金屬礦地震勘探成像方法技術(shù)應(yīng)用研究

■張塞 薛樂

（中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 江蘇 徐州221116）

金屬礦地震勘探成像方法技術(shù)應(yīng)用研究

■張塞 薛樂

（中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 江蘇 徐州221116）

近地表礦產(chǎn)資源經(jīng)過多年來的開采，已經(jīng)日漸枯竭，因此，深部礦產(chǎn)資源勘查的開發(fā)已成為必然的趨勢(shì)，隨著礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)的深入，在尋找盲礦和深部隱伏礦的發(fā)展方向，傳統(tǒng)的金屬礦勘查技術(shù)(如電磁法、激發(fā)極化法和重力勘探等地球物理方法)已不能完全滿足深部礦產(chǎn)資源勘查的要求。

金屬礦資源勘查技術(shù)

1 前言

近些年來金屬礦地震技術(shù)取得了一些重大進(jìn)展，其方法技術(shù)主要有反射波法，折射波法、散射波法、地面地震層析成像及井中地震方法。這些方法在國(guó)外雖然已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但我國(guó)應(yīng)用于金屬礦方面總體來說，尚處于應(yīng)用初期或者試驗(yàn)階段。由于地表露頭礦產(chǎn)資源的枯竭，需要開展深部找礦，而地震方法相對(duì)于傳統(tǒng)的非地震方法具有超深的探測(cè)能力，因此，這種方法具有廣闊的發(fā)展前景和應(yīng)用空間。

2 金屬礦勘探中的方法技術(shù)

2.1 反射波成像

反射波地震勘探方法已經(jīng)發(fā)展的比較成熟，而數(shù)據(jù)處理也有一套相對(duì)成熟的技術(shù)。而在金屬礦地震勘探區(qū)域中，大多地表起伏相對(duì)高差較大，表層既有軟土，也有礫石，還有的基巖裸露，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多變，巖層產(chǎn)狀變化劇烈，橫向連續(xù)性差，中-淺層較連續(xù)穩(wěn)定且平緩變化的地層界面基本不發(fā)育，而且礦體形狀又不規(guī)則，與圍巖介質(zhì)極不均勻，因此所獲得的金屬礦地震資料波場(chǎng)復(fù)雜，品質(zhì)較低。因此在處理金屬礦數(shù)據(jù)時(shí)，要根據(jù)實(shí)際資料對(duì)常規(guī)資料的處理流程進(jìn)行了篩選、修改和補(bǔ)充。

2.2 地震速度層析成像

地震波旅行時(shí)層析成像是利用地震記錄中的走時(shí)信息重建巖體中波速分布情況的一種方法。分析可知，地震波速度與巖土性質(zhì)之間有較穩(wěn)定的相關(guān)性，而且地震波旅行時(shí)與振幅和波形信息相比，具有信噪比和分辨率高，走時(shí)規(guī)律性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此利用地震走時(shí)進(jìn)行波速層析成像具有簡(jiǎn)單、直觀等特點(diǎn)。由于地震波走時(shí)層析成像方法的優(yōu)點(diǎn)，近年來得到了較快的發(fā)展，是研究巖土介質(zhì)結(jié)構(gòu)的一種較為成熟，應(yīng)用廣泛的層析成像方法。

圖2-1 初至波旅行時(shí)層析反演基本流程

2.3 密度與電阻率參數(shù)提取

不同類別和性質(zhì)的巖心和巖塊的電阻率、密度以及速度存在大小不等的差異，為利用反演速度場(chǎng)提取電阻率和密度場(chǎng)信息，選擇示范區(qū)內(nèi)上千塊樣品經(jīng)篩選后進(jìn)行物性參數(shù)綜合分析，以確定速度與電阻率以及速度與密度之間的關(guān)系。

3 金屬礦地震勘探存在的問題及未來發(fā)展方向

3.1 存在的問題

與油氣等能源勘探相比，金屬礦勘探所涉及的地震地質(zhì)條件和要解決的地質(zhì)問題更加復(fù)雜。很多具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的礦體尺度與地震波波長(zhǎng)相當(dāng)，此時(shí)地震波的傳播不再滿足斯奈爾定律，而是遵循惠更斯一菲涅爾原理，即產(chǎn)生散射，而非反射信號(hào)。所以在金屬礦勘探中，不同尺度的非均勻地質(zhì)體共生，往往形成極其復(fù)雜、多種波相互干涉的地震波場(chǎng)，從而在地震方法理論、地震資料采集、處理和解釋等方面對(duì)基于層狀介質(zhì)假設(shè)、用于油氣勘探、已趨于成熟的反射波地震勘探技術(shù)提出挑戰(zhàn)。無論在理論還是方法技術(shù)上，反射波地震勘探技術(shù)都不能直接套用于金屬礦勘探，需要使用更廣義的散射波理論來解決問題。目前，國(guó)內(nèi)主要是利用常規(guī)反射波方法進(jìn)行資料處理，在反射剖面上利用散射波概念進(jìn)行地質(zhì)解釋，缺少?gòu)纳⑸溆^點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行地震資料采集、處理和解釋的理論與配套技術(shù)。

3.2 未來技術(shù)發(fā)展方向

近些年，地震波散射即地球三維非均勻性引起的地震波場(chǎng)變化的研究取得了很大進(jìn)展。雖然地震波散射在某些領(lǐng)域的應(yīng)用研究已卓有成效，但總體上,它還是一個(gè)較新的研究領(lǐng)域，在礦產(chǎn)勘探等許多方面的應(yīng)用才剛剛開始。金屬礦勘探中所涉及的特殊地震地質(zhì)條件使得金屬礦地震勘探問題落人地震波散射領(lǐng)域，若要從根本上解決問題，

要求采用基于地震波散射理論的地震方法技術(shù)，即散射波地震技術(shù)，這也是金屬礦地震勘探技術(shù)在理論和應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展方向。

4 總結(jié)

目前，金屬礦地震勘探技術(shù)研究仍處于研究試驗(yàn)階段，金屬礦勘探所面臨的復(fù)雜地質(zhì)問題對(duì)地震技術(shù)甚至理論提出了挑戰(zhàn)，但同時(shí)也為我們提供了廣闊的研究空間。隨著研究程度的不斷深人，地震方法有望成為金屬礦勘探開發(fā)中的有效方法，并發(fā)揮更重要的作用。

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P62[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-12-260-1

張塞（1995～），男，研究方向?yàn)榈刭|(zhì)工程。薛樂（1996～），男，研究方向?yàn)榘踩こ獭?/p>