復雜山地地形三維地震勘探方法

胡 鵬

（山西省煤炭地質115勘查院，山西大同037003）

復雜山地地形三維地震勘探方法

胡 鵬*

（山西省煤炭地質115勘查院，山西大同037003）

復雜山地地形海拔高，地表高差大，地形陡峭，溝谷縱橫，表淺層及深層地震地質條件復雜，原始資料信噪比低，針對這些難點，對三維地震勘探數據采集方法、地震資料處理及解釋方面進行了分析，并提出相應的解決辦法。歸納出一套適合復雜山地地形三維地震勘探的方法。

三維地震勘探；復雜山地；采集；數據處理；資料解釋

1 概述

我國山地地形面積遼闊，約占全國面積的三分之二。相比于平原地形地震勘探，復雜山地地形地震勘探地形復雜、交通困難，道路崎嶇，人員通行及作業艱難，對物探設備性能要求較高；地表激發條件差，沒有穩定的激發層位，隨機干擾大，面波、聲波、高頻干擾嚴重，沖溝多為山間沖洪積堆積物，成井條件復雜；接收條件復雜，布線工作十分困難，部分陡崖地段對人員作業存在安全隱患；地震勘探相鄰炮點、檢波器之間高程突變大，靜校正難點多，難以準確地疊加成像和偏移歸位。

近年來三維地震勘探工作的迅速展開，我院在山西省各大礦務局開展了眾多的山區三維地震勘探工作，對山區三維地震野外數據采集、資料解釋的處理和解釋積累了豐富的經驗，取得了眾多的勘探經驗和較好的地質成果。

2 勘探區地球物理特征

2.1 表淺層地震地質條件

Sjy煤礦屬寧武煤田普查勘探區，位于寧武煤田北東部邊緣地帶，區內部分地段被黃土覆蓋，黃土厚度為0-35m，基巖大部分出露于溝谷底部，地表大部分為第四系、局部為二疊系地層，屬低中山地貌類型，地勢呈南高北低之趨勢，受侵蝕切割強烈，溝谷多呈“V”字型，由于流水的沖刷作用，形成了樹枝狀的水文網,地面高差195m。黃土層地質結構松散，地震波速度低，吸收衰減嚴重，淺層折射、面波、鳴震、多次波等強干擾非常發育，淺表層地震地質條件復雜,區內地表高差較大，為三維地震數據采集帶來很大困難。

2.2 深層地震地質條件

全區主要可采煤層為石炭系太原組4號、9號煤層，煤系地層底為奧陶系灰巖。煤層在本區內沉積穩定，厚度較大，結構較簡單，4號、9號煤層間距約50m左右,煤層與上下圍巖存在的物理變化特征不明顯,使得煤層與其頂底板巖層的波阻抗差異較小，無法形成良好的地震反射波,故深層地震地質條件一般。部分4號煤層采空，將嚴重影響9號煤層反射波的獲取。

3 施工方法

3.1 觀測系統的設計

三維觀測系統參數選擇合理與否直接影響勘探效果和精度，根據現有鉆孔地質資料結合地震資料，本次三維觀測系統采用10線8炮規則束狀觀測系統，接收線距為40m，根據區內煤層賦存形態，縱向采用中間激發觀測系統。觀測系統如圖1所示。

圖1 觀測系統圖

采集參數擬定如下：

排列方式：線束狀10線8炮制，中間激發；

CDP網格：10m×10m；

覆蓋次數：6次（縱向）×4次（橫向）=24次；

接收道數：10×60道；

接收道距：20m；

接收線距：40m；

縱向炮排距：100m；

橫向炮點距：20m；

縱向最大炮檢距：595m；

橫向最大炮檢距：110m。

3.2 激發參數

根據勘探區內的淺表層地震地質條件，本區選取了3個代表性的試驗點，保證激發層到位、激發能量足夠大。激發層位的確定依據為：

黃土區：成孔10m以上成孔至紅土層，采用雙井，藥量2×3kg激發；

沖積層：成孔3m，采用雙井，藥量2×1.5kg激發。

基巖區：成孔3m，藥量2kg單井激發。

圖2是本區試驗點原始單炮記錄。

圖2 原始單炮記錄

3.3 接收參數

儀器采用加拿大Arise數字地震儀，檢波器：自然頻率60Hz，3個檢波器串聯組合、組內距為零、挖坑埋置；采樣間隔1ms，記錄長度1.5s，全頻帶接收。

4 三維地震勘探處理及解釋

4.1 數據處理

詳細分析地震原始資料的特點，本著“高分辨率、高保真度、高信噪比”的原則，結合本區實際情況，利用綠山折射靜校正技術以及層析靜校正技術，頻譜分析技術，球面擴散補償技術，地表一致性反褶積技術，并對反褶積參數進行了試驗，最終取得了理想的三維數據體，圖3、圖4是本區三維數據體和時間剖面。

圖3 三維數據體圖

圖4 時間剖面圖

4.2 地震資料解釋

資料解釋是在本隊計算站的Sun Ultra60服務器上，利用美國斯倫貝謝公司的GeoFrame4.1地震地質解釋組合體軟件（IESX），使用經全三維處理而得到的高密度三維數據體進行的。該數據體反映了地質體在時間域空間域上的變化。解釋方法如下：

（1）充分利用已有的地質信息資料，掌握勘探區地質情況，將區域地質構造規律和本勘探區的地質構造規律結合起來，對區內鉆孔資料深入研究，力求對地層賦存形態，尤其是煤系地層的賦存形態、構造發育特征建立起完整的地質模型。

（2）本著從整體到局部、由粗到細、由簡單到復雜的解釋原則,先進行40m×40m粗網格控制解釋，建立起大的構造輪廓，然后加密到20m×20m，對于規模一般較小的斷層、陷落柱和采空區加密到10m×10m，形成全區構造骨架，解釋斷層、陷落柱、采空區，確定最終解釋方案。

（3）解釋過程中，縱向、橫向和任意向時間剖面相結合，時間剖面和水平切片、順層切片相結合，全方位的反復對比、反復檢查，確保解釋結果的正確可靠。

（4）數據體綜合解釋。利用解釋軟件的后處理功能，生成多種數據體參與解釋，綜合判定斷層、陷落柱及采空區等地質異常體。

5 結論

本次三維地震勘探，針對山區復雜地形的難點，結合收集的地質資料，采用了合理的施工方法，先進的處理和解釋技術，基本查明了煤系地層的起伏形態和次級褶曲的發育情況；對斷層的展布狀況和分布規律做了深入的研究；對區內的異常帶、陷落柱和煤層變薄帶進行了解釋，圈出了異常帶、陷落柱、煤層變薄帶的范圍，為煤礦礦井工作面的布置和安全高效的生產提供了可靠的地質資料。

[1]李德華,程怡,沈驥千,等.初至層析靜校正在復雜山地三維地震勘探中的應用[J].中國煤炭地質,2008,20（6）.

[2]蔣維平.山地三維地震勘探技術[J].中國煤田地質,2007,19（4）.

[3]鄧志文,倪宇東,陳學強,等.復雜山地三維地震勘探采集技術[J].石油物探,2002,41（1）.

[4]陳樹光,陳恭洋.三維地震構造解釋技術[J].內蒙古石油化工, 2010(2).

P631.4

A

1004-5716(2015)05-0111-03

2014-11-10

2014-11-19

胡鵬（1988-），男（漢族），湖北潛江人，助理工程師，現從事地球物理勘探工作。