，难以反映真实的地下构造特征.

图 3

Fig. 3

图 3 测线经过区域地形地貌图 (a)河谷地貌；(b)松散的滑坡堆积物. Fig. 3 Topography and landform in the survey region (a) Valley landform; (b) Unconsolidated landslide deposit.

图 4

Fig. 4

图 4 (a) 整条测线上的CMP点分布图；(b)图(a)中红色方框A的放大图 Fig. 4 (a) Distribution of common middle points for the whole survey line; (b) Enlarged diagram for the red box in (a)

图 5所示为图 1b红色标志位置处的单炮记录，炮点位置分别为彭灌杂岩区(图 1b，A处)、泥质砂岩(图 1b，B处)和飞来峰灰岩区(图 1b，C处).单炮记录显示不同岩性地区的不同深度段都存在反射波(图 5，红框).砂岩段内单炮资料最好(图 5b)，信噪比和分辨率都相对比较高，彭灌杂岩(图 5a)和灰岩次之(图 5c).单炮记录中浅到0.4 s, 深至4.5 s都存在明显的反射波(图 5，红框).整体而言，不同岩性段的单炮资料信噪比能达到后续资料处理的要求，但由于弯曲测线的影响，单炮记录中包含了大量的侧面波，不利于后期资料的处理.

图 5

Fig. 5

图 5 图 1b所示位置的二维弯线地震典型的单炮记录 (a)第21炮示意图(图 1b, A)；(b)第70炮示意图(图 1b, B)；(c)第98炮示意图(图 1b, C). Fig. 5 Diagrams of 2-D crooked seismic single shot (a) 21-th single shot(Fig. 1b, A); (b) 70-th single shot (Fig 1b, B); (c) t98-th single shot (Fig 1b, C).

弯线采集的数据，CMP点并不呈直线分布，而是呈带状分布(图 4b)，因此弯线地震数据不能用直线地震数据处理技术进行处理.现有的二维弯线处理方法只是介于二维和三维之间，更偏向于二维.针对弯线数据的二维处理方法，在叠加过程中对弯曲严重部分的CMP数据目前常用的有两种处理方法，一种是将所有CMP进行叠加，另一种是限定偏移距，对小偏移距内的CMP进行叠加，舍弃大于限定的偏移距范围的CMP数据.为了改进成像质量，通常将共中心点区域分成网格，中心建立在选定的处理线上，称为回旋线；或是收集每个CMP面元内的数据道集，用面元中心点相互联系.处理线可以平滑或者由一段或多段直线部分组成.对于构造相对简单的区域，能够取得较为理想的处理效果.然而对于地层倾角大、地层横向变化快、构造复杂的龙门山断裂带，尤其是在彭灌杂岩发育区域和中部断裂发育区域，CMP覆盖区域的构造信息复杂多变.当在弯线上用第一种方式得到2-D地震剖面时，共中心点以不同的密度覆盖了测线周围的一片区域，弯曲测线因此比直线测线取得更大的地下面积的样，CMP点为来自不同地层或不同构造的反射，将这些来自不同反射点的CMP进行叠加，必然导致成像构造的更大的不确定性，为后续属性分析和解释带来陷阱.第二种情况在弯线弯曲曲率较大时，CMP分布严重不均匀，限制偏移距有可能导致大量CMP不参与叠加，叠加后的二维剖面覆盖次数低，可靠性差，没有相邻参考剖面辅助验证二维叠加剖面的可靠性，且没有充分有效利用采集的数据，造成数据浪费.以上二维叠加剖面存在的问题很难通过二维处理方法解决，应用已有的弯线地震数据处理方法会将不同的构造信息反射波进行叠加，难以获取真实的构造信息，因此需要改进弯线地震数据处理技术，获取真实、高分辨率的地下构造信息.为了解决以上二维剖面存在的问题，尝试拟三维叠加技术进行数据处理.

CMP面元边长由道距和目标地层倾向、目标层深浅决定.假设沿着叠加线方向面元为Δx，垂直选定叠加线方向面元为Δy，沿着叠加线对CMP条带进行网格化.一般Δx取道距的一半，Δy是由目标地层倾角、数据有效波主频和地层速度等因素决定.

