高精度三維地震勘探解決復雜構(gòu)造應用實例

孔令軍 姜韞麒

（山東省煤田地質(zhì)局物探測量隊，山東濟南 250104）

1 引言

本次勘探區(qū)域?qū)冱S河沖積平原，地形平坦，地勢無起伏，東北部略高，西南部略低，自然地形坡度萬分之二左右，地面標高為+35.38～+38.8m。

2 地震地質(zhì)條件

本區(qū)為全隱蔽式華北型石炭二疊系含煤地層，地層由老到新發(fā)育有奧陶紀馬家溝群，石炭-二疊紀月門溝群本溪組、太原組、山西組，二疊紀石盒子群，侏羅-白堊紀淄博群三臺組及第四紀地層。本區(qū)多次進行不同程度的地質(zhì)工作、水文地質(zhì)工作，地質(zhì)及水文地質(zhì)資料豐富，內(nèi)容可靠。

3 斷層

本井田斷層較發(fā)育，各階段勘探查明和三維地震勘探控制的以及建井和開采生產(chǎn)過程中實際揭露的斷層共計164條。其中落差H≥100m 的斷層6 條，50m≤H＜100m 的斷層12 條，30m≤H＜50m 的斷層26條，10m≤H＜30m 的斷層46 條，H＜10m 的斷層74條，并有重力滑動斷層組存在。按斷層走向可分為近南北向、北東向、北西向三組，以近南北向、北東向斷層為主。

3.1 重力滑動斷層

重力滑動的實質(zhì)是地質(zhì)體因重力失穩(wěn)并通過降低勢能以實現(xiàn)新的重力平衡的過程。本井田西南部位于嘉祥斷層和嘉祥支斷層之間，嘉祥斷層和嘉祥支斷層均為高角度西升東降正斷層，造成此區(qū)塊上升抬高，強烈的斷裂作用形成一個引張應力場，并且此區(qū)塊基本上為一西高東低的單斜構(gòu)造，地層傾角較大（17～45°），這些條件的結(jié)合為重力滑動提供了驅(qū)動力和地質(zhì)體運動空間，在重力和突發(fā)自然力的作用下，重力失穩(wěn)，地層沿軟弱面（滑動面）滑動，從而形成重力滑動構(gòu)造。山西組底界附近地層正是夾在較穩(wěn)定的三砂和三灰之間的理想滑面，形成FH1滑動斷層；三灰之下沒有穩(wěn)定的地質(zhì)體，大部分砂體呈透鏡狀，因此三灰之下的滑面位置上下波動較大，且形成多個滑面（FH2滑動斷層組），滑動斷層的產(chǎn)生使井田西南部所有鉆孔標志層間距明顯比區(qū)域要小。井田東部位于嘉祥支斷層的下降盤，不具備形成重力滑動的條件，不可能形成滑動斷層，井田北部鉆孔標志層間距符合區(qū)域規(guī)律也說明沒有滑動斷層形成。

（1）FH1斷層

主要位于嘉祥支斷層以西的山西組底界附近，走向NNW～NW，傾向NEE～NE，傾角12～40°。井田中部一般缺失地層10～45m，井田西南部缺失地層厚度增大，滑面層位下移，穿過三灰達三灰以下地層。此滑面對3煤層的破壞作用較大，在南部X-7號孔附近對3 煤層破壞較嚴重，造成3 煤層較大面積的缺失。共有11個鉆孔（補4、X-2、X-3、X-4、X-5、X-6、X-7、X-8、X-9、T24-1、T25-1）穿過，屬基本查明斷層。

（2）FH2斷層

位于嘉祥支斷層以西的十下灰上下（井田西南部滑面位于十下灰以下），走向近SN～NW，傾向近E～NE，傾角12～40°。缺失地層一般在10～50m，對16、17 煤造成較嚴重的破壞作用，使16、17 煤層沒有開采利用價值。有10 個鉆孔（補4、X-2、X-3、X-6、X-7、X-9、X-11、T24-1、T25-1、井檢3）穿過，屬基本查明斷層。

3.2 高角度正斷層

井田內(nèi)斷層較多，落差大于10m的斷層90條，落差大于50m 的斷層18 條，落差大于100m 的斷層6條，為嘉祥支斷層、嘉祥支三斷層、嘉祥支1斷層、F1斷層、XF9斷層。

本區(qū)礦井高產(chǎn)、高效生產(chǎn)對構(gòu)造條件、煤層賦存條件要求更高，后期進行過常規(guī)三維地震勘探，并對資料進行了精細解釋，對區(qū)內(nèi)落差大于等于5m 的斷層進行了解釋。但是實際生產(chǎn)揭露與三維地震勘探及解釋成果相比，煤層賦存和構(gòu)造位置及產(chǎn)狀差別比較大，無法滿足采區(qū)、工作面設(shè)計的要求，以下是采用高精度三維技術(shù)解決煤礦采區(qū)復雜小構(gòu)造的應用實例。

