高精度二维地震勘探在多金属矿勘查中的应用

2022-11-04杜宏杰

现代矿业 2022年10期

杜宏杰

（山东省煤田地质局物探测量队）

随着埋深浅、易开发及构造简单的金属矿床开发殆尽，矿产资源赋存条件越来越复杂［1-2］。基于电阻率差异的高密度电法无法识别复杂地质构造［3］，单一的重力或磁法等非地震方法无法满足勘探精度要求［4］。地震反射技术应用于多金属勘查具有先天的优势，成为了当今金属矿深部找矿领域具有研究潜力和应用前景的技术方法［5］。

为了解多金属矿地质构造和矿体延展范围的需求，采用二维地震法勘探，选用“一炮二线”式采集数据方式，测线横纵交叉覆盖目标区域，数据采集完成后进行数据处理及解释。

1 勘探区概况

1.1 区位及交通

勘探区位于五莲县城西北约15 km，区内县级主干公路、乡间公路四通八达，交通极为便利。工作区属鲁东南低山丘陵区，地貌以丘陵为主，海拔高度在+100～+200 m，最高点在区内中部的七宝山，海拔为278.0 m。

1.2 地震地质条件

勘探区位于五莲县七宝山境内，地面多为丘陵，地形较复杂，森林、植被发育区内村庄较多，且测线穿过七宝山金矿矿区，给施工带来难度。区内第四纪地层分布广泛，遍及各大水系流域两侧、山间盆地、山坡冲沟及冲积平原和滨海地段。浅表层地震地质条件总体较差。本区多为火山岩、侵入岩，部分火山岩能形成较明显的反射面，如青山群八亩地组、曲格庄组火山岩能形成较好的反射波。总之，本区对应的各目的层反射波能真实地反映其起伏形态及构造变化规律。

区内地层发育，主要为中生代白垩纪莱阳群、青山群、大盛群、王氏群以及第四纪沂河组、山前组、黑土湖组松散沉积物。区内经历了长期发展演化的历史及沂沭断裂带、五莲—青岛断裂带、近岸断裂带等深大断裂多期活动的切割改造，致使区内构造形态复杂。区内主要受燕山期岩浆活动作用的影响，早期有大规模的火山喷发，在火山喷发作用中形成了中心式喷发的七宝山火山机构；晚期被强烈的岩浆侵入，侵入体主要为七宝山侵入杂岩体，由不同期次、不同岩性的侵入岩组成。

2 野外数据采集

2.1 试验布置

试验工作具有基础性、全局性的影响，合理的激发参数能够获得高信噪比的野外采集数据，因此，必须选择合适的试验方案。采用单线720道接收，道距（同条测线上相邻两接收点距离）10 m，排列长度为7 200 m，不对称激发，采样率0.5 ms，记录长度5 s。首先对8，10，12，14 m井深采用4 kg炸药量进行井深试验，确定12 m井深较适宜；再分别采用3，4，5，6 kg药量对12 m井深进行药量试验。药量4和5 kg的单炮记录能量强，信噪比高，频带较宽，反射波组特征清晰。图1为井深12 m、药量4 kg的单炮地震信号采集结果，本次施工采用此方案。

2.2 数据采集

通过对点试验资料的分析，从固定增益、能量、信噪比、频时、时频等因素考虑，同时利用KLSeis等多种软件对试验单炮品质进行定量分析，各软件分析结果相互验证，确定了本次地震勘探野外数据采集参数。观测系统类型为1炮2线全排列观测系统，线距为20 m，道距为10 m，炮距为100 m，接收道数为固定排列接收，覆盖次数最高可达144次。通过测量提前标记接收点和激发点空间位置，检波器插入地下后进行调试，然后激发炮点，激发后依次前移。数据采集方式如图2所示。

共布置5条二维测线对目标区域进行控制，P1线、P2线与P3线、P4线及P5线互相垂直，通过交叉式测线布置，达到对构造的完全覆盖，测线布置如图3所示。

3 数据处理与解释

3.1 数据处理

数据处理是用计算机通过各种算法、技术对原始数据去伪存真、叠加去噪，使处理后的数据体能够直观反映地下构造情况，是二维地震勘探的核心环节。整个流程包括预处理、动静校正、能量补偿处理、叠前去噪和反褶积等，经过处理后的数据体就可用来解释。

静校正是地震资料处理中的重要环节，对于近地表条件存在较大差异的复杂地表区，静校正问题解决好坏直接影响到资料处理的成败。本区采用了折射波静校正及剩余静校正多次迭代，逐步解决该区的静校正问题。大地介质的滤波吸收作用及野外激发和接收条件差异比较大，造成不同炮点、检波点以及同一炮的不同道之间能量不均衡，势必影响下一步处理质量。为此，须对地震记录进行地表一致性振幅补偿。叠前噪音压制在地震资料处理中起着至关重要的作用，良好的去噪效果能够使得反褶积子波的求取、速度的拾取以及静校正量的求取等获得良好的效果，同时在高保真处理条件下为后续进行复杂构造与岩性解释提供保证。反褶积起到压缩子波的作用，精细合理地速度分析和切除是处理的基础和关键。

