Investigation and Processing of Seismic Reflection Data Collected from a Water-Land Area Using a Land Nodal Airgun System

A land nodal seismic system was employed to acquire seismic reflection data using stand-alone cable-free receivers in a land-river area. Acquiring reliable data using this technology is very cost effective, as it avoids topographic problems in the deployment and collection of receivers. The land nodal airgun system deployed on the mouth of the Hyungsan River (in Pohang, Gyeongsangbuk Province) used airgun sources in the river and receivers on the riverbank, with subparallel source and receiver lines, approximately 120 m-spaced. Seismic data collected on the riverbank are characterized by a low signal-to-noise (S/N) and inconsistent reflection events. Most of the events are represented by hyperbola in the field records, including direct waves, guided waves, air waves, and Scholte surface waves, in contrast to the straight lines in the data collected conventionally where source and receiver lines are coincident. The processing strategy included enhancing the signal behind the low-frequency large-amplitude noise with a cascaded application of bandpass and f-k filters for the attenuation of air waves. Static time delays caused by the cross-offset distance between sources and receivers are corrected, with a focus on mapping the shallow reflections obscured by guided wave and air wave noise. A new time-distance equation and curve for direct and air waves are suggested for the correction of the static time delay caused by the cross-offset between source and receiver. Investigation of the minimum cross-offset gathers shows well-aligned shallow reflections around 200 ms after time-shift correction. This time-delay static correction based on the direct wave is found essential to improving the data from parallel source and receiver lines. Data acquisition and processing strategies developed in this study for land nodal airgun seismic systems will be readily applicable to seismic data from land-sea areas when high-resolution signal data becomes available in the future for investigation of shallow gas reservoirs, faults, and engineering designs for the development of coastal areas.

수륙 경계지역에서 얻어진 육상 노달 에어건 탄성파탐사 자료의 고찰 및 자료처리

수진기들을 서로 케이블로 연결하지 않고 독립적으로 운용하는 육상-노달 탄성파 기술을 수륙 경계지역에 대한 탄성파 반사법자료를 얻기 위해 사용하였다. 이 기술은 수진기 설치와 수거가 간편하기 때문에 지형조건 영향을 적게 받으면서 양호한 자료를 얻을 수 있다는 점에서 매우 경제적이다. 경상북도 포항시 형산강 하구를 테스트 지역으로 한 이 연구에서는 송수신 측선을 약 120 m 간격으로 서로 평행하도록 전개하여 음원은 강에서 에어건을 사용하고 무선 수신은 하상에 설치한 노달 시스템을 사용하였다. 수집된 반사파 자료들은 낮은 신호대잡음(S/N)과 불연속적인 이벤트를 보이며, 특히 직접파, 가이드파, 음파, Scholte 표면파를 포함한 대부분의 이벤트들이 현장 자료에서 쌍곡선 형태로 나타는데 이러한 특징은 송수신이 같은 측선에서 이루어지는 일반적인 탐사에서의 직선 형태와 크게 대비된다. 주된 자료처리는 저주파 고진폭 잡음에 가려진 미약한 신호를 향상시키기 위한 띠통과 필터링, 공기파를 완화시키기 위한 주파수-파수 필터링, 송수신기 사이의 전파시간을 보정하기 위한 시간지연 보정을 수행하여 궁극적으로 가이드파와 공기파에 가려진 천부의 반사파를 표출하는데 목적을 두었다. 송신기와 수신기 사이의 횡단-오프셋 거리에 따른 시간지연 보정을 위한 주시방정식과 곡선을 이 연구에서 새로이 제시하였다. 시간지연 보정 효과는 최소 횡단-오프셋 자료에서 보정 후 약 200 ms 상향 이동하는 잘 정렬된 수평층으로 잘 관찰된다, 직접파/공기파를 기준으로 한 시간지연 보정은 서로 평행한 송수신 측선에서 얻어지는 자료처리에 필수적인 것으로 나타났다. 이 연구에서 개발되고 적용된 육상 노달-수상 에어건 시스템 자료의 수집과 처리 기법은 차후 천부가스, 단층대, 연안지역 및 도심지의 엔지니어링 설계를 위해 육해상 경계 지역에서 얻어지는 고분해능 자료에 효과적으로 쉽게 적용될 것으로 기대된다.