4 高精度三維與常規(guī)三維地震對比

4.1 數(shù)據(jù)采集對比

與常規(guī)三維相比，高精度（高密度）三維數(shù)據(jù)采集觀測系統(tǒng)具有以下特點及優(yōu)點：

（1）采用寬方位，遠、中、近炮檢距分布均勻，以利于精確的速度分析，確保高頻反射的疊加成像。

（2）采用較小面元，高采集密度，實現(xiàn)對有效波和干擾波的充分采樣，精細記錄地震波場，提高縱橫向分辨率，小道距接收，避免空間假頻，以確保小構(gòu)造的解釋精度。

（3）減少滾動檢波線條數(shù)提高靜校正耦合精度的同時，改善炮檢距、方位角分配的均勻程度，減小采集腳印。

高密度三維地震勘探實現(xiàn)了小面元、高覆蓋次數(shù)、寬方位角采集，較常規(guī)相比可以提高資料信噪比、分辨率。

4.2 資料處理對比

以往常規(guī)三維地震資料處理主要采用疊后時間偏移和疊前時間偏移，本次高精度三維地震采用疊后時間偏移、疊前時間偏移和疊前深度偏移處理方法，高精度地震勘探資料處理采用了聯(lián)合靜校正、保幅噪音壓制、振幅補償、拓頻、高精度成像等關(guān)鍵處理技術(shù)，獲得時間剖面較常規(guī)三維剖面信噪比、分辨率高。為了確保資料處理的可靠度和精準度，由油田、煤田、地礦三家不同行業(yè)物探單位分別處理，提高了資料處理的可靠程度和精度。

從精細處理后剖面對比圖可知精細處理較原處理剖面反射波連續(xù)性好，波形特征明顯，可追蹤性增強。

4.3 資料解釋對比

與常規(guī)三維相比，本次高精度（高密度）三維勘探在資料解釋上有以下優(yōu)點：

（1）資料解釋采用了四家數(shù)據(jù)體進行綜合對比解釋，提高了對構(gòu)造和煤層的控制程度。

（2）資料解釋中應用了巷道揭露的大量地質(zhì)資料，提高了資料解釋精度。

（3）資料解釋中應用了多種層位屬性和體屬性及屬性融合技術(shù)，提高了對小斷層的控制程度。

5 結(jié)論

（1）本次高精度三維地震勘探設(shè)計目的明確，觀測系統(tǒng)選擇合理。采用16 線10 炮制觀測系統(tǒng)，試驗工作充分，數(shù)據(jù)采集方法及采集參數(shù)正確，施工要求嚴格，技術(shù)措施得當，激發(fā)井深為17m，激發(fā)藥量為3.0kg。采用先進的428XL 數(shù)字地震儀接收，地震施工面積8km2，控制面積2.0km2，完成測線31 束，物理點成品率為99.81%，各項指標均符合規(guī)范要求。

（2）在施工現(xiàn)場配備了處理工作站，對當天完成的束線資料進行了初步處理，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整，指導了野外生產(chǎn)。資料處理流程、參數(shù)選擇較恰當，處理工作認真精細，效果良好。時間剖面信噪比、分辨率高，各種地質(zhì)現(xiàn)象反映清晰，Ⅰ類剖面面積1.63km2，占81.5%。Ⅱ類剖面面積0.37km2，占18.5%，高質(zhì)量的時間剖面為解釋工作創(chuàng)造十分有利條件。

（3）本區(qū)測量采用儀器先進，控制可靠，勘控點的密度和精度能滿足施放地震測線的需要，放樣檢波點或炮點時，其實地放樣坐標與理論坐標的差值，高程誤差小于0.5m，測量合格率達到100%。

（4）查明了區(qū)內(nèi)3煤層中落差≥3m的斷層，全區(qū)3煤層共解釋斷層68條，全為正斷層，其中落差≥5m 的斷層53 條，與原構(gòu)造方案相比基本一致的斷層有7條，修正斷層23條，新發(fā)現(xiàn)斷層38條。

（5）查明了3 煤、16 煤、17 煤底板起伏形態(tài)及深度，煤系地層主要構(gòu)造為一走向北北西的向斜，圈定了3煤層的厚度變化趨勢。

（6）控制了第四系底界面的起伏形態(tài)，厚度在209-233m之間，地層較平緩，在1-4°之間。

（7）控制了區(qū)內(nèi)侏羅系底界面及其內(nèi)部巖漿巖頂、底界面和奧灰頂界面的起伏形態(tài)，侏羅系底界面標高在-540--900m，巖漿巖厚度在62-120m 之間，奧灰頂界面標高在-1160--1530m。

本次三維地震勘探應用了已有的巷道揭露資料和鉆孔資料，取得了豐富的地震地質(zhì)成果，較好地完成了所承擔的地質(zhì)任務。