本次处理参数：处理道长（仪器记录震动的总传播时长）为5 000 ms，处理采样率（记录震动的间隔时长）1 ms，面元（处理数据体的最小单元）5 m，叠前滤波为（8、16、80、90 Hz）带通滤波，滤波因子长度为300 ms；面波压制选内切滤波为（12、20 Hz）高通滤波；静校正参数为替换速度4 800 m/s，基准面高程为200 m；地表一致性反褶积选算子长度为120 ms，时窗0～5 000 ms，白噪为0.1%，预测距离为18 ms；叠后偏移速度扫描参数则以叠加速度为基础速度，用90%～110%、增量为5%进行偏移扫描；偏移步长为20 ms、扩边200道、道长6 ms。

3.2 资料解释

资料解释前首先进行反射波的标定及对比，利用各种物性参数与二维数据体综合分析，做出正确的地质解释，反射波标定的准确性直接决定着成果解释的正确与否。

据已有地质资料：从钻孔揭露的状况及时间剖面反射波波形特征，结合电法资料分析，侵入岩体主要受燕山期岩浆活动作用的影响，早期有大规模的火山喷发，在火山喷发作用中形成了中心式喷发的七宝山火山机构；晚期被强烈的岩浆侵入，侵入体主要为七宝山侵入杂岩体，由不同期次、不同岩性的侵入岩组成。侵入岩区域在时间剖面上反映为弱反射区，表现为杂乱无章不成层，其周围的八亩地主要为安山质集块岩、沉集块岩、凝灰岩组成，用绿色表示。曲格庄组的主要岩石组合为含砾凝灰质砂岩、中细粒砂岩、砂砾岩夹安山质凝灰岩，岩石中普遍含安山质火山角砾岩，上部出现细粉砂岩薄层。曲格庄组的主要岩石组合为强反射区，能形成较连续的反射波，用浅蓝色表示。强弱反射界面即为侵入岩体的解释依据，火山构造界面用红色表示。隐爆角砾岩筒中富含铜金等矿物质，其密度较侵入岩大，与侵入岩能形成反射界面，其波频率较低，但能部分成层，层倾角近水平在时间剖面线上表现为一似筒状形态，用粉红色表示。

断层表现为同相轴的错断和扭曲；火山机构展布内构造复杂，各种小构造数量多，波阻抗差异面较多，因此表现为均匀分布大量断续反射轴；金属矿体受深大断裂控制，因此多与大断层相伴而生，表现为同相轴错断较大范围，单侧沉积地层反射同相轴完整分布。上述各种构造特征及矿体分布范围都在时间剖面上得到明显显示，时间剖面横向指标为测线布置长度，纵向指标为震动从炮点（激发点）出发到达波阻抗分界面的时间，如图4所示。

现选取互相垂直布置的P2线和P5线，对各种构造及矿体隐爆角砾岩筒进行解释和说明，通过垂直的测线布置可探清区内大概地质构造及矿体延伸情况。

根据地震资料和钻孔揭露，结合电法资料，本区揭露的隐爆角砾岩筒，位置在P2线附近，为深部向东南倾斜的筒状结构，时间剖面能到1 800 ms左右，深度约3 600 m。对应钻孔资料，另发现一处隐爆角砾岩筒，其宽度约100 m，深度约600 m。火山机构侵入范围较大，内含八亩地和曲格庄组，线内钻孔贯穿2个隐爆角砾岩筒和火山机构范围，可为后续钻探验证提供强有力证据。另外解释了2个疑似隐爆角砾岩筒，位置在P5线上，其位置在与P2线交叉位置，一个往北500 m，宽约250 m，深度800 m，另一个在交点以南，宽度约100 m，深度约600 m。P5线亦存在火山机构，火山机构侵入范围较大，并且范围内包含完整的八亩地和曲格庄组反射。

4 工程验证

二维地震野外工施工结束后，根据地震资料及电法等资料，确定钻孔2020ZK1孔位，本孔目的是打到七宝山金矿的深部位置，后经钻孔验证，0～200 m为隐爆角砾岩筒，200～900 m为黄铁矿化安山质火山角砾岩、凝灰岩及安山玢岩，900～1 650 m为粉砂岩、细砂岩、硅质岩，1 650～2 000 m为黄铁娟英岩化闪长玢岩，主要为角砾岩的蚀变带。由于地震地质解释推断有据，数据准确，有效指导了钻孔布设，2020ZK1孔取得了良好的找矿效果，钻探证实地震推测与实际揭露基本吻合，表明二维地震资料有效可靠。