利用地震勘探探測化工園區(qū)斷層隱患

王 鋒

（山東省煤田地質(zhì)局物探測量隊(duì)，山東 濟(jì)南 250000）

地震勘探投資少，見效快，是城市活斷層探測的主要手段之一，為建設(shè)選址和隱患治理提供參考依據(jù)。為了了解平原化工產(chǎn)業(yè)園的區(qū)域斷層發(fā)育情況，從野外數(shù)據(jù)采集、資料處理、資料解釋等方面進(jìn)行總結(jié)研究，形成一整套工作方法。

1 概況

1.1 位置及地質(zhì)概況

勘探區(qū)位于平原縣北部，北距德州市約25 km，105 國道從測區(qū)內(nèi)通過，交通便利。平原縣地處黃河下游的魯西北平原，地勢平坦，一望無垠。平原縣歷史上古黃河河道水流運(yùn)動劇烈頻繁，河流較多，微地貌被塑造得較為復(fù)雜。按照微地貌的形成原因，其在平原縣的類型大體可分為：沙質(zhì)河槽地、沙丘地、緩平坡地、河灘高地、背河槽狀洼地、淺平洼地等。自中、新生代以來，受燕山運(yùn)動和喜馬拉雅運(yùn)動的影響，勘探區(qū)地殼運(yùn)動總的趨勢是以下降為主，長期為接受沉積狀態(tài)，沉積形成了厚度大于3000 m的巨厚新生代地層，其下為中生代地層。

平原縣在大地構(gòu)造上位于華北地臺(Ⅰ級)、遼冀臺向斜（Ⅱ級）、臨清拗陷（Ⅲ級）與濟(jì)陽拗陷（Ⅲ級）的惠民凹陷（Ⅳ級）的結(jié)合部位。受新華夏構(gòu)造體系的影響，勘探區(qū)內(nèi)基底構(gòu)造發(fā)育，活動強(qiáng)度較大，主要斷裂構(gòu)造均隱伏于新近系之下。勘探區(qū)斷裂主要有邊臨鎮(zhèn)一羊二莊斷裂和陵縣一老黃河口斷裂，是三、四級構(gòu)造元的分界斷裂，此斷裂對隆起和拗陷區(qū)的沉積起控制作用。

1.2 地震地質(zhì)條件

測區(qū)地形較平坦，地面標(biāo)高平均為+8～+11 m。區(qū)內(nèi)公路較多，測區(qū)正南為濟(jì)陽縣城，人為干擾較少。本區(qū)的目的層為第四系、新近系、古近系內(nèi)部的反射波，通過追蹤相關(guān)的反射波連續(xù)性來解釋斷層發(fā)育情況，根據(jù)本次地震勘探結(jié)果，新近系內(nèi)部反射波豐富，因此本區(qū)整體地震地質(zhì)條件較好。

2 野外數(shù)據(jù)采集

2.1 工程測量

本次工程地震勘探平面坐標(biāo)采用2000 國家大地坐標(biāo)系，高程采用1985 年國家高程基準(zhǔn)，測量儀器采用中海達(dá)V30 GPS 雙頻RTK 測量儀器。RTK 測量儀器通過連接千尋cors 賬號進(jìn)行測量，測量坐標(biāo)誤差能控制在0.10 m 范圍內(nèi)，能滿足工程地震勘探測量的要求。

2.2 施工方法

為了更好地了解區(qū)內(nèi)地震地質(zhì)條件、有效波和干擾波的發(fā)育情況，選擇最佳激發(fā)參數(shù)，以獲得信噪比較高原始記錄，正式生產(chǎn)前進(jìn)行試驗(yàn)工作[1-3]。

本次工程地震勘探采用可控震源激發(fā)，數(shù)字檢波器接收。本區(qū)的試驗(yàn)工作主要是激發(fā)因數(shù)的試驗(yàn)，試驗(yàn)內(nèi)容包括驅(qū)動幅度試驗(yàn)、掃描頻率試驗(yàn)、掃描長度試驗(yàn)、震動次數(shù)試驗(yàn)。

通過試驗(yàn)，最終確定了本區(qū)的激發(fā)參數(shù)：驅(qū)動幅度70%，掃描長度12 s，掃描頻率10～110 Hz，震動次數(shù)3 次，接收方式：2 并2 串4 個(gè)檢波器組合。

通過該參數(shù)激發(fā)，獲得的野外原始記錄品質(zhì)較高，如圖1。通過野外原始單炮示例圖可以看出，各目的層位反射波清晰可見，信噪比高。

圖1 野外原始單炮及頻譜分析

本次工程地震勘查共完成地震測線2 條。根據(jù)相關(guān)規(guī)范對野外記錄進(jìn)行評級：甲級率74.20%，乙級率25.80%，成品率100%符合規(guī)程要求。

