2017, Vol. 32
2. 国土资源部深部探测与地球动力学重点实验室, 北京 100037
2. Key Laboratory of Earthporbe and Geodynamics, Ministry of Land and Resources, Beijing 100037, China
深反射地震剖面技术被国际地学界公认为探测岩石圈精细结构的行之有效的技术之一.此方法由常规地震反射方法为基础发展而来，两者原理相同，但深反射地震方法探测深度比常规地震勘探大得多，剖面长度也远大于石油勘探的记录长度，它提供了其他地球物理方法无法得到的地壳和上地幔的精细构造，还可以揭示岩石圈结构，解决深部地质构造问题.自美国于20世纪70年代中期首先利用该技术研究地壳结构深部构造问题以来，深反射地震技术已成为研究大陆基底、解决深部地质问题和探测岩石圈精细结构的有效技术手段.其具有探测深度大、分辨率高和准确可靠等特点，部分探测成果应用于油气资源远景评价、矿产资源勘察等领域 (王海燕等，2006)，为社会经济发展提供了重要的基础地质资料.
中国的深地震探测史可追溯到20世纪50年代地壳深部探测工作 (曾融生等, 1960, 1961；滕吉文, 1974, 1997；吕庆田等，2004).并从20世纪80年代开始利用深地震反射技术来研究造山带形成机制和演化模式，在各种地质环境的造山带深部精细结构、地球动力学研究、及地震发生的深部环境方面取得了突破性的认识.至2008年以前，在全国范围内完成的深地震反射剖面总长约为4000多km.多数剖面为国土资源部 (包括原地矿部) 和中国地震局完成，工作中得到国家科技部、国家自然科学基金委资助，石油部门也在油田区实验完成了部分剖面.自2008年开始，中国启动了国家深部探测专项 (SinoProbe).2008-2012年，在SinoProbe第一阶段的资助下，在我国大陆范围内实施完成了4552 km深地震反射剖面的探测，使我国深地震反射剖面工作程度翻了一番，中国由此进入深部探测的大国行列①.
① 王海燕, 高锐, 等.深地震反射剖面探测实验与地壳结构研究[R]. 《深地震反射剖面探测实验与地壳结构研究》课题成果报告, 北京：2014.11.
大规模的剖面探测，获得了海量宝贵的深反射数据.如何利用好这些数据，对这些数据进行正确有效的处理，精准成像，是后续进行地质解释、开展地球科学的研究的关键.本文根据公开发表的文献，总结了目前深反射地震数据处理流行的技术，并对未来的发展方向进行了展望.
1 深反射数据与常规反射数据的差异采集、处理和解释是深地震反射剖面探测的三大主要步骤.数据处理是连接野外数据采集和室内数据解释的纽带，其质量直接决定后续解释的可靠性.因此对数据处理的改进一直是科学家们大力研究的关键内容之一.
深反射地震剖面探测是对全地壳成像，探测目的层的深度远大于数据观测接收排列长度，可认为是近垂直入射，加上观测方法的特殊性和探测区域地震地质条件的复杂性，与常规反射地震数据存在着一些差异.深反射地震剖面探测深度大，数据一般是深层弱能量反射信号且干扰波类型多，差别大.测线长、沿线地形起伏严重，岩性和环境变化大导致的静校正问题复杂；深井组合激发、不同尺度药量激发往往导致严重的单炮资料品质差异.接收长度长引起的远偏移距信噪比问题严重等.
2 深反射数据处理方法现状目前来说，深反射地震数据的数据处理步骤通常包括静校正、能量补偿、噪声压制、反褶积、速度分析、动校正、叠加、偏移等.根据数据的特点，在具体处理过程中，一些方法的运用与常规反射地震数据有所差异.
2.1 组合静校正技术众所周知，静校正问题是山区地震资料处理的门槛，只有在有效解决静校正基础上才能使地震数据处理结果成像.有人说静校正如果做好数据处理就成功了一半，可见静校正的重要性.目前使用的静校正方法主要包括：高程静校正、折射静校正和层析静校正，三种方法主要差别是获取风化层速度的方法差异.高程静校正主要是高程静校正不考虑低速带，仅对物理点与固定基准面的高程差进行校正；折射静校正法包含比较广，它通过折射波获得折射层速度，通常可采用地形校正与折射静校正相结合的方法.例如松潘地区数据，经折射静校正后，单炮记录的初至被拉平，明显改善了同相轴连续性，消除了高差及地表结构差异引起的静态滞后时差，静校正问题得以解决.任何低信噪比资料，甚至在没有任何反射同相轴的条件下，折射波初至总是可识别或基本识别的.因此，在低信噪比地区，折射静校正能解决低速带引起的静校正问题，特别是长波长静校正问题；层析静校正法先由给定的初始模型，进行正演，用射线追踪的方法得到初始模型的初至波，然后将计算的初至波和实际拾取的初至波进行比较，计算地表模型修正量，经过若干次迭代反演得到较精确的地表模型，与其他静校正方法比较并选取最优方法.