如图 6所示，假设地下界面倾角为θ，界面以上平均速度为v，面元内最大直线距离为Δxy，该方向的最大视倾角θxy小于等于界面真倾角θ.为了方便理论计算，假设地面倾向和对角线Δxy方向一致，即θxy=θ，这时面元内对角线两端的两个CMP有最大的面元时差.

图 6

Fig. 6

图 6 CMP面元示意图 Fig. 6 Schematic diagram of the CMP surface element

倾斜界面在CMP面元内可能产生的道间最大时差为

(1)

依据叠加性原则，一般要求CMP面元内各道最大时差满足：

(2)

其中T为道集有效波的视周期，(2)式代入(1)式可得：

(3)

该式说明面元尺寸与地层平均速度、视倾角和有效波视频率有关.地层平均速度越小，有效波视频率越高、地层倾角越大，则要求面元网格尺寸越小.依据出露的岩性倾角和科学钻井WFSD-1和WFSD-2的岩性可知，构造倾角在地表为75°，深度600 m时约70°，再往更深处65°.选取均值70°为地层倾角，用于计算面元大小的限值.选取地层平均速度为5000 m·s^-1，有效波主频为25 Hz，应用公式(3)计算得出Δxy≤53.2 m.测线道距为10 m，这里选取Δx=5 m, 根据计算出CMP面元垂直叠加线方向Δy=52.96 m.

图 4a内矩形框B内测线近似为直线，CMP点在CMP线附近很小范围内，虽然不符合严格的CMP定义，但达到了CMP点距叠加线最远不超过50 m的限值要求.由于此区域为沉积岩区，地下构造相对硬岩区简单，地层的横向变化较小，直接应用二维直线地震数据处理方法即可满足处理和解释需求.图 4a中矩形框A内测线弯曲严重，CMP在垂直叠加线方向分布范围广(图 7)，Δy最大达到240 m，远远超过计算得出的可叠加CMP面元范围.测线A段叠加剖面上混波效应严重，同相轴波形畸变，成像分辨率低.测线A段CMP分布密度不集中，所以弯线处理方法中的限制偏移距处理也不能取得理想效果.根据已有的地质和钻井资料可知，测线A段弯曲测线区域地下构造复杂多变，垂直测线方向地层变化剧烈，弯线地震数据波场复杂，不适合做交叉倾角校正.为提高龙门山断裂带地下构造的精度，针对测线A段的弯线地震数据，采用三维地震叠加处理.通过选用合适的面元大小，对二维弯线地震数据做三维叠加处理，提高叠加剖面的成像分辨率.

图 7

Fig. 7

图 7 CMP点距离CMP叠加线的垂直距离的变化 Fig. 7 Schematic diagram of the vertical distance variation from CMP to CMP stack line

原始的弯线地震单炮数据经过静校正、叠前去噪、振幅处理和反褶积等方法的处理(图 8).其中面元大小、速度分析和加权振幅叠加是弯线地震数据三维处理的关键参数和处理步骤.

图 8

Fig. 8

图 8 弯线地震数据拟三维处理流程图 Fig. 8 Flow chart ofpesudo 3-D processing for the 2-D crooked line seismic data

面元大小是影响三维叠加处理的关键参数，依据公式(3)计算的面元限制值，inline方向面元长度为道距10 m.为保证浅层叠加时有足够的覆盖次数，crossline方向的面元长度为inline方向的两倍，为20 m.此时面元对角线长度为22.36 m，远小于计算的面元限值53 m.有足够的叠加次数时，较小的面元能保证更高频率的有效波叠加，有利于改善大倾角低速地层的成像.

受炮点密度及测线弯曲的影响，测区内的CMP点分布极其不均匀，难以对整个研究区的CMP进行均匀划分.常规的二维速度分析方法和三维速度分析方法难以同时兼顾测线弯曲段区域(CMP点分布范围大，密度小)和测线直线段区域(CMP点分布密度大)，未分段的速度分析方法会降低速度分析的精准度.针对龙门山断裂带二维弯线地震数据速度分析的复杂性，依据CMP点的密度分布及测线的弯曲程度，分段做不同方向的CMP面元划分，提高速度分析的准确性.

