三維地震特觀系統在河流及溝谷復雜地表區域的應用

梁哲

（河北省煤田地質局 物測地質隊，河北 邢臺 054000）

0 引 言

三維地震勘探技術在煤田勘探領域應用以來，技術成果顯著。但在施工過程中，往往受到障礙物（建筑物、魚塘、人工林）、地形、地表地貌等的影響，導致激發點、檢波器難以布設到合適的位置，常規的束狀采集系統不能完成布設，采集的數據不能滿足施工要求的疊加次數，影響數據質量。為了保證野外數據采集過程中障礙物下資料的連續性和有效性，通常需要采取特殊觀測系統，滿足施工設計要求的疊加次數，來盡可能多的獲取障礙物下地震數據，為之后的數據處理和解釋工作奠定基礎。

1 勘探區地表概況

勘探區地形總體趨勢東北高西南低，采區中部及西部零星分布自然村莊。區內分布1 條落差約60 m 溝谷，自東北向西南流經該區，河谷切割強烈，常年有水，近年來由于當地用水量不斷增加，特別是建成水庫后，大量地表水被截取，地表徑流量逐年減少。溝底第四系沉積物較薄，溝底及兩岸可見侏羅系泥巖、砂巖出露（圖1），施工期恰逢豐水期，流水急湍。區內植被茂密，人工林地密集分布，不利于測線的鋪設。河道、測區東部的變電站和火車站，都給炮點、檢波點的布置帶來很大困難。

圖1 勘探區地表地形圖Fig.1 The topographic map in exploration area

2 施工參數

測區三維地震數據采集使用法國產428XL 數字地震儀，觀測系統為14L×4S×60T×7R×24 次線束狀，中點激發，CDJ-60 型地面檢波器、水下檢波器接收，采樣間隔0.5 ms，記錄長度1.0 s。觀測系統參數如下：

激發因素如下。

（1） 測區南部的厚風積沙覆蓋區采用單井激發，激發層位致密細沙層，井深18 m，藥量2.1 kg。

（2） 測區中部較厚風積沙覆蓋區采用單井激發，激發層位17 m 或基巖面，藥量1.5 kg。

（3） 測區北部較薄風積沙覆蓋區采用單井激發，激發層位13 m或粘土層、基巖面，藥量1.5 kg。

3 地表條件及影響

勘探區地表條件復雜，溝谷蜿蜒穿過整個勘探區，施工期恰逢豐水期，溝陡水深，河道部分地段存在魚塘，不利于打眼放炮，整個河道及附近魚塘判定為炮點障礙區。工區南部部分河道水深大于5 m，不利于檢波器的安置，判定為檢波點障礙區。工區中部分布有鐵路供電變電站，高壓線下放炮危險性極大，廠區地面硬化均不利于打眼放炮，因此相關地段判定為炮點障礙區。將所獲障礙區實際點位展布在設計圖上（圖2），同時結合衛星影像圖，對不利于放線及放炮的區域進行圈定，為下一步開展特觀設計工作奠定基礎。

圖2 勘探區障礙物分布示意Fig.2 Distribution of obstacles in exploration area

4 特觀系統的設計及效果

區內的河道、測區中部的變電站和火車站，都給炮點、檢波點的布置帶來很大困難，直接影響到資料的采集質量。為了采集河道、變電站等障礙物下的地震數據，獲得能夠滿足完成地質任務要求的地震原始資料，針對障礙區需建立特殊觀測系統。

建立特殊觀測系統，一般采用改變原有觀測系統的接收排列或增加激發點的方法。使用omni 軟件模擬恢復性放炮，實現疊加次數和方位角分布自動計算及分析，從而使得疊加次數低的區域，提升地疊加次數，以滿足資料采集的質量要求。特觀系統建立后，務必保證炮檢距分布適中和方位分布均勻。

變觀后對炮點坐標交測量組進行實地測量，測量完成后將部分變觀不合理的炮點提供給技術人員，技術人員再對這部分炮點進行局部調整。另外重點地區必要時增加地震物理點，以確保最終的變觀方案合理、有效，保證變觀后的CDP 疊加次數相對均勻，符合設計要求，完成地質任務。

針對河道水域地震測線布設困難的問題，施工中要求測量組逐點實測檢波點位置，并記錄水深。水域采用水下檢波器，利用專用插置工具插到水底，確保檢波器與水下地層耦合良好。

工區南部河道影響的炮檢點障礙區，如圖3所示。

圖3 工區南部河道影響的炮檢點障礙區Fig.3 Obstacle area of artillery inspection point affected by southern river in work area

南部河道附近特觀、加炮前后疊加次數對比如圖4 所示。

圖4 南部河道附近特觀、加炮前后疊加次數對比(上為前，下為后)Fig.4 Comparison of superposition times before and after special observation and artillery in the southern river(Top before,bottom after)

從圖中可以看出，因河道造成的炮檢障礙區，通過特觀、增加激發點后，區域內整體疊加次數有了明顯提升，可完成礦方規定的地質任務。

勘探區采用井炮激發方式，在高壓線下放炮有極大危險性。為了獲得障礙區下的地震資料，在做好安全措施的前提下，盡量靠近障礙區，設計變觀、增加激發點（圖5、圖6），最終保證涉及到的工區范圍內疊加次數滿足礦方設計要求，可完成礦方規定的地質任務。

圖5 變電站附近炮點障礙區分布情況Fig.5 Distribution of obstacle area ofartillery point near substation

圖6 變電站附近特觀、加炮前后疊加次數示意（上為特觀、加炮前，下為特觀、加炮后）Fig.6 Schematic diagram of superposition times before and after special observation and artillery near substation(Top before special observation and artillery,bottom after special observation and artillery)

5 結 語

對于勘探區受河道、變電站等影響造成施工障礙區，通過此次特殊觀測系統設計工作，滿足了采集數據所要求的疊加次數，基本達到了設計的要求。按照此特殊觀測系統施工之后確保了障礙物下資料的連續性，為之后的數據處理和解釋工作奠定了基礎。