通常情况下，由于深反射地震剖面测线较长，穿越了不同的构造单元，使用单一的静校正方法不能很好解决全线的静校正问题，因此，在对长剖面的深反射地震数据的静校正处理中，采用了组合静校正方法，根据处理的效果，在针对不同地段采用不同的静校正方法，保证一次静校正的效果.如图 1为华北深地震反射剖面组合静校正技术处理对比图.从图 1a中可见，在花岗岩出露区范围内，层析静校正明显好于折射静校正和高程静校正，而从图 1b所示的沉积区的静校正方法对比来看，折射静校正的效果明显好于层析静校正和高程静校正.因此，在剖面数据的实际处理过程中，综合利用静校正技术，在不同的区段采用效果好的静校正方法，保证长剖面上深反射数据静校正处理的效果.
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图 1 深反射地震剖面上的组合静校正效果对比 (左图为花岗岩出露区；右图为沉积区) (a) 高程静校正；(b) 层析静校正；(c) 折射静校正. Figure 1 Compare the effect of a combination of static correction above the deep reflection seismic profile (Left is the granite outcrop area; Right is the deposition zone) (a) Elevation statics; (b) Tomographic Statics; (c) Refraction static correction. |
地震波的振幅会随着传播距离的增大而不断减小，随着波前的扩张，其振幅成球面扩散，因此，应先进行球面扩散补偿，消除因传播距离对地震记录能量的影响，地震波在传播的过程中地层对其有吸收作用，随着传播时间的推移，其能量衰减会越大.第一种主要通过几何扩散和吸收衰减补偿；第二种主要通过地表一致性来补偿的.地表一致性振幅补偿是为了减小因地表激发条件、接收条件的不一致性引起的地震波振幅变化，由于深地震剖面长，涉及到的表层条件变化较大，激发和接收因素变化也很大，不同的炮点和检波点及同一炮的不同道之间能量存在较大差异，此方法是在给定的时窗内计算测线全部数据道的能量，接着采用统计和迭代方法求出不同道集上的补偿系数，然后将补偿系数应用于各数据道确保能量一致.主要的能量补偿方法有谱白化方法、反Q滤波法、时频分析法和反Q偏移法等 (李金丽等，2015)，它们各有优缺点，在地震波在地下传播过程中，只有合理有效选择实现对地震波衰减的补偿方法才能得到高信噪比和高分辨率的地震剖面.这也是所有地震数据处理中提高精度的环节之一.
2.3 噪声压制压制噪声和增强信号是提高数据信噪比的两条途经，也是深地震反射剖面数据处理的关键之一.地震数据存在的噪声类型主要有：面波、线性、高频、高能、随机等.深地震反射剖面数据接收排列长、记录时间长、噪声干扰重、深部频率低、能量反射弱.按照处理目的可分为提高分辨率和提高信噪比处理；按处理阶段划分，可简单分为叠前处理和叠后处理.
(1) 叠前去噪.叠前对随机噪声进行有效压制是改善资料信噪比和分辨率的关键技术，多次叠加虽然能对其进行有效压制，但对于信噪比很低的地区，有效信号基本被噪声覆盖，所以必须在叠前对随机噪声进行有效的压制，才能提高资料的信噪比，保证后续处理.对于各向异性叠前时间偏移也取得较好成果.针对鄂尔多斯黄土塬地震资料的特殊性进行分析并制定针对性的去噪流程，通过迭代和多域去噪，达到净化叠前数据的目的，提高了信噪比.叠前多域组合去噪根据不同干扰波的特点，采用多域组合去噪技术对不同的噪声进行压制，在F-X域压制炮点产生的规则干扰，如声波等；在T-X域根据线性干扰波与有效波之间速度、位置及能量上的差异，将识别出的线性干扰从原始数据中减去，实现线性干扰波的压制，取得了较好效果.随机噪声和面波的压制可以对炮集或检波点集或经过动校正后的共中心点道集进行叠前随机噪声压制，自适应噪声压制技术对去除强能量的面波噪声具有较好的辨别和压制效果.
