劉迪新
摘 要:地震勘探是通過(guò)觀測(cè)和分析不同地層對(duì)人工激發(fā)的地震波的響應(yīng),推斷出地下巖層的性質(zhì)和形態(tài)的地球物理勘探方法。地下地層的構(gòu)造形態(tài)千變?nèi)f化,這種地質(zhì)特征在地震時(shí)間剖面都以地震反射波的形式反映了出來(lái),我們便利用這種屬性把地震勘探廣泛地應(yīng)用到了地質(zhì)勘探中。
關(guān)鍵詞:介質(zhì);物性差異;采空區(qū);沉積環(huán)境
一、概況
地震勘探是以水平的、均勻的介質(zhì)為模型建立起來(lái)的,它要求相鄰的介質(zhì)之間必須存在明顯的物性差異,這樣在地面激發(fā)的地震波才能依照波動(dòng)原理在不同介質(zhì)的界面產(chǎn)生反射波并傳回地面,被地面檢波器所接收。而實(shí)際地層的巖性和構(gòu)造形態(tài)千差萬(wàn)別,所以我們得到的地震反射波的信息也就千差萬(wàn)別。正是通過(guò)對(duì)這種形態(tài)各異的地震反射波的處理、分析和解釋?zhuān)瑏?lái)得到地下巖層的地質(zhì)信息。
由于地震勘探優(yōu)于其他地球物理勘探方法。因此地震勘探在地質(zhì)勘探各個(gè)行業(yè)得到了廣泛而深入的應(yīng)用,它既是勘測(cè)石油、煤炭和天然氣資源的重要手段,在災(zāi)害地質(zhì)調(diào)查、區(qū)域地質(zhì)研究和固體礦產(chǎn)資源勘探方面,也得到廣泛應(yīng)用。
二、各類(lèi)地質(zhì)現(xiàn)象在時(shí)間剖面上的反映
根據(jù)地震勘探原理,我們得到的地震時(shí)間剖面上的每一個(gè)相位都代表了一個(gè)地質(zhì)界面。因此在沉積地層中,所有具有物性差異的界面均能在地震時(shí)間剖面上反映了出來(lái)。由于地層在沉積過(guò)程中,縱向和橫向上都存在沉積環(huán)境的變化,因此地層在縱向和橫向上也存在著物性差異,所以在時(shí)間剖面上,地震反射波的特性也存在著縱向和橫向的差異。同時(shí)在地殼運(yùn)動(dòng)中,地層受到擠壓和拉伸,形成了各種各樣的構(gòu)造形態(tài),這種形態(tài)在時(shí)間剖面上均有反映,這就給我們分析地震波信息來(lái)推斷地質(zhì)信息提供了科學(xué)依據(jù)。
大型沉積盆地在時(shí)間剖面上的反映,地震反射波形成的時(shí)間剖面也為一盆狀。但由于地殼總在不停地運(yùn)動(dòng)中,地層就很難以單一的構(gòu)造形態(tài)出現(xiàn)。地層受到力的擠壓或拉伸作用,往往會(huì)形成像波浪一樣的起伏形態(tài),
根據(jù)地震勘探原理,火成巖內(nèi)部無(wú)法形成反射波,大部分沉積地層都由一個(gè)花崗巖或變質(zhì)巖組成的沉積盆地基底,沉積地層能產(chǎn)生反射波,而沉積巖基地則沒(méi)有反射波發(fā)育。
在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中,地層的產(chǎn)狀受到力的作用而發(fā)生變化,形成傾斜、隆起或凹陷,如果力的作用繼續(xù)加大,超出了地層的彈性范圍,地層就會(huì)產(chǎn)生斷裂而形成斷層,斷層在時(shí)間剖面上的表現(xiàn)形式為反射波的消失、錯(cuò)斷,較小的斷層則表現(xiàn)為反射波的扭曲或是分叉等。
地震反射波的消失的現(xiàn)象常常為巨型斷層和大斷層,大多為一構(gòu)造單元或區(qū)域地質(zhì)的邊界。
反射波存在較大的錯(cuò)斷,這樣的斷層是在沉積地層形成后發(fā)生構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的。屬于較大或中型斷層,而較小的斷層則表現(xiàn)為反射波存在較小的錯(cuò)斷、扭曲或是分叉。
斷層有形成于地層發(fā)生沉積之前,也有形成于地層完成沉積之后,而有的斷層則形成于地層發(fā)生沉積的過(guò)程中,我們把這樣的斷層稱(chēng)之為同沉積斷層。對(duì)斷層發(fā)育時(shí)間的把控對(duì)地層年代的劃分有重要的意義。
由于地殼處在不停的運(yùn)動(dòng)之中,而每個(gè)時(shí)期地殼運(yùn)動(dòng)的劇烈程度也不一樣,因此每個(gè)時(shí)期地層受到運(yùn)動(dòng)的影響也不一樣,構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在地層中留下的痕跡在時(shí)間剖面上均有反應(yīng)。這就為用時(shí)間剖面來(lái)劃分地層的地質(zhì)時(shí)代提供了理論基礎(chǔ)??梢钥闯鲈谠摃r(shí)間剖面上上部反射波相位近似于水平,而下部反射波相位卻似波浪一樣起伏,因此可推斷出該時(shí)間剖面上的地層為兩個(gè)不同時(shí)期的地層。由于每個(gè)地質(zhì)年代地殼運(yùn)動(dòng)的劇烈程度不同,地層的起伏形態(tài)也就有所不同,這就使得不同地質(zhì)年代的地層之間的接觸關(guān)系各不相同,如整合,平行不整合,不整合等等,都在時(shí)間剖面上有很好的反映,為劃分地層的地質(zhì)年代提供了可靠的依據(jù)。
三、地震勘探在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用
