地震勘探在地质解释中的应用(Application of seismic exploration in geological interpretation)

刘迪新

摘 要：地震勘探是通过观测和分析不同地层对人工激发的地震波的响应，推断出地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法。地下地层的构造形态千变万化，这种地质特征在地震时间剖面都以地震反射波的形式反映了出来，我们便利用这种属性把地震勘探广泛地应用到了地质勘探中。

关键词：介质;物性差异;采空区;沉积环境

一、概况

地震勘探是以水平的、均匀的介质为模型建立起来的，它要求相邻的介质之间必须存在明显的物性差异，这样在地面激发的地震波才能依照波动原理在不同介质的界面产生反射波并传回地面，被地面检波器所接收。而实际地层的岩性和构造形态千差万别，所以我们得到的地震反射波的信息也就千差万别。正是通过对这种形态各异的地震反射波的处理、分析和解释，来得到地下岩层的地质信息。

由于地震勘探优于其他地球物理勘探方法。因此地震勘探在地质勘探各个行业得到了广泛而深入的应用，它既是勘测石油、煤炭和天然气资源的重要手段，在灾害地质调查、区域地质研究和固体矿产资源勘探方面，也得到广泛应用。

二、各类地质现象在时间剖面上的反映

根据地震勘探原理，我们得到的地震时间剖面上的每一个相位都代表了一个地质界面。因此在沉积地层中，所有具有物性差异的界面均能在地震时间剖面上反映了出来。由于地层在沉积过程中，纵向和横向上都存在沉积环境的变化，因此地层在纵向和横向上也存在着物性差异，所以在时间剖面上，地震反射波的特性也存在着纵向和横向的差异。同时在地壳运动中，地层受到挤压和拉伸，形成了各种各样的构造形态，这种形态在时间剖面上均有反映，这就给我们分析地震波信息来推断地质信息提供了科学依据。

大型沉积盆地在时间剖面上的反映，地震反射波形成的时间剖面也为一盆状。但由于地壳总在不停地运动中，地层就很难以单一的构造形态出现。地层受到力的挤压或拉伸作用，往往会形成像波浪一样的起伏形态，

根据地震勘探原理，火成岩内部无法形成反射波，大部分沉积地层都由一个花岗岩或变质岩组成的沉积盆地基底，沉积地层能产生反射波，而沉积岩基地则没有反射波发育。

在构造运动中，地层的产状受到力的作用而发生变化，形成倾斜、隆起或凹陷，如果力的作用继续加大，超出了地层的弹性范围，地层就会产生断裂而形成断层，断层在时间剖面上的表现形式为反射波的消失、错断，较小的断层则表现为反射波的扭曲或是分叉等。

地震反射波的消失的现象常常为巨型断层和大断层，大多为一构造单元或区域地质的边界。

反射波存在较大的错断，这样的断层是在沉积地层形成后发生构造运动形成的。属于较大或中型断层，而较小的断层则表现为反射波存在较小的错断、扭曲或是分叉。

断层有形成于地层发生沉积之前，也有形成于地层完成沉积之后，而有的断层则形成于地层发生沉积的过程中，我们把这样的断层称之为同沉积断层。对断层发育时间的把控对地层年代的划分有重要的意义。

由于地壳处在不停的运动之中，而每个时期地壳运动的剧烈程度也不一样，因此每个时期地层受到运动的影响也不一样，构造运动在地层中留下的痕迹在时间剖面上均有反应。这就为用时间剖面来划分地层的地质时代提供了理论基础。可以看出在该时间剖面上上部反射波相位近似于水平，而下部反射波相位却似波浪一样起伏，因此可推断出该时间剖面上的地层为两个不同时期的地层。由于每个地质年代地壳运动的剧烈程度不同，地层的起伏形态也就有所不同，这就使得不同地质年代的地层之间的接触关系各不相同，如整合，平行不整合，不整合等等，都在时间剖面上有很好的反映，为划分地层的地质年代提供了可靠的依据。

三、地震勘探在地质勘探中的应用

以上我们粗略地分析了各类地质现象在时间剖面上的反映，因此就可以根据地震勘探的原理，通过对时间剖面的研究，把地震勘探运用到各个地质勘探领域中去。

1、地震勘探在区域地质研究中的应用

区域地质研究是对选定区域的地质矿产情况进行综合性调查研究的工作。即对选定区域内各类地质体的产状、分布、组分、时代、演化及相互间的关系进行调查研究，来查明区域地质和成矿地质背景，以圈定找矿远景区，为后续地质工作提供基础地质资料。

因此地震勘探在区域地质研究中主要应用于对大型沉积盆地的圈定、并对圈定的沉积盆地的起伏形态和构造进行控制;结合钻探工作划分地层的时代及相互关系。并对区域内各种岩体进行划分，结合地质资料来圈定出可能发育有矿床的远景区。

2、地震勘探在灾害地质调查和土地复垦中的应用

近年来绿色勘探和发展的理念深入人心，灾害地质调查和土地复垦也越来越受到重视。各大矿务局在几十年的煤炭开采中，形成了大量的采空区，这些采空区给当地带来了巨大的安全隐患。有些采空区已经塌陷，给当地居民的生产和生活带来了极大的不便。因此灾害地质调查和土地的复垦，首要任务是查清老旧的采空区，为后续矿井的安全生产和土地的复垦提供依据。

由于地震勘探要求层介质必须的均匀和连续性，如果地下存在大面积的采空区，使地震波的传播介质的连续性遭到破坏，地震波就无法到达采空区以下的地层，也就无法接收到采空区以下地层的地质信息。因此在时间剖面上采空区表现为反射波的缺失。

如果采空区已经坍塌，采空区内的疏散填充物和围岩之间的物性便形成了明显的差异，可形成比正常地震波能量更强的反射波。在有采空区存在的地段，地震反射波在相位上存在着明显的滞后，这是由于地震波在穿过采空区内疏散填充物时，速度明显降低的结果。

3、地震勘探在固体矿产资源勘查上的应用

地震勘探在固体矿产资源勘查上的应用主要是利用时间剖面对同一性质的岩层进行圈定，结合地质勘探成果，来寻找有益矿床的勘探方法。如火成岩是许多有益矿产的载体，我们就利用火成岩无法形成反射波来对火成岩进行圈定。该时间剖面是火成岩侵入到沉积地层所形成的时间剖面，可以看出火成岩对沉积地层形成的明显的破坏作用，这样就可以对火成岩的边界进行圈定。

而在沉积岩层中，我们可以通过对地间剖面上反射波的特征来分析岩石的岩性，再通过岩石的岩性来分析古沉积环境，这样就可以对同一沉积环境所形成的岩层进行圈定，结合地质勘探所得地质资料，对含有有益矿产的岩层范围进行圈定，达到找矿的目的。

四、结论

近年来，随着地震勘探技术的高速发展，地震勘探在地质勘探中的应用也越来越广泛，除了普遍用于煤田、石油和天然气勘探之外，地震勘探在区域地质调查、环保地质勘探和灾害地质调查，以及固体矿产资源勘查中都起到了不可或缺的作用，我相信地震勘探随着勘探技术和数据处理技术的不断发展和提高，将越来越广泛地应用到地质勘探的各个行业中去。

作者简介：

劉迪新（1968-），男，汉族，本科，中国地质大学地球物理勘探专业，物探高级工程师.