龙门山断裂带区域地势陡峭，地下构造复杂多变.弯线地震数据中夹杂不同角度地层的反射信息，二维直线叠加处理难以实现真正的共反射点叠加，成像分辨率会严重受损.因为高覆盖次数的2-D弯线剖面是真正的围绕处理测线附近条带的3-D面积勘探，通过三维叠加可以克服2-D弯线的影响，比二维叠加更完整，包含更多的信息.虽然测线数据CMP覆盖是不规则的，但是本次探测采用了小道距和小炮距的采集方式，在构造发育区加密炮点，覆盖次数达120次以上.CMP覆盖不规则不仅仅是因为剖面弯曲，也受到沿着剖面在火烧山附近炮点缺失的影响.

当三维常规叠加用于弯线勘探的CMP面元数据时，常常在每个选定的面元内存在CMP数量变化很大，单个CMP道数据的信噪比也变化大的问题，这会导致常规叠加的信噪比变化也会很大.由于相对大的背景噪声下可能埋藏着非常好的有效反射波，因此在叠加时叠加道应用振幅加权，将权重用于道数量的方根，由此衍生出叠加道.在试验过程中发现方根系数为0.5时效果最好.振幅加权过程是将地震道记录s(t)转换成标量振幅|s(t)|，在噪声相对稳定的背景中振幅的局部增加或扰动，反射信号可以被识别.从背景噪声中提取这些局部变化，然后在振幅数据中进行带通滤波.再用道的标量振幅a(t)和地震道相关，a(t)=|s(t)|^p，这里1≤p≤2，这样常规振幅正弦波s(t)转换成一个标量更高频率的偶次谐波，最后进行叠加处理.针对弯线区域CMP点密度分布不均匀、单道记录信噪比低、且CMP道间信噪比差异大的缺陷，采用振幅加权叠加处理方法，能降低CMP道集信噪比对成像精度的影响，提高叠加剖面的信噪比.

采用三维叠加处理方法能实现真实共反射点的叠加处理，有效地消除侧面波的影响，有助于刻画地层的横向渐变信息.依据如图 8所示的弯线地震数据处理流程图，得到二维弯线叠加剖面和三维叠加剖面.再试验做偏移处理，但因CMP点的覆盖次数不均匀，偏移成像效果不理想，偏移画弧现象严重，局部区域内出现偏移空白.所以针对龙门山断裂带的弯线地震数据，仅仅采用叠加处理剖面.

利用3-D叠加技术，过汶川地震发震构造的2-D弯线地震采集数据可以形成较完整的3-D数据体，但是由于炮点分布不均匀，有的地方仍存在局部数据缺失成像质量差的问题，所以选择将3-D数据体切成2-D剖面来分析对比.可以发现三维叠加剖面有效改善了二维叠加剖面的混波效应和避免了二维叠加剖面造成的解释陷阱.

三维地震数据体inline方向有效叠加剖面有20条，剖面间距20 m，现选用中间CMP较多成像较完整的八个剖面(图 9)和二维叠加剖面做对比分析.对八条剖面分为几段来对比，相邻叠加剖面的主要波组特征有很好的横向一致性，同时在局部又存在横向的微小差异，这既说明了3-D叠加数据处理结果的可靠性，也反映了沿构造走向的横向变化特征.三维叠加处理能保证数据的真实性，有效解决了上述二维弯线叠加第二种情况的可靠性低的问题，见图 14.图 10是经过二维弯线处理桩号1300~6160之间的剖面, 也是发震构造主要断裂映秀—北川断裂分布区.在时间0.5~1.0 s之间有一组低频强能量的同相轴(图 10，绿线).同相轴在桩号4200~5000之间有小幅度向上弯曲，桩号5000~5800之间同相轴近似为直线的特征.三维inline方向叠加剖面与2-D叠加剖面主要波组特征有相似特征，但是断点更加清晰，对比参考相邻剖面特征可以对其进行初步解释.

图 9

Fig. 9

图 9 二维弯曲测线和2-D CMP线、三维CMP线位置图 (a)二维弯线全部测线长度及二维、三维CMP线位置; (b)图(a)中方框内三维CMP线相对位置图及对应桩号，a—h分别对应inline方向线号36~43. Fig. 9 Locations of the crooked seismic line, 2-D CMP line and 3-D CMP line (a) Whole crooked seismic line and 2-D, 3-D CMP line; (b) The relative location of 3-D CMP line for the red box in (a) and the corresponding distance number. a—h are corresponding to inline direction line number 36~42.

