地震勘探在地質解釋中的應用(Application of seismic exploration in geological interpretation)

劉迪新

摘 要：地震勘探是通過觀測和分析不同地層對人工激發的地震波的響應，推斷出地下巖層的性質和形態的地球物理勘探方法。地下地層的構造形態千變萬化，這種地質特征在地震時間剖面都以地震反射波的形式反映了出來，我們便利用這種屬性把地震勘探廣泛地應用到了地質勘探中。

關鍵詞：介質;物性差異;采空區;沉積環境

一、概況

地震勘探是以水平的、均勻的介質為模型建立起來的，它要求相鄰的介質之間必須存在明顯的物性差異，這樣在地面激發的地震波才能依照波動原理在不同介質的界面產生反射波并傳回地面，被地面檢波器所接收。而實際地層的巖性和構造形態千差萬別，所以我們得到的地震反射波的信息也就千差萬別。正是通過對這種形態各異的地震反射波的處理、分析和解釋，來得到地下巖層的地質信息。

由于地震勘探優于其他地球物理勘探方法。因此地震勘探在地質勘探各個行業得到了廣泛而深入的應用，它既是勘測石油、煤炭和天然氣資源的重要手段，在災害地質調查、區域地質研究和固體礦產資源勘探方面，也得到廣泛應用。

二、各類地質現象在時間剖面上的反映

根據地震勘探原理，我們得到的地震時間剖面上的每一個相位都代表了一個地質界面。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間剖面上反映了出來。由于地層在沉積過程中，縱向和橫向上都存在沉積環境的變化，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。同時在地殼運動中，地層受到擠壓和拉伸，形成了各種各樣的構造形態，這種形態在時間剖面上均有反映，這就給我們分析地震波信息來推斷地質信息提供了科學依據。

大型沉積盆地在時間剖面上的反映，地震反射波形成的時間剖面也為一盆狀。但由于地殼總在不停地運動中，地層就很難以單一的構造形態出現。地層受到力的擠壓或拉伸作用，往往會形成像波浪一樣的起伏形態，

根據地震勘探原理，火成巖內部無法形成反射波，大部分沉積地層都由一個花崗巖或變質巖組成的沉積盆地基底，沉積地層能產生反射波，而沉積巖基地則沒有反射波發育。

在構造運動中，地層的產狀受到力的作用而發生變化，形成傾斜、隆起或凹陷，如果力的作用繼續加大，超出了地層的彈性范圍，地層就會產生斷裂而形成斷層，斷層在時間剖面上的表現形式為反射波的消失、錯斷，較小的斷層則表現為反射波的扭曲或是分叉等。

地震反射波的消失的現象常常為巨型斷層和大斷層，大多為一構造單元或區域地質的邊界。

反射波存在較大的錯斷，這樣的斷層是在沉積地層形成后發生構造運動形成的。屬于較大或中型斷層，而較小的斷層則表現為反射波存在較小的錯斷、扭曲或是分叉。

斷層有形成于地層發生沉積之前，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生沉積的過程中，我們把這樣的斷層稱之為同沉積斷層。對斷層發育時間的把控對地層年代的劃分有重要的意義。

由于地殼處在不停的運動之中，而每個時期地殼運動的劇烈程度也不一樣，因此每個時期地層受到運動的影響也不一樣，構造運動在地層中留下的痕跡在時間剖面上均有反應。這就為用時間剖面來劃分地層的地質時代提供了理論基礎。可以看出在該時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，因此可推斷出該時間剖面上的地層為兩個不同時期的地層。由于每個地質年代地殼運動的劇烈程度不同，地層的起伏形態也就有所不同，這就使得不同地質年代的地層之間的接觸關系各不相同，如整合，平行不整合，不整合等等，都在時間剖面上有很好的反映，為劃分地層的地質年代提供了可靠的依據。

三、地震勘探在地質勘探中的應用

以上我們粗略地分析了各類地質現象在時間剖面上的反映，因此就可以根據地震勘探的原理，通過對時間剖面的研究，把地震勘探運用到各個地質勘探領域中去。

1、地震勘探在區域地質研究中的應用

區域地質研究是對選定區域的地質礦產情況進行綜合性調查研究的工作。即對選定區域內各類地質體的產狀、分布、組分、時代、演化及相互間的關系進行調查研究，來查明區域地質和成礦地質背景，以圈定找礦遠景區，為后續地質工作提供基礎地質資料。

因此地震勘探在區域地質研究中主要應用于對大型沉積盆地的圈定、并對圈定的沉積盆地的起伏形態和構造進行控制;結合鉆探工作劃分地層的時代及相互關系。并對區域內各種巖體進行劃分，結合地質資料來圈定出可能發育有礦床的遠景區。

2、地震勘探在災害地質調查和土地復墾中的應用

近年來綠色勘探和發展的理念深入人心，災害地質調查和土地復墾也越來越受到重視。各大礦務局在幾十年的煤炭開采中，形成了大量的采空區，這些采空區給當地帶來了巨大的安全隱患。有些采空區已經塌陷，給當地居民的生產和生活帶來了極大的不便。因此災害地質調查和土地的復墾，首要任務是查清老舊的采空區，為后續礦井的安全生產和土地的復墾提供依據。

由于地震勘探要求層介質必須的均勻和連續性，如果地下存在大面積的采空區，使地震波的傳播介質的連續性遭到破壞，地震波就無法到達采空區以下的地層，也就無法接收到采空區以下地層的地質信息。因此在時間剖面上采空區表現為反射波的缺失。

如果采空區已經坍塌，采空區內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的反射波。在有采空區存在的地段，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采空區內疏散填充物時，速度明顯降低的結果。

3、地震勘探在固體礦產資源勘查上的應用

地震勘探在固體礦產資源勘查上的應用主要是利用時間剖面對同一性質的巖層進行圈定，結合地質勘探成果，來尋找有益礦床的勘探方法。如火成巖是許多有益礦產的載體，我們就利用火成巖無法形成反射波來對火成巖進行圈定。該時間剖面是火成巖侵入到沉積地層所形成的時間剖面，可以看出火成巖對沉積地層形成的明顯的破壞作用，這樣就可以對火成巖的邊界進行圈定。

而在沉積巖層中，我們可以通過對地間剖面上反射波的特征來分析巖石的巖性，再通過巖石的巖性來分析古沉積環境，這樣就可以對同一沉積環境所形成的巖層進行圈定，結合地質勘探所得地質資料，對含有有益礦產的巖層范圍進行圈定，達到找礦的目的。

四、結論

近年來，隨著地震勘探技術的高速發展，地震勘探在地質勘探中的應用也越來越廣泛，除了普遍用于煤田、石油和天然氣勘探之外，地震勘探在區域地質調查、環保地質勘探和災害地質調查，以及固體礦產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和數據處理技術的不斷發展和提高，將越來越廣泛地應用到地質勘探的各個行業中去。

作者簡介：

劉迪新（1968-），男，漢族，本科，中國地質大學地球物理勘探專業，物探高級工程師.