可变观测系统三维地震在矿产勘探中的应用

李小磊

（新疆维吾尔自治区煤田地质局综合地质勘查队，新疆 乌鲁木齐 830009）

地球物理勘探技术在矿产勘探中主要方法有测井、地震、电法、磁法及重力勘探技术[1，2]，而地震勘探在勘探中起着越来越重要的作用。随着矿产资源勘探开发的难度增大，矿产勘探转向地表复杂、构造复杂、埋藏较深、储量规模更小的目标，对获取的地震资料信噪比、分辨率、成像精度等提出越来越高的要求，三维地震勘探技术就是为解决这些问题而产生的一种新方法[3-5]。

在三维地震的实际使用过程中，根据每个工区的不同地质情况，必须设计不同的观测系统，才能提高其地震勘探效果。在该工区由于地质构造造成煤层整体为西北埋深浅，东南埋深深，煤层海拔深度差异约700m左右，煤层埋深变化特别大。项目根据煤层在工区不同区域的埋深分布设计了8×48=384（浅部）、8×60=480（中部）、8×72=576（深部）三种观测系统，以达到不同埋深目的层的成像精度，精细化解释出煤层埋深、厚度以及构造成果[1]。

1 工区地质及地球物理概况

1.1 地质与构造

工区内详查阶段揭露主要地层有侏罗系、新近系和第四系。含煤地层为侏罗系中统西山窑组下段，共含煤9层，可采煤层5层，分别为7号、9-2号、9-1号、11号、12号，可采总厚度0.80m～56.99m，平均厚20.11m。

含煤地层呈背斜形态产出，背斜轴在井田西-中段北东-南西向在井田东段沿北西-南东向展布，向东、西延入邻区。背斜北翼被DF20破坏。背斜北翼岩层倾角稍陡，一般在5°～10°之间，靠近井田西北边界一带受DF20断层影响，倾角在30°～65°左右；背斜南翼岩层产状平缓，倾角4°～6°。由于构造的影响造成煤层整体为西北埋深浅，东南埋深深，煤层海拔深度差异约700m左右。

1.2 地震地质条件

区内主要的含煤地层为下侏罗统八道湾组（J1b），区内有两组稳定厚煤层，为本次勘探的主要目的层，煤层与围岩波阻抗差异明显，煤层顶、底板岩性主要为砂岩、砾岩，与煤层的物性差异较大，有利于得到较强的反射波信息，且煤层发育较厚，能得到较强的反射波[2]。

2 勘探技术与方法

根据构造的影响造成煤层整体为西北埋深浅，东南埋深深，煤层海拔深度差异约700m左右。采集数据采取以8线8炮制计算，布置线束52束，垂直于地质构造走向，检波线距40m，道距20m，检波线212条，炮线416条，炮距为60×20m（浅部），100×20m（中部），120×20m（深部），变炮距位置分别位于区内的中部目的层埋深在450m和700m附近，这样可以有针对性的对不同埋深煤层作为目的层进行有效地震勘探。

表1 三维地震施工参数表

图1 全区炮、检点分布图

图2 全区实际覆盖次数图

3 地震地质成果

通过设计的可变观测系统，采集到了高保真、高信噪比、高分辨率的原始资料，通过精细化处理和解释，解释出了目标煤层的埋深、厚度、露头以及全区落差5m以上的断层[3-7]。

图3 精细化处理后三维地震数据体

3.1 解释煤层情况

通过三维地震勘探技术解释出了该区目标煤层的深度、厚度及起伏形态。

全区7号、9-1号、11号三层煤层主体形态都为一单斜形态，受构造控制井田北部发育背斜构造。单斜整体走向呈现北东东-东，倾向为南东东-南，背斜整体为东西走向。

煤层以SF2断层为界，在勘探区东部倾角较缓，倾角一般在4°左右；在勘探区西部倾角较陡，倾角在12°左右。在SF2断层以西煤层埋深最浅，海拔标高为约+590m，在工区东南煤层埋深最深，海拔标高为约-380m。

3.2 解释构造情况

全区共解释出断层29条，落差最小3m。其中正断层4条，逆断层25条；落差5m以下断层1条，落差5m～9m的断层10条，落差10m～19m的断层12条，落差20m～50m的断层3条，落差50m以上的断层3条。

勘探前后区内构造解释存在一定变化（见图4）。

图4 9-1号煤层勘探前后构造对比示意图（蓝色为勘探前，红色为勘探后）

三维地震勘探后对区内的构造进行了精细化解释，修正了二维地震时的成果，精细化解释了断层的分布[8-11]。

4 结语

通过在该工区针对煤层埋深变化的特点，设计了三种观测系统，提高了目的层的埋深、厚度以及相应的构造解释精度，取得了良好的地质成果，为下一步井田的开发提供了更加详细的资料保障。