(2) 叠后去噪.虽然在叠前处理中采用了多种去噪手段，但仍会残留一些干扰噪声.为进一步提高深反射资料的信噪比，须进行叠后去噪处理.其中F-K滤波法是去除线性干扰的有效方法，如在若尔盖盆地—西秦岭造山带中 (见图 2)，它将有效波与干扰波在F-K域更明显地分离.在低信噪比的深部地震资料处理中，F-X反褶积是应用最为广泛的叠后消除随机干扰方法之一.
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图 2 若尔盖盆地—西秦岭造山带F-K滤波前 (a) 后 (b) 单炮记录对比图 (王海燕等，2007) Figure 2 Zoige basin west Qinling orogenic belt F-K single shot records before (a) and after (b) the filter comparison chart (Wang et al., 2007) |
(3) 中值滤波.常见于叠后处理，是空间域去除干扰常用的方法，抑制噪声很有效，处理技术为非线性.它利用干扰波和有效信号的速度差异来去除浅层残留的干扰波.实践证明利用中值滤波方法能有效去除浅层残留的干扰，突出了消除干扰波后浅层的有效信号.在若尔盖—西秦岭造山带研究中利用中值滤波有效压制0~5 s时间段的残留斜干扰，突出了有效波.
(4) 频率域主要压制高频干扰.对一些强能量初至波和动校正畸变的处理方法是“切除”，即将这些波的采样值完全充零；为压制低频干扰波，考虑到深、浅反射波的频率差异，可以采用时变带通滤波方法，此方法是深地震反射数据处理中常用的一种去噪技术.
(5) 小波变换.它被认为是一种去除地震噪声很好的方法, 一维小波变换可以将地震道变换到二维的时间频率域上，之后孤立的频散面波可以很容易的滤去.为了进一步在更高的维数空间解决这个问题，Zhang和Ulrych (2003)提供了一种新的二维小波变换，利用深部有效信号和面波在空间分布的差异来滤除面波.
随着勘探技术的进步，去噪方法也越来越多，较成熟的有波数域滤波、频率空间域滤波、Radon变换、聚束滤波及傅里叶相关系数滤波等，近年来还出现广义S变换等在深地震反射数据处理中的应用 (曲中党等, 2014, 2015).对于去噪的其他方法有：异常振幅噪声衰减、区域异常振幅压制、随机噪声衰减、相干噪声衰减、地震子波反褶积处理压缩地震子波、径向预测滤波及叠前去噪.这些方法目前大都不够成熟，有待进一步的研究和发展，当然任何种去噪方法都有其自身适用范围和优缺点，都不可能只针对单一噪声进行衰减，更不可能不损有效信号能量而将噪声完全除去.在对深反射地震资料处理过程中处理人员需要根据噪声的具体特征，利用不同域中的特点及其与其他信号特征之间的差异，合理地、有针对性地选择和应用去噪方法.
2.4 反褶积和一致性处理反褶积是通过压缩地震子波来达到压制噪声和提高地震资料纵向分辨率的一种去噪方法.用于反褶积的方法很多，如子波反褶积、脉冲反褶积和预测反褶积等，这些方法各有优缺点.常用的有单道与多道反褶积、地表一致性反褶积等，还有可控制频率输出的子波反褶积，处理流程可做叠前也可做叠后反褶积，一般叠前叠后做两次反褶积.深地震反射剖面测线和接收排列长，地表激发和接收条件差异大引起子波的一致性差异大，所以地表一致性反褶积处理是必须的.利用地表一致性反褶积主要用于经过噪声衰减、真振幅恢复和速度滤波后的地震资料.它通过调节不同深度的预测步长来实现，处理时可考虑在浅层用小步长来提高分辨率，深层用大步长提高子波的一致性.
深地震反射剖面所覆盖的研究区近地表低降速带横向厚度和速度变化大，激发和接收因素差异，以及地下介质的非均一性和地下构造的复杂性等造成地震子波振幅、频率及相位特性差异，使得叠加剖面成像质量受到严重影响，因此，开展联线处理前需要解决地震子波振幅、相位不一致和传播中造成的能量不一致等问题，即进行一致性处理.近年来还出现了地表一致性Q计算补偿方法使振幅保真性更佳 (王晓涛等，2015).
