金屬礦勘探中的地震勘探成像方法技術的應用分析

桑 建

（新疆維吾爾自治區有色地質勘查局地球物理探礦隊，新疆 烏魯木齊 830011）

傳統金屬探礦主要采用的技術包括激發極化法、磁法、重力勘探法等，在淺層礦產應用中具有較好的效果，而對于深層金屬礦的開發勘探力不從心，容易出現深層礦產結構掌握不準確、不清晰等弊端，需要通過技術進步來使用探測深度大、分辨率高的新型地震勘探技術。近些年，國內引入了反射波法、地震層析成像法等先進的技術，但是這些技術在國內的應用上，還有很多需要解決的問題，包括如何結合實際發揮先進技術最大的效果、如何為深層次勘探提供高分辨率效果、如何在礦業領域推廣等。本文主要是對地震勘探成像方法技術在金屬礦勘探中的技術種類和應用方法進行研究，具有較好的理論和實踐參考價值。

1 金屬礦地震勘探的難度分析

進入21世紀以來，在人類社會以經濟為主導的發展模式下，工業文明對生態文明的影響也從“區域性”轉為“全局性”、從“小眾化”轉入“規模化”，科技發展提升了人類對自然資源的索取能力，但仍然無法滿足消耗需求。就各類礦產而言，地球淺層的資源幾乎已經開發殆盡，為了滿足現實需求，各國紛紛轉向地球深部開采，新一輪的資源競爭拉開序幕；數據顯示，世界上最深的礦產開采資源已經達到了4000-5000米以上，但是國內的礦產資源勘探能力還是停留在2000米左右，這表明國內的礦產深度開發還具有廣闊的空間。

采用金屬礦地震勘探技術進行礦產地層的結構性勘查，具有分辨率高、準確性好的優勢，能有效解決金屬礦產開采中的地質勘查問題，全面掌握金屬礦的地下構造，提高礦產產出效果。但就應用而言，金屬礦地震勘探的還存在一些困難，主要包括三個方面：①金屬礦地質條件的構造比較復雜。地層往往是由地層傾角比較大的變質巖和巖漿巖構成，巖體的信噪比不高，反射面斷斷續續，散射響應比較多樣，難以實現對圍巖構造的成像。②金屬礦地震數據采集比較復雜。金屬礦的地表條件不好，地形起伏多變，巖石裸露和植被茂盛等多種情況都會出現，造成野外工作環境差，靜態矯正資料和數據處理的難度都比較大，采集數據中會受到面波、聲波、地下轉換波等多種干擾。③金屬礦地震數據分析比較復雜。地震數據記錄的波場信號組成方式多樣，需要進行深入處理。特別是目前還沒有找到有效分類復雜地震波場和噪聲的手段，對復雜的地質構造、金屬礦中的散射體等，分析技術能力有限。加上地質波關系復雜，地震層和層位之間的關系比較復雜，導致對標準差的尋找準確率不高。

2 地震勘探成像方法新技術分析

2.1 反射波地震勘探成像法

該方法是利用人工地震來對地層內部進行進行勘探的方法。是應用于油氣勘探上的主要手段，應用在金屬礦勘探上還屬于新技術。反射波法的優點是能比較準確地還原地下勘探范圍的深度、結果和地質形態和構造，對地層巖性的判斷準確性比較高。目前反射法地質勘探成像法已經形成比較成熟的勘探數據采集、利用的方法技術。金屬礦勘探中，大部分的勘探表面都具有地質結構復雜多變、巖層形狀形態種類多，表層是軟土、巖石等材料，起伏變化比較大的特點，勘探中需要處理好巖層橫向連續性比較差的問題。在礦產的淺層和中層區域，礦產會出現結構形狀不規則，巖層介質不均勻，地層界面不穩定等情況，這時利用反射波地震成像法，就需要解決地震波常采集的數據比較差、質量不高的問題。所以在反射波法應用中，需要結合地層情況，地震數據采集情況，其他勘探法的資料，以及歷史勘探成果，對波場資料進行具有合理性的修改補充，或者是刪除[1-3]。

