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在我国南方碳酸盐岩地区有比较丰富的煤炭资源,但利用目前的地震勘探技术,勘探效果明显较差。该地区地震勘探面临有激发条件差、静校正困难和当前RVSP地震数据处理成像方法尚不成熟等难题,导致勘探效果不够理想。针对上述勘探难点,本文开展了如下几方面研究:(1)根据空腔震源模型推导近震源波场和远震源波场的理论表达式,通过数值模拟的方法研究近源波场、远源波场子波的特性及两者对子波波场的能量贡献,分析空腔半径、岩石线性强度及动弹模量等因素对激发震源子波的影响情况;(2)通过数值模拟研究单炮激发、延迟激发、组合激发及相控激发等激发方式下的照明效果,寻求更好地激发方式。(3)对砂岩、灰岩单独或组合进行透射和反射物理实验,分析不同情况下接收到波(透射波或反射波)能量和频率的变化,研究碳酸盐岩地区影响地震勘探资料信噪比的原因。(4)建立基岩出露、地表平缓起伏和剧烈起伏等不同地表条件的地质模型。通过数值模拟的方法分析初至层析静校正方法在RVSP勘探中重建复杂地表速度模型中的适用性。(5)研究均匀介质单一目的层、均匀介质完全等效地面、层状介质单一目的层、层状介质多目的层、层状介质完全等效地面等不同假设条件下的RVSP等效地面处理技术。研究层状介质单一目的层情况下,不同目的层深度的等效效果。(6)通过理论研究和数值模型测试,研究基于匹配追踪的震波吸收衰减估计及补偿方法。通过上述研究,本文主要取得了如下几点研究成果:(1)通过数值模拟和物理试验,发现灰岩激发导致碳酸盐岩裸露区地震勘探信噪比差;(2)提出了RVSP等效地面变换方法,研究了不同地质条件下的适用性;(3)运用匹配原子进行零相位化及质心频率换算的方法,提高了RVSP资料振幅衰减补偿的应用效果;(4)首次采用三维RVSP方法在贵州五轮山煤矿进行针对煤层的反射波勘探,取得了较理想的勘探效果。综上所述,本文的研究成果对提高碳酸盐岩地区地震勘探精度有重要实际意义。