微動(dòng)勘探方法在地?zé)峥辈橹械膽?yīng)用

馮玉軍

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)在能源開(kāi)發(fā)工作中越來(lái)越重視新能源的應(yīng)用。地?zé)崮茉词且豁?xiàng)重要的新能源，對(duì)于地?zé)岬目辈楣ぷ魇俏覈?guó)新能源開(kāi)發(fā)中的重要內(nèi)容。其中，微動(dòng)勘探技術(shù)是目前地?zé)峥辈楣ぷ髦惺褂玫闹匾夹g(shù)，在勘探地?zé)豳Y源方面有著比較突出的表現(xiàn)。接下來(lái)，本文將從我國(guó)微動(dòng)勘探方法在地?zé)峥辈橹袘?yīng)用的相關(guān)內(nèi)容入手來(lái)進(jìn)行具體的闡述。

關(guān)鍵詞：微動(dòng)勘探方法；地?zé)峥辈?；具體應(yīng)用

一、微動(dòng)勘探方法

目前，在微動(dòng)勘探技術(shù)中主要有兩種數(shù)據(jù)收集方式，一種頻率一波數(shù)域法，另一種是空間自相關(guān)法。其中，在實(shí)際情況中應(yīng)用比較廣泛的是空間自相關(guān)法（SPAC法）。在空間自相關(guān)法中，我們假設(shè)微動(dòng)信號(hào)為同性波，且來(lái)自不同方向，同時(shí)微動(dòng)信號(hào)的特征包括振幅以及形態(tài)在表現(xiàn)形式上符合平穩(wěn)隨機(jī)的特征，其中微動(dòng)信號(hào)中的面波震動(dòng)模式在信號(hào)能量表現(xiàn)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。則根據(jù)圖1所示的圓形觀測(cè)陣列上某點(diǎn)與觀測(cè)點(diǎn)之間的標(biāo)準(zhǔn)化自相關(guān)函數(shù)為：

二、微動(dòng)勘探觀測(cè)方法

2.1測(cè)線勘查

測(cè)線勘查也稱剖面勘查，這種觀測(cè)方法在地?zé)峥辈煲约按竺娣e的其他地質(zhì)、工業(yè)勘探中都得到了廣泛的應(yīng)用。相較于單點(diǎn)勘查來(lái)說(shuō)，剖面勘查觀測(cè)內(nèi)容更為全面，數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性也更高。隨著社會(huì)地?zé)崮茉葱枨蟮牟粩嗵岣?，恰?dāng)應(yīng)用剖面勘查可以確保地?zé)峥辈榈某尚В瑸榈責(zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。剖面觀測(cè)系統(tǒng)是測(cè)線勘查順利實(shí)施的必要條件，在區(qū)域內(nèi)按照規(guī)定的勘測(cè)要求進(jìn)行測(cè)線的布置，確保測(cè)線間距的合理性，對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行二維微動(dòng)測(cè)探勘探，根據(jù)勘測(cè)結(jié)果繪制s波速度剖面成果圖，進(jìn)行測(cè)區(qū)三維S波速度結(jié)構(gòu)的反演，將反演計(jì)算結(jié)果與地質(zhì)背景資料和鉆孔進(jìn)行結(jié)合，對(duì)速度異常進(jìn)行解釋。

2.2單點(diǎn)勘查

觀測(cè)臺(tái)陣的布置是單點(diǎn)勘查的關(guān)鍵，觀測(cè)之前必須要按照相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)布置恰當(dāng)?shù)挠^測(cè)臺(tái)陣。單點(diǎn)勘查的觀測(cè)臺(tái)陣是由兩個(gè)內(nèi)接正三角形的半徑不同的同心圓構(gòu)成的，微動(dòng)觀測(cè)儀需要分別設(shè)置在同心圓的圓心以及內(nèi)接三角形的各個(gè)頂點(diǎn)處。一般來(lái)說(shuō)臺(tái)陣越大地質(zhì)勘查的深度也更大，鑒于地?zé)峥辈閷?duì)于勘測(cè)深度的要求，單點(diǎn)勘查的臺(tái)陣在兩個(gè)同心圓的基礎(chǔ)上可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑黾樱捎貌簧儆谌齻€(gè)的不同半徑的同心圓。

