可變觀測系統(tǒng)三維地震在礦產(chǎn)勘探中的應(yīng)用

李小磊

（新疆維吾爾自治區(qū)煤田地質(zhì)局綜合地質(zhì)勘查隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830009）

地球物理勘探技術(shù)在礦產(chǎn)勘探中主要方法有測井、地震、電法、磁法及重力勘探技術(shù)[1，2]，而地震勘探在勘探中起著越來越重要的作用。隨著礦產(chǎn)資源勘探開發(fā)的難度增大，礦產(chǎn)勘探轉(zhuǎn)向地表復(fù)雜、構(gòu)造復(fù)雜、埋藏較深、儲(chǔ)量規(guī)模更小的目標(biāo)，對(duì)獲取的地震資料信噪比、分辨率、成像精度等提出越來越高的要求，三維地震勘探技術(shù)就是為解決這些問題而產(chǎn)生的一種新方法[3-5]。

在三維地震的實(shí)際使用過程中，根據(jù)每個(gè)工區(qū)的不同地質(zhì)情況，必須設(shè)計(jì)不同的觀測系統(tǒng)，才能提高其地震勘探效果。在該工區(qū)由于地質(zhì)構(gòu)造造成煤層整體為西北埋深淺，東南埋深深，煤層海拔深度差異約700m左右，煤層埋深變化特別大。項(xiàng)目根據(jù)煤層在工區(qū)不同區(qū)域的埋深分布設(shè)計(jì)了8×48=384（淺部）、8×60=480（中部）、8×72=576（深部）三種觀測系統(tǒng)，以達(dá)到不同埋深目的層的成像精度，精細(xì)化解釋出煤層埋深、厚度以及構(gòu)造成果[1]。

1 工區(qū)地質(zhì)及地球物理概況

1.1 地質(zhì)與構(gòu)造

工區(qū)內(nèi)詳查階段揭露主要地層有侏羅系、新近系和第四系。含煤地層為侏羅系中統(tǒng)西山窯組下段，共含煤9層，可采煤層5層，分別為7號(hào)、9-2號(hào)、9-1號(hào)、11號(hào)、12號(hào)，可采總厚度0.80m～56.99m，平均厚20.11m。

含煤地層呈背斜形態(tài)產(chǎn)出，背斜軸在井田西-中段北東-南西向在井田東段沿北西-南東向展布，向東、西延入鄰區(qū)。背斜北翼被DF20破壞。背斜北翼巖層傾角稍陡，一般在5°～10°之間，靠近井田西北邊界一帶受DF20斷層影響，傾角在30°～65°左右；背斜南翼巖層產(chǎn)狀平緩，傾角4°～6°。由于構(gòu)造的影響造成煤層整體為西北埋深淺，東南埋深深，煤層海拔深度差異約700m左右。

1.2 地震地質(zhì)條件

區(qū)內(nèi)主要的含煤地層為下侏羅統(tǒng)八道灣組（J1b），區(qū)內(nèi)有兩組穩(wěn)定厚煤層，為本次勘探的主要目的層，煤層與圍巖波阻抗差異明顯，煤層頂、底板巖性主要為砂巖、礫巖，與煤層的物性差異較大，有利于得到較強(qiáng)的反射波信息，且煤層發(fā)育較厚，能得到較強(qiáng)的反射波[2]。

2 勘探技術(shù)與方法

根據(jù)構(gòu)造的影響造成煤層整體為西北埋深淺，東南埋深深，煤層海拔深度差異約700m左右。采集數(shù)據(jù)采取以8線8炮制計(jì)算，布置線束52束，垂直于地質(zhì)構(gòu)造走向，檢波線距40m，道距20m，檢波線212條，炮線416條，炮距為60×20m（淺部），100×20m（中部），120×20m（深部），變炮距位置分別位于區(qū)內(nèi)的中部目的層埋深在450m和700m附近，這樣可以有針對(duì)性的對(duì)不同埋深煤層作為目的層進(jìn)行有效地震勘探。

表1 三維地震施工參數(shù)表

圖1 全區(qū)炮、檢點(diǎn)分布圖

圖2 全區(qū)實(shí)際覆蓋次數(shù)圖

3 地震地質(zhì)成果

通過設(shè)計(jì)的可變觀測系統(tǒng)，采集到了高保真、高信噪比、高分辨率的原始資料，通過精細(xì)化處理和解釋，解釋出了目標(biāo)煤層的埋深、厚度、露頭以及全區(qū)落差5m以上的斷層[3-7]。

圖3 精細(xì)化處理后三維地震數(shù)據(jù)體

3.1 解釋煤層情況

通過三維地震勘探技術(shù)解釋出了該區(qū)目標(biāo)煤層的深度、厚度及起伏形態(tài)。

全區(qū)7號(hào)、9-1號(hào)、11號(hào)三層煤層主體形態(tài)都為一單斜形態(tài)，受構(gòu)造控制井田北部發(fā)育背斜構(gòu)造。單斜整體走向呈現(xiàn)北東東-東，傾向?yàn)槟蠔|東-南，背斜整體為東西走向。

煤層以SF2斷層為界，在勘探區(qū)東部傾角較緩，傾角一般在4°左右；在勘探區(qū)西部傾角較陡，傾角在12°左右。在SF2斷層以西煤層埋深最淺，海拔標(biāo)高為約+590m，在工區(qū)東南煤層埋深最深，海拔標(biāo)高為約-380m。

3.2 解釋構(gòu)造情況

全區(qū)共解釋出斷層29條，落差最小3m。其中正斷層4條，逆斷層25條；落差5m以下斷層1條，落差5m～9m的斷層10條，落差10m～19m的斷層12條，落差20m～50m的斷層3條，落差50m以上的斷層3條。

勘探前后區(qū)內(nèi)構(gòu)造解釋存在一定變化（見圖4）。

圖4 9-1號(hào)煤層勘探前后構(gòu)造對(duì)比示意圖（藍(lán)色為勘探前，紅色為勘探后）

三維地震勘探后對(duì)區(qū)內(nèi)的構(gòu)造進(jìn)行了精細(xì)化解釋，修正了二維地震時(shí)的成果，精細(xì)化解釋了斷層的分布[8-11]。

4 結(jié)語

通過在該工區(qū)針對(duì)煤層埋深變化的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了三種觀測系統(tǒng)，提高了目的層的埋深、厚度以及相應(yīng)的構(gòu)造解釋精度，取得了良好的地質(zhì)成果，為下一步井田的開發(fā)提供了更加詳細(xì)的資料保障。