(1) 地表一致性振幅补偿：在能量补偿中已经提到，它是采用球面扩散补偿和地表一致性的振幅补偿相结合的办法减弱因激发、接收条件变化及地表条件不均匀所造成的振幅空间变化，有效改善道间的振幅和相位关系，使地震道的振幅能量分布合理，有益于提高信噪比和保真处理.
(2) 地表一致性反褶积：它是一种实现反滤波功能的方法，它在频域内实现，且进行反褶积时，对地震数据的改变是统一的，预测反褶积则不同，只是相似，并通过火山岩实验图比较两者获得两者使用范围.
(3) 地表一致性预测反褶积：与普通反褶积不尽相同，它是一种多道计算反褶积，它消除了炮点、检波点、CDP点和炮间距几个方向上滤波器的混合效应，求出的反褶积因子比较平稳，褶积效果使得地震记录一致性好，能使地震子波更好压缩，提高地震记录的纵向分辨率.预测反褶积比脉冲反褶积更能保证地震记录的信噪比 (张军华等，2008).
从反褶积方法的应用效果看，对于浅层的数据，利用反褶积后浅层分辨率有所提高.但是，对于深地震反射剖面的深层数据来说，反褶积的方法并不是一直有效的，要根据实际的情况而定.如图 3为华南地区深地震反射数据反褶积方法的测试.从图中的结果来看，但对于深层，尤其在下地壳和MOHO附近，做完反褶积后，波组反而显得破碎.因此，在对深层的数据进行处理时，要谨慎选择使用反褶积.
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图 3 深层数据反褶积前、后剖面对比 (a) 未加反褶积；(b) 预测反褶积后；(c) 地表一致性反褶积后. Figure 3 Deep data deconvolution before and after a cross-sectional comparison (a) No deconvolution; (b) After predictive deconvolution; (c) After surface consistent deconvolution. |
地震波速度参数贯穿于地震数据采集、处理和解释的整个过程，偏移速度场是叠前时间偏移的关键参数，偏移结果的好坏取决于偏移速度场是否合理.地震资料偏移成像的核心是建立速度体并结合地质信息进行处理和解释的综合过程.为了提高速度分析的精度应选择高信噪比和高分辨率的地震资料进行速度分析.深地震反射剖面处理中采用的速度主要指叠加速度.速度对估算近地表异常模型、剩余静校正值非常重要，它们之间相互影响与制约，还影响成像质量和成像的位置.深地震反射剖面中远偏移距的地震数据的信噪比较低，抗干扰能力弱，故在速度分析中须着重考虑应用中小偏移距数据.进行速度分析时对速度谱进行放大逐步分析，同时显示速度剖面，以其上速度趋势来控制速度谱不好的点，并参考CDP动校正道集以及谱点附近的叠加效果来控制当前谱点速度的准确性，保证了速度拾取的精确程度.然而仅靠速度谱方法难以准确求取其叠加速度.在松潘地块—西秦岭造山带—临夏盆地的高精度深反射地震剖面图中，利用高精度速度分析技术可以更加精细地完成速度分析 (高锐等，2011).采用变速扫描与速度谱结合交互速度分析的高精度分析方法来建立合适的叠加速度场，也可以得到较理想的处理成果.同其他方法技术一样，速度分析也在不断优化，近年来逐渐兴起了一些改进的速度分析方法 (王海燕等，2005).
另外，深地震反射资料处理需要根据自身数据特点开发相应的处理方法和制定相应的处理流程，进而将大炮、小炮、中炮有机结合起来成像效果更好，也更充分的利用了深地震反射数据.具体可以先用常速度扫描大致确定深部地层速度的范围，在确定速度范围内进行速度谱分析，进一步确定地壳深部反射速度.以该速度为中心，向两边做微小摆动常速度扫描并微调，最后选取叠加效果最好的速度.此外，还有一些具有针对性的速度分析方法，如克希霍夫DMO速度分析，高阶速度分析技术等在此不多提及.
2.6 动校正实验处理中应用高阶项动校正技术来解决大偏移距不能校平的问题.在常规处理中，地震旅行时的双曲时距方程是实际复杂方程的二阶近似，当炮检距大到一定程度时，动校正量明显偏大，不能校平反射同相轴，常用两种方法解决：(1) 通过分炮检距进行速度分析和动校正，将由时距方程引起的误差放入叠加速度中消除；(2) 采用大炮检距速度分析、动校正方法，又称高阶动校正，在时距方程中引入高阶项来减小误差，得到更好的动校正叠加效果；通常采用长排列高阶动校正或动校正中引入各向异性参数.若地表起伏较大，动校正常采用考虑地表起伏和浅层速度变化大的动校正技术 (王海燕等，2006；张明和薛诗桂，2013).
