地震資料解釋新技術對陷落柱的識別

關繼榮，王佐強，吳 波

(安徽省煤田地質局物探測量隊，安徽宿州234000)

三維地震資料具有數據量大，信息豐富，空間分辨率高等特點。以山西某礦為例，在處理中采用了層析靜校正、疊前時間偏移等技術，并針對陷落柱等地質異常體進行目標處理。在解釋中利用計算機提取多種參數屬性信息，對陷落柱等進行多角度、多方法且有針對性識別分析技術，取得的解釋成果在礦井巷道揭露中得到了很好的驗證。

1 構造導向濾波技術

在構造復雜，斷層、陷落柱等構造發育的情況下，采用構造導向濾波技術對地震數據進行處理，來進一步提高數據的信噪比。其實質是針對平行于地震同相軸信息的一種平滑操作，這種平滑操作不超出地震反射波的終止形式（斷層、陷落柱），其目的是沿著地震反射界面的傾向和走向，利用有效濾波方法去噪、增加同相軸的連續性，提到同相軸終止處（陷落柱、斷層）的側向分辨率，從對比圖1右圖中可以清晰判斷出斷陷端點位置，從而保存或改善塌陷點或者斷層的尖銳性，有利于陷落柱解釋。

圖1 構造導向濾波前（左）后（右）時間剖面對比圖

2 多線剖面解釋技術

多線解釋技術在地震資料的陷落柱解釋中發揮了比較好的作用，可以將地震剖面按設定的時窗寬度截取，并按照給定的時間間隔和順序排列在一起，這樣就可以非常方便地對比、解釋的剖面層位和構造，對于地質異常體進行多線顯示，有助于分析地質特征的橫向變化情況。在多線中可以清晰斷層、陷落柱等異常的空間展布及范圍。

3 相干體屬性

在地層傾角較小時，基于相鄰道之間的相似的相干算法對任意多道地震數據進行計算，該算法優點在于有效信號大于噪音信號的平均值時可以極大地壓制噪聲，在識別構造邊緣上具有較高的水平分辨率和垂直分辨率，主要是來檢測斷層、裂縫以及刻劃地質體邊界。在遇到地下存在陷落柱或某個局部地區地層不連續變化時。這種不連續性表現為通過相干算法模型計算出的高反差值，在相干的時間切片或沿層切片上出現異常區，這樣便可檢測出斷層或不連續變化信息，進而識別斷層和陷落柱等地質異常構造。地震波橫向連續性越差，差值越大，可反映出陷落柱等地質異常體而引起的突變異常點。從圖2中，可以清晰看出異常體位置、形狀及大小。

4 能量梯度屬性

相干能量梯度屬性是相干數據體的振幅變化，這樣有利于突出一些細小的地質特征的變化，從而提高解釋精度。采用了基于特征值的相干算法，使該屬性具有更高的橫向分辨率。在解釋中的應用主要是：識別斷層、裂隙帶、陷落柱邊界等，而相干能量梯度屬性主要能突出細小地質特征。不同方向的能量梯度反映不同方向展布的地質構造的能力不同，可以分不同方向計算能量梯度，用于解釋不同方向上的陷落柱等地質異常體特征，提高解釋可信度。

5 曲率屬性

曲率是曲面在某點的褶曲程度的度量，首先定義一個二次曲面：

利用曲面擬合的方法可以求取各個參數a、b、c、d、e、f。從而可以求取各種曲率值（主曲率、高斯曲率、最大曲率、最小曲率、平均曲率等），是描述曲線上任意點的彎曲程度，為圓的半徑R的倒數，大小可以反映弧形的彎曲度，曲率越大越彎曲。對于陷落柱等，內部坍塌而導致的裂隙發育程度與彎曲程度成正比，曲率的屬性對于構造的形態的變化非常敏感，一點微小的變化在曲率中也能夠反映出來，當地層中存在斷層或者地質異常時，它的構造形態就會發生突變，通過不同曲率值屬性的對比分析，最大曲率值屬性對陷落柱等異常反映較清晰。圖3中利用最大曲率屬性相對于圖2相干體屬性可以清晰查找出面積較小陷落柱。

6 譜分解屬性

圖2 相干體屬性

圖3 最大曲率值

譜分解技術是通過短時窗離散傅里葉變換將地震資料從時間域轉換到頻率域，得到振幅譜及相位譜諧調數據體的一項處理技術。應用譜分解技術，將目的層段的時間域地震資料轉換成頻率域振幅調諧體和相位調諧體。由于陷落柱等異常對相位的穩定性影響比較大，因此可以利用相位調諧體的切片識別陷落柱。在應用譜分解處理的相位數據體及振幅數據體中，低頻率切片反映斷距相對較大的構造，而高頻率切片反映斷距相對較小構造，遵循由低頻到高頻，先相位后振幅，與相干體結合的解釋思路，應用中低頻切片解釋主干（相對較大）構造，在此基礎上運用中高頻切片識別解釋隱蔽性好的陷落柱等地質構造。從圖4中不同頻率段的切片中可以清晰看出陷落柱等、斷層地質異常巷道揭露的位置相吻合。而且直觀地看到陷落柱等異常的大小。

圖4 30Hz、60Hz譜分解屬性切片圖

本文應用了構造導向濾波、多線、相干及能量相干梯度、譜分解、曲率等技術，綜合分析對比，最大限度地識別小斷層、陷落柱等地質現象，大大提高了地震資料解釋對陷落柱等地質異常的可信度。此外，方差體水平切片技術，地震波分類技術、最大波峰振幅值、神經網絡分析等技術手段也有一定的參考價值。

7 結束語

通過這以上主要幾種地震屬性的原理和效果進行介紹，充分挖掘地震資料信息，多屬性、多手段資料解釋技術是查找斷層、陷落柱等地質異常體的一種有效的手段，能夠獲得小尺寸陷落柱的信息。應該說明的是，陷落柱的地震識別是一項綜合性技術，尤其是發育規模小，或者與斷層伴生隱蔽性強的巖溶陷落柱的識別能力，受子波頻率、采樣間隔以及處理手段等多方面影響。