以上我們粗略地分析了各類(lèi)地質(zhì)現(xiàn)象在時(shí)間剖面上的反映,因此就可以根據(jù)地震勘探的原理,通過(guò)對(duì)時(shí)間剖面的研究,把地震勘探運(yùn)用到各個(gè)地質(zhì)勘探領(lǐng)域中去。
1、地震勘探在區(qū)域地質(zhì)研究中的應(yīng)用
區(qū)域地質(zhì)研究是對(duì)選定區(qū)域的地質(zhì)礦產(chǎn)情況進(jìn)行綜合性調(diào)查研究的工作。即對(duì)選定區(qū)域內(nèi)各類(lèi)地質(zhì)體的產(chǎn)狀、分布、組分、時(shí)代、演化及相互間的關(guān)系進(jìn)行調(diào)查研究,來(lái)查明區(qū)域地質(zhì)和成礦地質(zhì)背景,以圈定找礦遠(yuǎn)景區(qū),為后續(xù)地質(zhì)工作提供基礎(chǔ)地質(zhì)資料。
因此地震勘探在區(qū)域地質(zhì)研究中主要應(yīng)用于對(duì)大型沉積盆地的圈定、并對(duì)圈定的沉積盆地的起伏形態(tài)和構(gòu)造進(jìn)行控制;結(jié)合鉆探工作劃分地層的時(shí)代及相互關(guān)系。并對(duì)區(qū)域內(nèi)各種巖體進(jìn)行劃分,結(jié)合地質(zhì)資料來(lái)圈定出可能發(fā)育有礦床的遠(yuǎn)景區(qū)。
2、地震勘探在災(zāi)害地質(zhì)調(diào)查和土地復(fù)墾中的應(yīng)用
近年來(lái)綠色勘探和發(fā)展的理念深入人心,災(zāi)害地質(zhì)調(diào)查和土地復(fù)墾也越來(lái)越受到重視。各大礦務(wù)局在幾十年的煤炭開(kāi)采中,形成了大量的采空區(qū),這些采空區(qū)給當(dāng)?shù)貛?lái)了巨大的安全隱患。有些采空區(qū)已經(jīng)塌陷,給當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)和生活帶來(lái)了極大的不便。因此災(zāi)害地質(zhì)調(diào)查和土地的復(fù)墾,首要任務(wù)是查清老舊的采空區(qū),為后續(xù)礦井的安全生產(chǎn)和土地的復(fù)墾提供依據(jù)。
由于地震勘探要求層介質(zhì)必須的均勻和連續(xù)性,如果地下存在大面積的采空區(qū),使地震波的傳播介質(zhì)的連續(xù)性遭到破壞,地震波就無(wú)法到達(dá)采空區(qū)以下的地層,也就無(wú)法接收到采空區(qū)以下地層的地質(zhì)信息。因此在時(shí)間剖面上采空區(qū)表現(xiàn)為反射波的缺失。
如果采空區(qū)已經(jīng)坍塌,采空區(qū)內(nèi)的疏散填充物和圍巖之間的物性便形成了明顯的差異,可形成比正常地震波能量更強(qiáng)的反射波。在有采空區(qū)存在的地段,地震反射波在相位上存在著明顯的滯后,這是由于地震波在穿過(guò)采空區(qū)內(nèi)疏散填充物時(shí),速度明顯降低的結(jié)果。
3、地震勘探在固體礦產(chǎn)資源勘查上的應(yīng)用
地震勘探在固體礦產(chǎn)資源勘查上的應(yīng)用主要是利用時(shí)間剖面對(duì)同一性質(zhì)的巖層進(jìn)行圈定,結(jié)合地質(zhì)勘探成果,來(lái)尋找有益礦床的勘探方法。如火成巖是許多有益礦產(chǎn)的載體,我們就利用火成巖無(wú)法形成反射波來(lái)對(duì)火成巖進(jìn)行圈定。該時(shí)間剖面是火成巖侵入到沉積地層所形成的時(shí)間剖面,可以看出火成巖對(duì)沉積地層形成的明顯的破壞作用,這樣就可以對(duì)火成巖的邊界進(jìn)行圈定。
而在沉積巖層中,我們可以通過(guò)對(duì)地間剖面上反射波的特征來(lái)分析巖石的巖性,再通過(guò)巖石的巖性來(lái)分析古沉積環(huán)境,這樣就可以對(duì)同一沉積環(huán)境所形成的巖層進(jìn)行圈定,結(jié)合地質(zhì)勘探所得地質(zhì)資料,對(duì)含有有益礦產(chǎn)的巖層范圍進(jìn)行圈定,達(dá)到找礦的目的。
四、結(jié)論
近年來(lái),隨著地震勘探技術(shù)的高速發(fā)展,地震勘探在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛,除了普遍用于煤田、石油和天然氣勘探之外,地震勘探在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、環(huán)保地質(zhì)勘探和災(zāi)害地質(zhì)調(diào)查,以及固體礦產(chǎn)資源勘查中都起到了不可或缺的作用,我相信地震勘探隨著勘探技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的不斷發(fā)展和提高,將越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到地質(zhì)勘探的各個(gè)行業(yè)中去。
作者簡(jiǎn)介:
劉迪新(1968-),男,漢族,本科,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球物理勘探專(zhuān)業(yè),物探高級(jí)工程師.