1.單元結構波場特征分析
單元構造地震波場是指在均勻介質(單反射界面)條件下，水平疊加剖面上的小凹、小凸、斷層等局部構造單元的地震響應。
1)回轉波
地質剖面上有壹個小凹陷，或由於牽引在斷層附近形成壹個凹界面。當曲率半徑小於埋深時，如第二章所述，在水平疊加剖面上會形成壹個反射點和接收點位置顛倒的旋轉波場。圖5-2-2(a)是兩個小凹陷的旋轉波場的記錄，圖5-2-2(b)是偏移歸位後的剖面，旋轉波已經歸位，恢復了兩個小凹陷的原形。
旋轉波場具有以下特征:
A.回轉波呈弓形，其回轉範圍與界面的埋深和彎曲程度有關。界面越深，彎曲程度越大，回旋區越大，反之回旋區越小。當凹界面的曲率中心正好在地面上時，自激發和自收集的光線會聚焦到壹點。
b .凹面接口和凹面鏡壹樣，具有能量聚焦的功能。特別是在平面界面反射波和轉向波的切點(也稱轉向點)，兩波相切，振幅很強。
c旋轉波的波場具有背斜的形狀，背斜的頂點應該是小凹陷的底點。正是由於“背斜”狀的同相軸形態，旋轉波容易被誤認為是地下背斜構造的反射，應引起重視。20世紀70年代初，西方某石油公司錯誤地將旋波解釋為背斜構造，導致鉆井失誤。為了記住這個教訓，他們把旋轉波形作為教科書的封面作為警示。
圖5-2-2水平疊加剖面(a)和偏移剖面(b)上的旋轉波
圖5-2-3背斜界面及其自激自收t0時間剖面
2)發散波
圖5-2-3的下部是壹個背斜界面。在水平疊加剖面上，背斜界面的反射波仍為背斜狀，但其向上擡升的幅度和幅度較實際背斜有所增加，如圖5-2-3上部所示。
背斜界面像壹面凸面鏡，具有擴散能量的作用，故稱之為發散波。
3)衍射波
衍射波將在巖性突變點產生，如斷點、尖滅點和侵蝕面上的角點。
圖5-2-4衍射波的斷點
圖5-2-4顯示了中國松遼盆地孤店斷層產生的繞射波。測線垂直於斷層走向，剖面上可以清楚地看到向下彎曲的同相軸，這是斷點產生的繞射波。
圖5-2-5顯示了侵蝕面上產生的衍射波。
圖5-2-5侵蝕面上的衍射波
衍射波具有以下特征:
A.在均勻介質的情況下，繞射波在水平疊加剖面上的幾何形狀是雙曲線，這已從理論上得到證明。衍射波形象地比喻為“背斜狀”，“背斜狀”的頂部就是衍射點的位置。如果衍射波是由斷點產生的，那麽衍射點就是斷點。
B.繞射波在繞射點能量最強，然後向兩側減弱。振幅的強弱還取決於繞射點兩側的巖性差異。差值大，振幅強，反之弱。此外，還取決於接收點和衍射點的相對位置。如果接收點在衍射點正上方，能量就強，如果接收點離衍射點遠，能量就弱。
斷點產生的衍射波在衍射點與平面界面的反射波相切，衍射波從切點分成兩半，兩半的相位差為180。在剖面上，外半支明顯，內半支常被強反射淹沒而不明顯。這樣，在水平疊加剖面上就會出現所謂“層狀(斷層)波不斷被反射和衍射”的現象。
4)剖面波
當斷層距離較大時，斷層面兩側的巖石波阻抗明顯不同，且剖面光滑，斷層面本身就是壹個反射界面，在這個界面上產生的反射波稱為剖面波。圖5-2-6是自激自收剖面上的剖面波。
圖5-2-7是正斷層自激自收t0時間剖面的簡單示意圖。
剖面波具有以下特征:
圖5-2-6橫截面反射波
A.截面波常與下落板的反射波斜交，在破邊點處有衍射波，構成反射衍射、截面波衍射、截面波衍射的波像(圖5-2-7)。
圖5-2-7正斷層自激自收t0時間剖面示意圖。
b剖面波有時強有時弱，有時無，間歇出現，與剖面兩側巖性的變化和反射系數的波動有關。
除了上述四種與特殊地質構造有關的波，以下兩種特殊地震波在水平疊加剖面上也很常見。
5)多次波