2.7 叠加叠加中需考虑加权叠加，分为偏移距段和根据AVO曲线加权.对莫霍面反射波频带窄及空间上难以识别的问题，可考虑频率域加权叠加，即在特定时窗内 (包含莫霍面) 进行Fourier变换，在Fourier域针对莫霍面的频率进行加权，然后反变换进行叠加以突出莫霍面的反射；共反射面叠加成像技术 (CRS) 是当前低信噪比数据叠加成像的发展趋势，近年来，这一思路己受到国内外广泛重视，并被视为今后深层地震数据处理方法的重要发展途径.常规NMO叠加技术是基于水平层状假设，在一个CMP点沿着双曲线进行动校正，然后叠加.但是，在庐枞矿集区内部 (见图 4)，由于地层变化剧烈，常规叠加方法远不能满足资料处理的要求，所以利用CRS叠加技术作用在共反射面，研究地震波传播规律，进行地震资料处理，并进行叠后去噪处理技术.DMO是与倾角有关的叠前部分偏移处理，与常规保幅叠加相比可以使平层、倾斜层同时得到加强并改进了叠加速度对倾角的依赖，使速度谱的精度得到提高，还具有一定的压制随机噪声的作用 (王振华，1994).它改进了叠加速度对倾角的依赖性，提高了速度谱精度 (刘金凯等，2010).
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图 4 庐枞矿集区NMO叠加 (a) 与CRS叠加 (b) 对比 (刘金凯等，2010) Figure 4 Comparison Luzong ore district NMO stack (a) and CRS stack (b)(Liu et al., 2010) |
偏移的主要目的是使绕射波或反射波回归到其地下的真实位置.地震偏移成像是重排地震信息的一种反演操作，其目的是让反射波和绕射波的能量都收敛到它们真实的位置上，从而能直观地展现地下构造的真实形态.偏移输出的是深度剖面而不是时间剖面.可以将偏移分成不同的类别，如二维偏移和三维偏移；叠前偏移和叠后偏移；时间偏移和深度偏移；基于射线理论偏移和基于波动方程理论偏移；基于声波方程、弹性波方程、粘弹性波方程和各项异性波动方程偏移；基于Kirchhoff积分法偏移和基于波场延拓法偏移.
叠后偏移可分为叠后时间偏移和叠后深度偏移.对于波场延拓类时间偏移，随着一步步的延拓，时间剖面上的绕射曲线慢慢向着绕射顶点处聚焦.然而实际情况不满足零炮检距假设，所以需要叠前偏移解决.叠前深度偏移被普遍认为是解决复杂构造成像的终极方法.Kirchhoff叠前时间偏移是建立在起伏地表基础上的，该方法为弯曲射线偏移，具有较好的保幅特性，明显改善了成像质量.叠前深度偏移按照算法可以分为Kirchhoff积分法、波动方程有限差分法、多聚焦成像技术和共聚焦点成像技术等.共法线角Kirchhoff叠前时间偏移方法可以扩大并聚焦地下面元的反射能量并获得地下波阻抗界面的倾角范围.实验证明，改进的起伏地表叠前时间偏移技术 (PSGMIG)，可以克服因复杂地区地表起伏变化大引起的偏移成像问题.图 5为偏移剖面对比图，基于起伏地表的叠前时间偏移方法，使得绕射波归位合理，断点清楚，断层清晰可辨，达到了预期效果.选择地震数据进行叠加偏移成像时根据反射界面的法线指向选择，优点可概括如下：(1) 提高信噪比与连续性；(2) 提高垂向分辨率；(3) 增强低覆盖次数区的信号能量 (弥补缺失数据)；(4) 增强陆倾角反射能量；(5) 可知深部地层倾角范围；有利于后期地质解释.
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图 5 常规时间偏移剖面 (a) 与起伏地表叠前时间偏移剖面 (b) 对比 (王海燕等，2014) Figure 5 Conventional time-migrated section (a) and undulating surface pre-stack time migration profile (b) comparison (Wang et al., 2014) |
影响深反射地震资料偏移结果的因素很多，如前期处理中的静校正、振幅增益、去噪等，而从偏移方法上也有很大的改进空间，虽然目前主要针对资料的构造成像偏移进行处理，但未来的发展应该是对成像结果进行相关的属性分析和研究，这就需要对深反射地震资料进行保幅偏移成像处理.为了给后续的综合解释提供清晰可靠的地震剖面应将深反射地震资料进行精确地偏移成像，才能准确解释地质现象，使数据的处理与解释圆满完成.