三、微動(dòng)勘探方法在地?zé)峥辈橹械膽?yīng)用

3.1頻散曲線及單點(diǎn)反演結(jié)果

以單點(diǎn)微動(dòng)探測(cè)技術(shù)來(lái)采集數(shù)據(jù)計(jì)算，圖3為個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的頻散曲線。將各頻散曲線進(jìn)行對(duì)比，可得出以下特點(diǎn)。首先，當(dāng)微動(dòng)信號(hào)的頻率在0.5至2.5赫茲間時(shí)，各觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)得到的相速度都比較低，且在數(shù)值上相差較小。這一現(xiàn)象說(shuō)明在改地區(qū)中的地表至地下800米左右的區(qū)域內(nèi)，巖性較為均勻。其次，在微動(dòng)信號(hào)頻率在0.25至0.5赫茲之間時(shí)，各觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)得到的相速度都存在一個(gè)比較明顯的提升，并且各觀測(cè)點(diǎn)之間得到的數(shù)據(jù)差異比較大。這一現(xiàn)象說(shuō)明在這一區(qū)域的800米以下的地下區(qū)域巖性分布比較不均勻。此外可以利用個(gè)體群探索分歧型遺傳實(shí)驗(yàn)法對(duì)于S波速度結(jié)構(gòu)進(jìn)行繁衍計(jì)算，需要注意的是為了確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性可以在計(jì)算之前進(jìn)行初始模型的創(chuàng)建，模型的主要內(nèi)容為層數(shù)、每層厚度的上下限以及每層的S波速度，之后可以根據(jù)初始模型給出的范圍計(jì)算s波速度結(jié)構(gòu)的最優(yōu)解。通過(guò)對(duì)該測(cè)區(qū)的實(shí)測(cè)頻散曲線的分析可以發(fā)現(xiàn)五層巖性速度的分布，因此可以在初始速度結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)之上再進(jìn)行五層速度結(jié)構(gòu)模型的設(shè)置，并進(jìn)行實(shí)測(cè)頻散曲線與各層速度、深度的聯(lián)合反演和擬合，之后可以獲得各個(gè)測(cè)點(diǎn)的s波速度結(jié)構(gòu)。

3.2剖面探測(cè)結(jié)果

為了方便數(shù)據(jù)的計(jì)算和結(jié)果的分析，可以進(jìn)行視s波速度剖面的繪制。首先將相速度頻散曲線抓換成視s波速度曲線，再通過(guò)橫向內(nèi)插、縱向內(nèi)插以及光滑計(jì)算得到視s波剖面曲線需要的數(shù)據(jù)。一般來(lái)說(shuō)微動(dòng)剖面探測(cè)的視s波速度剖面圖可以利用不同的顏色進(jìn)行速度值的表示，于此同時(shí)反演計(jì)算得出的s波速度曲線也常疊放在視s波速度剖面圖上，從而進(jìn)行層位的標(biāo)定。視s波速度剖面圖也稱VX剖面圖，沒(méi)有特殊地質(zhì)構(gòu)造且沉積較為穩(wěn)定的層位VX剖面圖上的顏色顯示也比較均勻，此外還可以在橫向上進(jìn)行連續(xù)的追蹤對(duì)比。對(duì)于存在破碎帶、斷層發(fā)育或者是巖性存在明顯變化的區(qū)域，這些地層不符合水平層狀均勻介質(zhì)的理論假設(shè)，因而SPAC法會(huì)出現(xiàn)對(duì)相速度過(guò)低的估算，在VX剖面圖的顯示就是低速異常假象，這也可以視作VX剖面圖上對(duì)破碎帶等地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行識(shí)別的標(biāo)志。

將微動(dòng)探測(cè)成果與視S波速度剖面圖的結(jié)果進(jìn)行綜合分析發(fā)現(xiàn)該區(qū)域的地層有兩大特點(diǎn)。一是地層具有分層性，該區(qū)塊地層可以分成上下兩套，兩套地層的分界面在700±-1000m間，上部地層還具有兩個(gè)巖性分界面，因而可以將其劃分為三層，上部地層的巖性相對(duì)較為穩(wěn)定均勻，每層的厚度和VX變化比較?。欢虏康貙拥腣S較高，VX的變化也比較大，巖性差異明顯，地層?xùn)|部較淺，西部較深。二是地層深部存在構(gòu)造破碎帶，微動(dòng)勘探結(jié)果表明該區(qū)塊存在四處低速異常，這些異常點(diǎn)的深部巖性較大，有地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，是構(gòu)造破碎帶。其中前兩處低速異常都在地層剖面的左側(cè)邊緣，且測(cè)點(diǎn)之間存在較大的間距，無(wú)法與另一地層的狀況進(jìn)行對(duì)比，相對(duì)來(lái)說(shuō)分析空間也就比較小。

結(jié)束語(yǔ)：微動(dòng)勘探方法在我國(guó)目前的地?zé)豳Y源勘查工作中有著十分重要的地位，通過(guò)有效的微動(dòng)振幅形態(tài)觀測(cè)以及數(shù)據(jù)的收集處理，能夠得到該地區(qū)內(nèi)的地下s波速度結(jié)構(gòu)，從而根據(jù)速度結(jié)構(gòu)來(lái)對(duì)地下介質(zhì)狀態(tài)進(jìn)行判斷。微動(dòng)勘探作為一種新型的物探方法，在準(zhǔn)確性以及便利性方面有著比較突出的表現(xiàn)，但是需要在數(shù)據(jù)收集方式以及數(shù)據(jù)處理工作方面進(jìn)一步提高，以適應(yīng)實(shí)際需要。