在地震反射資料的采集和處理中，雖然采用了許多方法壓制多次波，但在多次波發育較好的地區(特別是在海上，即使采用了長排列、高覆蓋，試圖增加多次波的剩余時差以減弱多次波)，這種努力也有壹定的局限性(因為壹般要求排列長度與勘探目的層深度相等，不能設計得太長，覆蓋次數也受地表條件和生產效率的制約)。
圖5-2-8是海上多次波剖面圖。
圖5-2-8海上多重剖面圖
水平疊加剖面上的多次波具有以下特征(也可作為識別標誌):
A.傾角和t 0時間標記。這種符號對於滿量程的多次波更為明顯，滿量程的多次波大約等於多次波的整數倍。
B.速度標誌。多次波在速度譜上表現出低速的特征。
C.出現的跡象。如果在產狀相對平緩的淺層產生多次波，在剖面的中深層就會出現二次波和三次波，對具有壹定傾角的中深層的真實反射產生幹擾，多次波與中深層的壹次反射發生斜向幹擾，造成對比困難。
多次波的產生往往告訴我們，地下存在波阻抗面強的特殊巖性體(如火成巖)。在這方面，倍數是壹種有用的信息。
6)側波
當測線與地層走向平行時，在水平疊加剖面上常出現來自測線垂直平面外的波，稱為側波。
圖5-2-9是說明橫波形成機理的示意圖。圖5-2-9a是壹個簡單的正斷層模型，其中主測線和聯絡測線(X為主測線，Y為聯絡測線)布置在地表上，凹陷和斷層的法線可以在測線的交點S處作出。圖5-2-9b表示聯絡線上可以有兩個射線平面，圖5-2-9 c作了壹個理論t0時間(自激自收)剖面圖，其中t0B是下降板塊的理論t0時間，t0A是截面的理論t0時間，即聯絡線上接收到的側波通過表面上的點S的到達時間。
圖5-2-9側波的形成機理
a、B、C在文中有解釋。
圖5-2-10顯示了松遼盆地孤店斷裂的橫向反射。圖的右側是工作區的結構圖。在1480線地震解釋剖面上，有壹組強烈的、連續的異常反射，與1s附近的上下反射層產狀不壹致。它從哪裏來？結合工區的地質構造特征和剖面的地質解釋，即使在構造成圖後也能合理解釋異常波。這也說明剖面的對比是壹個反復理解和綜合解釋的過程。
圖5-2-10側波
2.復雜結構地震波場特征分析。
1)單界面復雜結構波場
如果所研究的某壹地層的界面起伏較大，背斜、向斜、斷層等構造比較發育，那麽在水平疊加時間剖面上就會出現上述特殊波的復雜組合，它們之間會出現相切、歪斜、幹涉等各種現象，形成復雜的波像。
2)多層界面復雜結構的波場
如果地質剖面上有幾個構造層，各層構造的發育可能有繼承性，也可能沒有繼承性。根據水平疊加剖面自激自收成像原理，從最深反射界面沿法向射線向上傳播的波，會在上覆介質的所有界面上產生傳播方向的偏轉，使形成的圖像與真實地質結構不壹致，產生“假結構”、“假斷點”等復雜現象。
為了簡化討論，采用了只考慮地震波運動學特征的數學模擬方法。
圖5-2-11三層界面射線追蹤理論t 0時間剖面
A.第二界面；b .第三級接口；c .第四斜交界面；d .三層界面的壹般理論t0圖
圖5-2-11是射線追蹤正演計算的三層界面層狀介質的理論t0時間剖面。層狀介質的第二界面起伏很大，由兩個小凹陷和小凸起組成。該層的t0時間剖面見圖5-2-11 a，反射波、繞射波、旋轉波和發散波之間出現切線連接和斜向幹涉，幾何形狀像兩個嵌套的“弓”。在空間分布上，似乎有四個向上隆起的反射同相軸。這種復雜的波場圖像不能直接反映地質構造的真實形態，往往造成解釋上的假象甚至錯誤。
層狀介質的第三界面是水平的，對應的理論t0時間剖面如圖5-2-11 b所示，由於波從界面沿法線向上傳播，射線通過第壹界面的凹部向中心“聚焦”，在凸部向兩側“發散”，導致水平界面的理論t0時間剖面與上覆界面同步起伏。這種上覆復雜構造對下伏簡單構造波場的影響，在常規地震資料解釋中稱為速度陷阱。由於橫向上速度不均勻，波傳播的射線發生偏轉，結果t0時間不相等，產生所謂的假結構。速度橫向變化越大(上下界面波速差越大)，影響越大。