3 資料處理

3.1 原始資料分析

本次施工原始單炮面貌特點(diǎn)：大部分記錄面貌較好，但面波較多，少數(shù)記錄品質(zhì)稍差，部分記錄有折射波，部分單炮受外源干擾嚴(yán)重。本區(qū)地表?xiàng)l件較復(fù)雜，原始單炮的信噪比、振幅和頻率差異較大。

3.2 資料處理流程

本次二維地震勘探資料處理的主要技術(shù)手段為：針對本區(qū)已知資料較少，工作量不足的具體情況，做好疊前多道預(yù)測反褶積，提高目的層分辨率，并保持主要目的層反射波的特征是本區(qū)資料處理和后期解釋的基礎(chǔ)和關(guān)鍵所在。經(jīng)過測試對比，處理中采用了多域去噪技術(shù)，去除了各種噪音，獲得了較為理想的成果資料。處理流程選取在確保各目的層反射波信噪比的前提下，努力全面提高地震資料的分辨率，并且盡量保持地震反射波各波組特征不變。

疊前去噪是提高處理質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。如果去噪模塊、參數(shù)選擇不當(dāng)，將會破壞地下地震波的真實(shí)反射波場，降低疊加和偏移的成像分辨率，影響地震剖面解釋的可靠性。對于脈沖野值和聲波野值造成的振幅不一致性現(xiàn)象，在資料處理或提高分辨率中必須消除。如果不消除，會降低疊加的統(tǒng)計(jì)效應(yīng)，影響剖面的質(zhì)量。

在對異常道和強(qiáng)振幅值進(jìn)行處理時(shí)，在確保有效信號不受損失的基礎(chǔ)上，采用人工交互道編輯和程序自動剔除的方法進(jìn)行處理。對資料進(jìn)行能量、頻率等方面的分析。分析干擾波類型，選取合適的噪聲壓制模塊，針對性的壓制噪音干擾，提高信噪比。如圖2。

圖2 多域去噪前后單炮及衰減出的噪聲

3.3 資料處理成果

本次工程地震勘探資料處理共獲得地震疊加時(shí)間剖面兩條，本次資料處理所獲得的時(shí)間剖面品質(zhì)較高，時(shí)間剖面信噪比、分辨率較高，目的層反射波能量較強(qiáng)，反射波特征突出，為接下來的資料解釋工作打下了良好的基礎(chǔ)。

4 資料解釋

依據(jù)收集的資料分析，TQ波在時(shí)間剖面上240～260 ms，TN波在時(shí)間剖面上760～850 ms。根據(jù)地震資料結(jié)合濟(jì)陽周邊收集的地質(zhì)資料，對本區(qū)各地層的速度進(jìn)行認(rèn)真研究，分析認(rèn)為本區(qū)第四系埋藏深度約200 m，新近系埋藏深度為750～900 m。通過追蹤這兩組反射波的連續(xù)性來解釋本區(qū)斷層的發(fā)育情況。

通過對第四系、新近系地層反射波的解釋（如圖3 所示），確定時(shí)間剖面上新近系反射波連續(xù)性良好，沒有發(fā)現(xiàn)斷層錯(cuò)斷到新近系底界面（1000 m以淺）的跡象。

圖3 處理剖面

由于本區(qū)地震地質(zhì)條件較好，地震原始資料品質(zhì)較高，處理完成的時(shí)間剖面信噪比較高，因此本次工程地震勘探對剖面的解釋精度較高。但由于沒有鉆探資料的標(biāo)定，測線解釋深度誤差較大。

5 結(jié)論

（1）本次工程地震勘探共完成地震測線2 條，各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均符合相關(guān)規(guī)范的要求，較好地完成野外數(shù)據(jù)采集任務(wù)。

（2）資料處理流程、參數(shù)正確，主要層位反射波信噪比、分辨率較高，反射層次豐富，各種地質(zhì)現(xiàn)象反映真實(shí)可靠，為資料的地質(zhì)解釋提供了良好的基礎(chǔ)。

（3）反射波對比解釋方法正確，主要反射波對應(yīng)的地質(zhì)層位明確，解釋工作精細(xì)。

（4）由于用于地震資料解釋的時(shí)間剖面信噪比較高，因此本次工程地震勘探成果的可靠程度較高。

由于區(qū)域內(nèi)只布置了2 條地震測線，在地震測線控制到的范圍內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)隱伏斷層危害。由于區(qū)內(nèi)已知地質(zhì)資料較少，且沒有鉆孔資料，解釋的地層深度存在較大誤差。由于地震勘探的多解性，可以增加其他探測手段，對地震解釋成果進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。