图 14

Fig. 14

图 14 3-D叠加处理的弯线地震数据inline方向的主要剖面 分不同区域对比相邻测线的波组特征具有很好的一致性. Fig. 14 Main sections of the inline direction of the crooked line seismic data with the 3-D stack processing Compared with stack sections of the adjacent lines, we can find that the characteristics of the wave groups are well consistent in different regions.

图 10

Fig. 10

图 10 图 4(b)中部分测线的二维弯线地震叠加剖面 Fig. 10 Portion of the 2-D crooked seismic stack section in Fig. 4b

进一步对3-D叠加剖面分析，显示桩号4500处同相轴不连续，有明显的错断(图 11，黄线)，表现为左侧同相轴上升，右侧同相轴下降，解释为一个北西倾向的逆断层(图 11，F2断层)，对应二维弯线叠加剖面中，桩号4500对应绿色同相轴连续，看不到三维切片中的F2断层的断点错断位置.图 11c—d和图 12b—c中在0.9 s附近桩号4900处同相轴不连续，解释为F5断层，二维弯线叠加剖面中对应位置可以看到F5断层，但断点位置不明显.图 11d和图 12a中0.75 s附近桩号5200处不连续同相轴解释为F6断层，二维弯线叠加剖面对应位置为低频连续同相轴，没有看到F6断层.inline方向叠加剖面随着向东北方向(inline线号增大方向)移动，图 11a—b—c—d剖面中桩号4100~4500之间的低频高振幅同相轴构造发生变化，在图 11d和图 12a中表现为向斜状(红线)，在图 12b—c—d中低频高振幅同相轴消失，同样位置出现高频倾斜同相轴(图 12，蓝线)，在不同叠加剖面的同一位置出现频率、振幅特征明显不一致的两种同相轴, 判定不是同一套地层的反射，说明地层NE—SW方向有变化(图 9b).图 12b—c—d中桩号4200~5800之间全部为倾斜一致的相对高频同相轴(蓝线)，经与单炮仔细对比分析，确认该处同相轴为有效反射波叠加，没有多次折射波成分.

图 11

Fig. 11

图 11 三维叠加剖面切片 (a)—(d)为inline方向线号为36~39的叠加剖面图，F1断层为推测的发震断层. Fig. 11 Schematic diagram of the 3-D stack section (a)—(d) are stack sections corresponding to inline direction line number 36~39. F1 is inferred seismogenic fault.

图 12

Fig. 12

图 12 三维叠加剖面切片 (a)—(d) inline方向线号为40~43的叠加剖面图. Fig. 12 Schematic diagram of 3-D stack sections (a)—(d) are stack sections corresponding to inline direction line number 40~43.

图 11和图 12中三维叠加剖面的F2、F5、F6断层在图 10中的二维叠加剖面中没有断点，这是由于二维叠加剖面中0.9 s附近绿线标示的强能量连续同相轴为垂直叠加线方向大范围的CMP叠加生成，即上述第一种二维叠加剖面，在二维叠加剖面做解释时此处解释为断层依据不充分.由于这样大范围的CMP叠加不符合面元叠加条件，叠加处理时将不同地层或构造的反射波直接叠加造成严重的混波效应，进而在二维叠加剖面上表现为同相轴能量增强.另外在桩号4500和5000左右同相轴相对连续，看不到断层或地层变化的特征，因此在二维地震剖面上容易做出错误的解释.针对二维叠加时的混波效应难题，采用三维叠加方法对二维弯线数据做叠加处理，得到构成三维数据体的多个二维叠加剖面，避免了不同目标体反射的有效波的混波叠加效应，提供更多的精细构造解释.上述第二种二维叠加剖面在偏移距限定较小时，相当于三维叠加剖面的其中一个2D切片，由于没有其他2D切片做对比和验证，因此二维处理限定偏移距叠加剖面可靠性低，拟三维处理叠加剖面可以弥补二维剖面可靠性低的缺点，多个2D切片相互对比和验证，提高了解释的准确性.

