复杂山地地形三维地震勘探方法

胡 鹏

（山西省煤炭地质115勘查院，山西大同037003）

复杂山地地形三维地震勘探方法

胡 鹏*

（山西省煤炭地质115勘查院，山西大同037003）

复杂山地地形海拔高，地表高差大，地形陡峭，沟谷纵横，表浅层及深层地震地质条件复杂，原始资料信噪比低，针对这些难点，对三维地震勘探数据采集方法、地震资料处理及解释方面进行了分析，并提出相应的解决办法。归纳出一套适合复杂山地地形三维地震勘探的方法。

三维地震勘探；复杂山地；采集；数据处理；资料解释

1 概述

我国山地地形面积辽阔，约占全国面积的三分之二。相比于平原地形地震勘探，复杂山地地形地震勘探地形复杂、交通困难，道路崎岖，人员通行及作业艰难，对物探设备性能要求较高；地表激发条件差，没有稳定的激发层位，随机干扰大，面波、声波、高频干扰严重，冲沟多为山间冲洪积堆积物，成井条件复杂；接收条件复杂，布线工作十分困难，部分陡崖地段对人员作业存在安全隐患；地震勘探相邻炮点、检波器之间高程突变大，静校正难点多，难以准确地叠加成像和偏移归位。

近年来三维地震勘探工作的迅速展开，我院在山西省各大矿务局开展了众多的山区三维地震勘探工作，对山区三维地震野外数据采集、资料解释的处理和解释积累了丰富的经验，取得了众多的勘探经验和较好的地质成果。

2 勘探区地球物理特征

2.1 表浅层地震地质条件

Sjy煤矿属宁武煤田普查勘探区，位于宁武煤田北东部边缘地带，区内部分地段被黄土覆盖，黄土厚度为0-35m，基岩大部分出露于沟谷底部，地表大部分为第四系、局部为二叠系地层，属低中山地貌类型，地势呈南高北低之趋势，受侵蚀切割强烈，沟谷多呈“V”字型，由于流水的冲刷作用，形成了树枝状的水文网,地面高差195m。黄土层地质结构松散，地震波速度低，吸收衰减严重，浅层折射、面波、鸣震、多次波等强干扰非常发育，浅表层地震地质条件复杂,区内地表高差较大，为三维地震数据采集带来很大困难。

2.2 深层地震地质条件

全区主要可采煤层为石炭系太原组4号、9号煤层，煤系地层底为奥陶系灰岩。煤层在本区内沉积稳定，厚度较大，结构较简单，4号、9号煤层间距约50m左右,煤层与上下围岩存在的物理变化特征不明显,使得煤层与其顶底板岩层的波阻抗差异较小，无法形成良好的地震反射波,故深层地震地质条件一般。部分4号煤层采空，将严重影响9号煤层反射波的获取。

3 施工方法

3.1 观测系统的设计

三维观测系统参数选择合理与否直接影响勘探效果和精度，根据现有钻孔地质资料结合地震资料，本次三维观测系统采用10线8炮规则束状观测系统，接收线距为40m，根据区内煤层赋存形态，纵向采用中间激发观测系统。观测系统如图1所示。

图1 观测系统图

采集参数拟定如下：

排列方式：线束状10线8炮制，中间激发；

CDP网格：10m×10m；

覆盖次数：6次（纵向）×4次（横向）=24次；

接收道数：10×60道；

接收道距：20m；

接收线距：40m；

纵向炮排距：100m；

横向炮点距：20m；

纵向最大炮检距：595m；

横向最大炮检距：110m。

3.2 激发参数

根据勘探区内的浅表层地震地质条件，本区选取了3个代表性的试验点，保证激发层到位、激发能量足够大。激发层位的确定依据为：

黄土区：成孔10m以上成孔至红土层，采用双井，药量2×3kg激发；

冲积层：成孔3m，采用双井，药量2×1.5kg激发。

基岩区：成孔3m，药量2kg单井激发。

图2是本区试验点原始单炮记录。

图2 原始单炮记录

3.3 接收参数

仪器采用加拿大Arise数字地震仪，检波器：自然频率60Hz，3个检波器串联组合、组内距为零、挖坑埋置；采样间隔1ms，记录长度1.5s，全频带接收。

4 三维地震勘探处理及解释

4.1 数据处理

详细分析地震原始资料的特点，本着“高分辨率、高保真度、高信噪比”的原则，结合本区实际情况，利用绿山折射静校正技术以及层析静校正技术，频谱分析技术，球面扩散补偿技术，地表一致性反褶积技术，并对反褶积参数进行了试验，最终取得了理想的三维数据体，图3、图4是本区三维数据体和时间剖面。

图3 三维数据体图

图4 时间剖面图

4.2 地震资料解释

资料解释是在本队计算站的Sun Ultra60服务器上，利用美国斯伦贝谢公司的GeoFrame4.1地震地质解释组合体软件（IESX），使用经全三维处理而得到的高密度三维数据体进行的。该数据体反映了地质体在时间域空间域上的变化。解释方法如下：

（1）充分利用已有的地质信息资料，掌握勘探区地质情况，将区域地质构造规律和本勘探区的地质构造规律结合起来，对区内钻孔资料深入研究，力求对地层赋存形态，尤其是煤系地层的赋存形态、构造发育特征建立起完整的地质模型。

（2）本着从整体到局部、由粗到细、由简单到复杂的解释原则,先进行40m×40m粗网格控制解释，建立起大的构造轮廓，然后加密到20m×20m，对于规模一般较小的断层、陷落柱和采空区加密到10m×10m，形成全区构造骨架，解释断层、陷落柱、采空区，确定最终解释方案。

（3）解释过程中，纵向、横向和任意向时间剖面相结合，时间剖面和水平切片、顺层切片相结合，全方位的反复对比、反复检查，确保解释结果的正确可靠。

（4）数据体综合解释。利用解释软件的后处理功能，生成多种数据体参与解释，综合判定断层、陷落柱及采空区等地质异常体。

5 结论

本次三维地震勘探，针对山区复杂地形的难点，结合收集的地质资料，采用了合理的施工方法，先进的处理和解释技术，基本查明了煤系地层的起伏形态和次级褶曲的发育情况；对断层的展布状况和分布规律做了深入的研究；对区内的异常带、陷落柱和煤层变薄带进行了解释，圈出了异常带、陷落柱、煤层变薄带的范围，为煤矿矿井工作面的布置和安全高效的生产提供了可靠的地质资料。

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P631.4

A

1004-5716(2015)05-0111-03

2014-11-10

2014-11-19

胡鹏（1988-），男（汉族），湖北潜江人，助理工程师，现从事地球物理勘探工作。