同樣，可以分析圖5-2-11 c中第四個斜界面的波場。而圖5-2-11 d是三層界面的總復波場。
圖5-2-12是南海大陸坡的實際水平疊加剖面圖。從圖中可以看出，海底地形起伏較大，有海底溝槽，有平緩的臺地，有狹窄陡峭的海山。由於地形劇烈變化造成的速度陷阱，海底以下各反射層在水平疊加剖面上的起伏幾乎與地形起伏完全壹致(同步起伏)。剖面上顯示的背斜、向斜是海水低速層的淺、深造成的反射時間上拉或下拉造成的假象，並不是構造的真實形態。解釋該剖面時，應特別註意海底地形的影響。
圖5-2-12南海大陸坡海底地形地震剖面圖
古近系粵海組T2-下界面反射:上第三系韓江組T4-下界面反射；T5 ——古近系珠江組的內部反射；T7-下第三系珠海組底界面反射；T8 ——新邊界的倒影。
上面分析了上覆坳陷和隆起構造對下伏簡單構造波場的影響，實際中也存在上覆斷裂構造對下伏構造波場的影響。圖5-2-13是上覆界面為正斷層，下伏界面為水平界面的模型。假設V2 > V1，正斷層的波場與圖5-2-7相同(此處不考慮繞射波)，下伏水平界面的波場變成了三個相互交錯的同相軸，產生了假斷點。
從以上對波場的分析可以看出，水平疊加剖面並不是地質剖面的簡單圖像，它們之間存在著內在的聯系(同)和區別(異)。壹般來說，當結構簡單時，反射波的同相軸可以直觀地反映結構的幾何形狀；當構造復雜時，水平疊加剖面上常出現三種偽影:壹是水平疊加剖面自激自收成像引起的偏移效應；二是與速度有關的假象，或上覆坳陷、隆起、斷層等復雜構造對下伏界面地震波場的影響；第三種假象是地震剖面上的側波，但壹個反射界面在地震剖面上有兩個反射波。為了克服這壹點，應該進行三維地震工作。
圖5-2-13斷層對下伏波場的影響
3.潛山、底辟構造、生物礁等特殊地質體在地震中的波場特征。
1)潛山的波場特征
潛山是指不整合面以下的古地形，往往由碳酸鹽巖地層組成，在壹定條件下可以形成圈閉。中國華北油田是以潛山為主體的油氣藏。
圖5-2-14為潛山地震剖面，其波場復雜。潛山頂面為不整合面，具有不整合面反射波的特征，表現為低頻、強相位、多相位波形，並伴有繞射波、剖面波、旋轉波和側波。
圖5-2-14潛山水平疊加剖面圖
在比較這種地震剖面時，我們應該特別小心。需要搞清楚各種波的來龍去脈，以及它們之間的關系，參考遷移剖面來幫助解釋。
2)底辟構造的波場特征
鹽丘或泥丘隔膜是壹種重要的儲油構造類型，可與圍巖形成地層圈閉油氣藏。
圖5-2-15是中國湖北省潛江凹陷鹽丘背斜的運移剖面。從剖面上可以看出，鹽源層頂面和底板的反射波產狀不協調，表現為鹽源層頂厚翼薄，底板上凸弱的特點。因為鹽丘本身沒有很好的層狀結構，只有零星的反射事件。
圖5-2-15鹽丘背斜運移剖面圖
3)生物礁的波場特征
海相碳酸鹽巖中的生物礁是石油勘探中的重要現象，可以形成生物礁油田。圖5-2-16是中國珠江口盆地邊緣礁的地震剖面圖。在剖面上，礁體表現出礁頂強反射、礁內無反射、兩側漫頂、礁下彎曲、側底繞射、速度異常和丘狀反射的特征(剖面上各反射層的地質時代見圖5-2-12)。
圖5-2-16平臺邊緣礁地震剖面圖
在地震資料解釋中，識別和對比地震剖面上的各種地震波，分析地震波場是非常重要的。目前不僅如此，還有另壹種地震模擬方法，即本質是根據初步解釋結果建立初始地質模型，計算理論地震波場，並與實際波場進行對比，使解釋方案更加合理。