钻孔WFSD-1和WFSD-2位于测线桩号5750和5450，根据钻孔信息对图 12中断层进行对比和初步解释，断点与钻孔揭露的破碎带、断层泥发育区在深度上有很好的对应关系，其中F1推测为北川—映秀大断裂，根据已有的地质、物探资料推测为汶川地震发震主断裂.如图 13所示，相比于二维弯线叠加剖面(图 13a)，三维叠加剖面中F1断层的断点更清晰，能高分辨率地显示断点两侧的反射信息(图 13b).三维切片在经过叠后去噪和滤波、能量均衡后，在剖面断点处原本微弱的断点绕射波被减弱，因此断点处几乎看不到断点绕射波，但根据钻井岩芯可以确定断层的可靠性.F2推测为地表出露的钾长花岗岩内的断层.F3、F7对应为地表黑云二长花岗岩内的断层，断层都呈北西倾向的陡倾角断层.由地表推测图 11a中方框A和方框B内都是彭灌杂岩，但根据反射波同相轴特征可知A、B为两套不同的杂岩，且A挤压B，向南东方向逆冲.

图 13

Fig. 13

图 13 二维弯线地震叠加剖面和三维地震叠加剖面对比 (a)图 10红框所示放大示意图；(b) 图 12c红框所示放大示意图. Fig. 13 Comparison of 2-D crooked seismic stack section and 3-D seismic stack section (a) Enlarged red box in Fig. 10; (b) Enlarged red box in Fig. 12c.

图 11和12所示的拟三维处理叠加剖面和图 10所示的二维弯线处理叠加剖面对比分析结果证明，拟三维处理叠加剖面分辨率高，可以对小断层进行很好的成像，断点清晰，且可以得到横向地层信息，而二维弯线处理的叠加剖面对大断层(如F1、F5等)成像，但断点不清晰，小断层(如F2、F6等)不可见.由于混波效应，二维弯线处理叠加剖面显示为低频，分辨率低，且在小断层处易造成解释陷阱.对弯线数据进行拟三维叠加处理，横向2D切片对比证明拟三维叠加处理剖面可靠性高，可以有效改善二维弯线处理的问题，提高解释精度.

本文针对横穿北川—映秀断裂带的二维弯线反射地震数据处理时存在的问题，应用拟三维地震数据处理技术进行处理, 提高弯线地震数据的处理精度，主要结果与结论有：

(1) 龙门山断裂带地形起伏剧烈，地貌复杂，只能采取二维弯线布设方式进行数据采集.区域内构造复杂，地层的各向异性严重，反射点分布在测线附近的条带范围内，许多反射点偏离测线严重，常规的二维弯线地震数据处理的叠加剖面混波效应严重或由于限制偏移距引起的覆盖次数低导致可靠性非常低，弯线地震数据采集时，在CMP条带内覆盖次数高且分布面积较宽，能满足拟三维叠加的覆盖次数要求.对过汶川地震发震构造的2-D弯线反射地震数据利用3-D叠加技术处理，取得了信噪比很高的过发震构造的3-D数据体，为研究发震构造三维空间展布特征提供了重要的信息.

(2) 面元大小是影响弯线地震数据处理的关键参数，面元太小覆盖次数不够，信噪比太低，面元太大混波效应严重，不满足三维叠加的要求，对弯线CMP进行面元网格化时一定要考虑有效波的频率和地层的倾角、速度等信息，综合计算得到合理的面元大小是弯线2-D地震数据3-D叠加处理的关键.

(3) 将拟三维叠加处理方法应用于二维弯线地震数据，对处理结果抽取inline方向20条2-D剖面，相比于二维弯线叠加剖面，由于其克服了2-D叠加反射点分散的问题，多个二维剖面既可以验证叠加结果的可靠性，同时也可以反映断裂构造的横向变化特征.由于其克服了发震构造带破裂严重，构造复杂造成的不同构造反射波混波的干扰，得到的剖面断点更清晰，解释依据更充分.

(4) 通过与发震构造附近科学深钻WSFD-1、WSFD-2钻孔信息及地震后地表调查信息对比，3-D叠加处理后得到的剖面分辨率更高，能够依据其充分解释地表破裂的发育与彭灌杂岩中的小的断层，提高构造断层解释的精度，为精细研究发震构造特征提供更为详细的信息.弥补了二维弯线处理剖面混波效应严重和可靠性低的问题.