3 其他方法技术深反射地震剖面的数据的复杂性、多源性等特点，决定了在数据处理过程中，仅仅按照常规处理的方法进行处理是不够的，有时还要根据实际数据情况，开发、使用一些特殊的处理技术，提高剖面的成像质量，其中可大致分为特殊处理技术和精细处理技术等.
3.1 分频提高信噪比技术对于线性干扰采用叠前线性干扰滤除技术，在T-X域根据线性干扰波与有效波之间速度、位置及能量上的差异，采用倾斜叠加和向前、向后线性预测方法确定线性干扰波的视速度、分布范围及规律，从原始数据中减去所识别出的干扰波，实现线性干扰波的压制，与F-K滤波相比具有保持振幅、波形无畸变和蚯蚓化现象等特点.
3.2 无射线层析成像静校正技术它是一种非线性模型反演技术，利用地震初至波的走时和路径反演出介质速度结构，不受地表及近地表结构纵、横向变化的约束.此方法优势为：a.能反演出较可靠的表层速度模型；b.得到的地震波传播路径与实际符合的更好；c.可以根据速度模型确定可靠的低、降速带底的空间位置及形态，可以很好的处理复杂地质条件如羌塘盆地 (卢占武，2006).应用无射线层析成像静校正方法计算静校正量使所处理的构造主体成像可得到很大的改善.
3.3 高精度交互速度分析及STACK-POWER剩余静校正技术高精度交互速度分析在时间方向上考虑了反射同相轴能量的强弱，空间方向上考虑了构造的横向变化，所以能直观拾取叠加速度，具有针对复杂构造、深剖面、信噪比低和速度难拾取的特点，应用CGG新版的高精度交互速度分析模块来准确求取叠加速度.而STACK-POWER剩余静校正技术是在用户选定的时窗内最大限度地获取道时移量，从而获得剩余静校正量 (见图 6).速度分析与剩余静校正循环进行.
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图 6 庐枞矿集区特殊处理剩余静校正前 (a) 和剩余静校正后 (b) 剖面对比 (刘金凯等，2010) Figure 6 Luzong ore concentration area special treatment profile compare before (a) and after (b) residual statics (Liu et al., 2010) |
为获取深层有效信息可以采取X2处理手段来提高深反射地震资料品质.它包括信号相干分析、信号增强、非线性滤波等X2分布控制 (于常青等，2011)，它将深反射地震剖面视为一幅二维灰度图像，由最优相干、模式识别等技术提取反射特征，采用非线性迭代方式逐次提高可识别程度，突出地壳反射结构模式，按满足X2分布的图像灰度概率的自由度来评价剖面优劣，从而得到如图 7图像.
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图 7 塔里木盆地BC272.6线条图剖面 (a) 和LJ01线能量叠合剖面 (b)(于常青等，2011) Figure 7 Tarim basin BC272.6 line drawing profile (a) and LJ01 Line energy laminated profile (b)(Yu et al., 2011) |
山地以及丘陵地区起伏变化剧烈，它的静校正问题一直是国内外没有很好解决的问题.近年来，针对大庆探区的资料特点研究出了微测井静校正低频分量和折射波层析静校正高频分量相结合的方法，解决了大部地区静校正问题.但山丘及丘陵地区在进行微测井静校正计算时由于起伏变化剧烈，难以用统一的替换速度进行计算.由于高差越大误差越大，故采用统一替换速度进行静校正计算难以保证精度.“双变”基准面静校正技术技术包括：a.采用空变替换速度 (源于高速层速度的平滑) 先校正到空变中间基准面；b.采用均一替换速度校正到最终水平基准面.具体为通过基于表层深度模型建立探区统一中间浮动基准面场，基于表层速度模型建立空变校正速度场.在大庆松辽—虎林盆地中应用此方法可提高基准面静校正的精度，有效减少起伏山区短波长静校正误差，能够满足对静校正的要求.经剩余静校正与速度分析多次迭代可极大减少误差.