2.2 散射波地震勘探成像法

散射波法對非均勻介質地質勘探上具有很好的優勢，能有效處理反射波法無法處理的復雜地質情況。這是因為地表非常難以接收到這些復雜部位的反射波，所以也就無法對這些部位進行成像。此時對復雜結構的反射波進行接收處理，就能基于這些數據實現對礦產結構情況的成像。散射波對金屬礦產進行勘探，主要是利用到金屬礦和周圍巖層之間在密度和波速上的差別。比如巖體內部分布均勻時，散射波就比較少。如果內部存在多種金屬礦體，巖體就會結構分散，不均勻，散射波數據就會被采集。不同巖層內部散射波的強弱，就能代表金屬礦產可能存在的部位。

2.3 地面地震層析勘探成像法

金屬礦產進行地震勘探時，能將地面層、表層的速度、不均勻構造數據進行采集后，通過長時間段內的數據排列，得到地面地震層析的圖像，從而對金屬礦所在區域的地震結構進行研究。地面地震層析勘探成像法是一種具有代表性的地球物理反演方法，主要通過對地層建立模型參數，正演、反演，以及對解進行評價等方法進行研究。建立模型參數化功能，就是金屬礦形成接近地下結構模型的過程，是金屬礦成像之前的關鍵性地層結構描述的方法，模型的效果會直接決定對地層的成像效果。

3 地震勘探成像方法技術實例應用分析

以下結合我國M省內M金屬礦區展開地震勘探成像方法技術應用實證分析。

3.1 基本情況概述

M省的M金屬礦區采用的是露天開發方式。由于開采的時間比較長，以及開采技術有限的影響，導致對礦區目前空區分布、礦產分布情況不是很清楚，給露天開采帶來了安全隱患，導致開采效率不高。整個礦區平臺面還比較平整，表層主要是爆破采礦形成的2-4米的碎石層。地下礦區空洞的數量、大小和狀態都不同，已經知道的大小在3米到60米高度不等。以前礦區為確定礦產的區域，會采用鉆探法進行探測，也先后使用過高密度電測法、電磁法等，但對礦區礦產層結構、成像效果都不是很滿意。

3.2 反射波法地震勘探成像技術應用

首先對需要進行地震勘探成像的礦區進行靜態下的校正操作。就是依據測量的數據對地表的起伏變化，降速帶的變化情況以及消失的條件，通過對反射波的連續數據采集，得到其形態變化到恢復正常的各種連續數據之后。就可以對靜校正數據進行疊加成像處理，主要目的是讓反射波在處理中始終處于和振幅相關的狀態，這時采用的技術通常是振幅疊加、補償、歸一化處理等。在對金屬礦區的數據進行解釋分析中可以發現：地質結構的淺層和巖體數據是，當整體變化速度是2500-6000m/s，密度2.51-2.58g/cm2，電阻率在1.38-3.16Ω·km，反演剖面的深度可以達到500米以上。

在數據分析中發現，如果速度處于中低速狀態，密度、電阻率也體現的是中低速狀態下的特征時，通過查詢相對應的地面地質資料，可以分析認為該地下結構是一種高山角的異常結構巖體。地質結構的深層巖體數據是，整體變化速度8500-40000m/s，密度2.53-2.71g每立方厘米，電阻率在2.6-4.7Ω·km，反演剖面的深度可以達到近20000米。

在數據分析中發現，如果地層整體速度處于中低速狀態，深度小于15000米時，密度、電阻率也體現的是中低速狀態下的特征，通過查詢相對應的淺層地質資料，可以分析認為該深層地下結構是高山角的一種異常結構巖體。

3.3 應用效果分析

綜上應用效果分析，傳統的金屬礦產的地震勘探效果不滿意的原因，主要包括地震地質條件比較復雜，傳統技術因為成像覆蓋次數比較少，對數據的成像導致像素低，準確性不好。因此本文對目前比較先進的反射波、散射波和地面地震層析三種勘探成像技術的優點進行分析。并將反射波法應用于M礦區進行仿真實驗，結果證明反射波法能較好地實現對地質結構的成像和處理，為金屬礦的勘探提供了有力的技術保障。