高精度三維地震勘探解決復雜構造應用實例

孔令軍 姜韞麒

（山東省煤田地質局物探測量隊，山東濟南 250104）

1 引言

本次勘探區域屬黃河沖積平原，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 地震地質條件

本區為全隱蔽式華北型石炭二疊系含煤地層，地層由老到新發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。本區多次進行不同程度的地質工作、水文地質工作，地質及水文地質資料豐富，內容可靠。

3 斷層

本井田斷層較發育，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

重力滑動的實質是地質體因重力失穩并通過降低勢能以實現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，并且此區塊基本上為一西高東低的單斜構造，地層傾角較大（17～45°），這些條件的結合為重力滑動提供了驅動力和地質體運動空間，在重力和突發自然力的作用下，重力失穩，地層沿軟弱面（滑動面）滑動，從而形成重力滑動構造。山西組底界附近地層正是夾在較穩定的三砂和三灰之間的理想滑面，形成FH1滑動斷層；三灰之下沒有穩定的地質體，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），滑動斷層的產生使井田西南部所有鉆孔標志層間距明顯比區域要小。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域規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。

本區礦井高產、高效生產對構造條件、煤層賦存條件要求更高，后期進行過常規三維地震勘探，并對資料進行了精細解釋，對區內落差大于等于5m 的斷層進行了解釋。但是實際生產揭露與三維地震勘探及解釋成果相比，煤層賦存和構造位置及產狀差別比較大，無法滿足采區、工作面設計的要求，以下是采用高精度三維技術解決煤礦采區復雜小構造的應用實例。

4 高精度三維與常規三維地震對比

4.1 數據采集對比

與常規三維相比，高精度（高密度）三維數據采集觀測系統具有以下特點及優點：

（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，以確保小構造的解釋精度。

（3）減少滾動檢波線條數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了小面元、高覆蓋次數、寬方位角采集，較常規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合靜校正、保幅噪音壓制、振幅補償、拓頻、高精度成像等關鍵處理技術，獲得時間剖面較常規三維剖面信噪比、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點：

（1）資料解釋采用了四家數據體進行綜合對比解釋，提高了對構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，提高了對小斷層的控制程度。

5 結論

（1）本次高精度三維地震勘探設計目的明確，觀測系統選擇合理。采用16 線10 炮制觀測系統，試驗工作充分，數據采集方法及采集參數正確，施工要求嚴格，技術措施得當，激發井深為17m，激發藥量為3.0kg。采用先進的428XL 數字地震儀接收，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%，各項指標均符合規范要求。

（2）在施工現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，發現問題及時調整，指導了野外生產。資料處理流程、參數選擇較恰當，處理工作認真精細，效果良好。時間剖面信噪比、分辨率高，各種地質現象反映清晰，Ⅰ類剖面面積1.63km2，占81.5%。Ⅱ類剖面面積0.37km2，占18.5%，高質量的時間剖面為解釋工作創造十分有利條件。

（3）本區測量采用儀器先進，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）查明了區內3煤層中落差≥3m的斷層，全區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，與原構造方案相比基本一致的斷層有7條，修正斷層23條，新發現斷層38條。

（5）查明了3 煤、16 煤、17 煤底板起伏形態及深度，煤系地層主要構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，厚度在209-233m之間，地層較平緩，在1-4°之間。

（7）控制了區內侏羅系底界面及其內部巖漿巖頂、底界面和奧灰頂界面的起伏形態，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成果，較好地完成了所承擔的地質任務。