3.6 信息提取技术近年来提出了一种新的深地震反射剖面构造格架识别方法Skeletonization技术，他能挖掘潜在的弱同相轴，简化地震剖面，并且可以提供有效的工具帮助解释人员对深反射剖面中的复杂同相轴进行空间及属性分析.它通过数据预处理、振幅提取、对象识别、连续性计算和连续性滤波实现深地震反射剖面线条化，同时还通过对象倾角计算对复杂区域进行属性分析.在庐枞地区的实验中，线条图技术得到以下结论：a.能够识别主要构造格架信息，其效果较图像处理方法有显著改善，且由于去除波形特征描述和迭代等复杂步骤，与模式识别法相比更高效；b.实验在识别过程中对整条剖面使用相同参数，未考虑地震资料横向与纵向的不均一性，可改进；c.深部结构特征是深地震反射剖面能够反映的最主要构造信息，而地震波组的能量对比和频率变化同样包含丰富信息.因此，如何有效利用除结构特征外的其他构造信息并进行综合解释是值得进一步研究的方向.
3.7 近垂直深地震反射剖面大炮单次覆盖资料处理技术深地震反射采集排列长、测线经过区域地震地质条件复杂，使近炮点、远炮点地震波的运动学和动力学特性表现出较大差异.远离炮点接收的地震记录传播距离远，射线路径复杂，含有较丰富的地下地质信息，但这些信息相互叠置，难以有效地提取和分离，且有效反射能量弱、抗干扰能力低，资料品质差；近炮点接收的地震记录的射线传播路径简单，地震震相较单一，便于信息的识别和提取，传播路径相似使接收记录在波形、相位、能量上有较好的相似性、连续性、一致性，靠近炮点能够接收到能量较强的来自地球深部的有效反射、抗干扰能力高，资料品质较好.由于莫霍面深度远大于深地震数据采集排列的长度，距离炮点较近的检波点接收的地震记录可认为是自激自收 (近垂直入射)，可用于描述该炮点或检波点相对应的深部莫霍面的形态；通过对地震记录的自相关分析表明，检波点道集的地震信号比炮集信号具有更高的一致性和相似性，更便于信号识别和处理，且沿地震测线检波点之间距离远小于炮点间距离，检波点数目远多于炮点数据，根据炮点、检波点互换原理选择在检波域通过近垂直信息对深部莫霍面进行成像.对六盘山莫霍面结构 (如图 8) 通过近垂直方法进行静校正、资料净化、共检波点加权叠加、叠后信号增强等处理工作并进行成像.随后还利用近垂直深地震反射剖面大炮单次覆盖资料处理技术在秦岭 (如图 9) 放置5个超级大炮并根据近垂直原理处理单次覆盖剖面确定沿地震测线的莫霍面形态及深度，初步揭示扬子地体与秦岭造山带的地壳下部和上地幔结构 (李洪强等，2014).
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图 8 六盘山地区利用近垂直方法及处理后莫霍面 (a) 和莫霍面解释结果 (b)(李洪强等，2013) Figure 8 Liupan Mountain area using near-vertical methods and after treatment Moho (a) and Moho interpretation of the results (b)(Li et al., 2013) |
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图 9 秦岭深地震反射大炮单次覆盖剖面高程 (a) 和深部构造解释 (b)(李洪强等，2014) Figure 9 Qinling deep seismic reflection single cannon sectional coverage height (a) and deep structural interpretation (b)(Li et al., 2014) |
随着深部探测计划的不断深入，必将会带来深反射地震剖面数据的爆发式增长，也为深反射地震数据处理提出了严格的要求，随着技术的日新月异，深地震反射数据处理也有望在以下几个方面取得进展：
(1) 处理—解释—处理紧密结合
为了保证处理结果能够真实地反映地下地质结构特征，在资料处理过程中，可以采用处理—解释—处理紧密结合的方式，即在取得每一步的成果后，结合对本区地质构造演化的认识，重新调整处理流程和参数.每个主要处理步骤均先反复试验，取得效果后再进行实际应用，此方法获得了信噪比高且同相轴连续性好的叠加剖面的结果.
(2) 海量数据处理技术
随着测量数据日渐庞大，海量数据处理技术也逐渐登上历史舞台并已应用于地震数据处理中，大致包括：a.数据压缩和解压；b.数据挖掘；c.高性能计算；d.海量数据可视化；e.信息融合.信息的层次化和大数据的规模化将会使数据处理与解释更加便捷明了，开创了数据处理解释的新纪元.
(3) 人机交互处理数据
常规地震资料处理整个流程通常为一环扣一环的线性系统.在迭代跟踪处理流程中，利用工作站人机交互处理的优越性，将每步处理的结果都显示在屏幕上，定性或定量地分析其结果，对于每一步处理的参数以及其在流程中的位置，严格按迭代跟踪处理的效果而定.如：将野外记录的干扰波进行分类处理，在人工编辑不正常道前做缓和的自动编辑、不同道集中信噪分离及干扰波压制，计算静校正时进行迭代，振幅按指数规律衰减.这就要求补偿系数不仅空变，还要时变，使参数选择变得很复杂，这只能靠迭代跟踪来选择合理的参数.通过人机交互可以使数据的处理时间与步骤简化，又如初至拾取人机交互，边分析、边认识、边解释，通常是机器自动拾取，在拾取初至的基础上进行初至波层析静校正，计算的静校正量运用的记录上，如此反复的机器自动拾取、计算、运用，直到机器拾取的初至走时没有大的改善为止，最后进行人为的修改.将此方法应用于深反射地震勘探很有前景.
(4) 并行计算技术
近年来, 随着资源、能源需求的增大，物探工作向更深更广发展，勘探的精度要求更高，勘探技术和数据处理也更复杂，勘探深度加深，从而处理的数据量越来越大，一般的计算机已经不能满足计算的要求，因此，引进快速、准确、高效的计算技术成为必须.并行计算技术可以加快速度，在更短的时间内解决相同的问题或者在相同的时间内解决更多更复杂的问题；其次，并行计算可以节省投人，以较低的成本完成同量的任务.提高并行效率是现今并行技术发展的趋势.目前计算机集群技术已在地球物理勘探界引起了极大的关注，国内外各大石油公司都致力于并行技术的研究和应用，并且已有大型的机群建成并投入使用.
并行计算技术促进了勘探技术的发展，反过来，勘探技术的发展也对并行计算技术提出了更高的要求.当前所面临的主要问题是完善并行编程环境和工具，研究实用性更高的并行算法，开发并行效率更高的地球物理应用软件，充分发挥并行计算在物探处理过程中的效率，推动并行技术在地球物理中的发展和应用.在今后高性能并行计算机和高效的并算算法在勘探地球物理学中的发展和应用将起到愈来愈重要的地位与作用.
(5) 海上地震数据处理技术
新一轮的深部专项计划，已经考虑到将深地震反射剖面的探测工作拓展到中国近海海域.一旦下一轮的深部探测计划启动，将会出现更多的海上深反射地震数据.因此，海上地震数据处理技术在未来的技术发展中是不可或缺的.
海上地震勘探中排列更长、记录更长，能量更弱、干扰特别是线性规则干扰更强，重点应更加突出有效层位和有效信息.海上处理技术大致有：a.长周期鸣震处理技术；b.长周期多次波和层间多次波处理技术；c.多次折射波的压制和处理技术；d.深部去噪和能量补偿处理技术；e.海底静校正处理技术；f.偏移、成像处理技术.
另外，海洋地震学是研究反射地震勘探海洋学的新方法，具有较高横向分辨率和快速对整个海水剖面成像的优点，非常有前途 (宋海斌等，2008).海洋地震数据处理必须重视子波处理和修正及多次波压制等，并将海洋宽频技术区别于陆上宽频处理技术.
5 结束语自20世纪90年代开始，国内有关地震反射技术的数据处理便开始发展，并根据数据处理流程中各步骤分别进行了长期发展并取得进步，根据所测区域的多样性也涌现了多种新的具有针对性的处理技术.虽然现阶段数据处理技术较为全面，但仍找不到一种可以克服任意地形的快速处理技术，也仍打破不了原数据处理流程框架，无法得到大幅度进展.随着科技的进步，深反射地震的数据处理技术也在不断的优化，我们应在前人所用的处理方法上逐步加入新元素，使得数据处理方法更加成熟，从而更好地使数据解释变得更加方便、精准，使深反射地震技术越来越成熟，为整个地学行业创造更多更大的价值.
致谢 感谢中石化地球物理公司华东分公司匡朝阳高级工程师、刘金凯高级工程师，中国地震局地球物理勘探中心酆少英高级工程师、北京派特森科技发展有限公司李兵工程师的悉心指导及批评指正.| [] | Alsdorf D, Brown L, Nelson K D, et al. 1998. Crustal deformation of the Lhasa terrane, Tibet Plateau from project INDEPTH deep seismic reflection profiles[J]. Tectonics, 17(4): 501–519. DOI:10.1029/98TC01315 |
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