金屬礦勘探中的地震勘探成像方法技術(shù)的應(yīng)用分析

白旭暉　呂穎霞

摘 要： 社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的巨大資源消耗造成淺層賣場(chǎng)的礦產(chǎn)資源已經(jīng)越來(lái)越少。尋找盲礦和深部隱伏礦產(chǎn)成了探礦的主要方向。這給礦產(chǎn)勘探技術(shù)提出了更高的新的要求，以往金屬探礦采用的重力勘探、激發(fā)極化法、電磁法等傳統(tǒng)地球物理勘探法難以滿足技術(shù)要求越來(lái)越高的金屬款產(chǎn)勘探需求，這在與礦產(chǎn)深部構(gòu)造相關(guān)的問題上更是明顯。因此，分辨率高、探測(cè)深度大的地震勘探技術(shù)成為了新的替代技術(shù)。受到了人們的廣泛重視。

關(guān)鍵詞： 地震勘探； 金屬礦勘探； 地震成像方法技術(shù)

資源消耗量的不斷增加造成了在礦產(chǎn)資源開發(fā)中尋找盲礦和深部隱伏礦產(chǎn)成了探礦的主要方向。這給礦產(chǎn)勘探技術(shù)提出了新的更高的要求。為了適應(yīng)新的找礦方向，從石油地震勘探技術(shù)上發(fā)展來(lái)的金屬礦地震探測(cè)技術(shù)，在其發(fā)展過程中雖然在理論和實(shí)踐兩個(gè)方面都取得了一定成果。但是，金屬礦地震探測(cè)技術(shù)在復(fù)雜的勘探環(huán)境下要想實(shí)現(xiàn)完全成熟和實(shí)用化仍然面臨許多亟待解決的問題。為了有效解決這些問題，就必須要開發(fā)新的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)解釋技術(shù)。近些年來(lái)，金屬礦地震技術(shù)有了一些重大的發(fā)展，形成了反射波法以及地震層析成像法等方法技術(shù)。在國(guó)外金屬探礦中，這些方法已經(jīng)被廣泛使用，但在我國(guó)，這些方法的實(shí)際運(yùn)用還不多，在目前我國(guó)金屬礦產(chǎn)資源勘探向深部礦產(chǎn)勘測(cè)方向轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)下，這些方法的應(yīng)用具有較為廣闊的發(fā)展空間。

1. 兩種成像方法技術(shù)

1.1 反射波成像方法及其處理技術(shù)

目前，在處理技術(shù)成熟度方面，反射波地震勘探及其數(shù)據(jù)處理方法相對(duì)而言已經(jīng)形成了一套成熟的技術(shù)。多數(shù)地震勘探區(qū)的地表起伏都較大，地表層軟土、巖石以及基巖裸露，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變，巖層的產(chǎn)狀變化很大，造成橫向連續(xù)性較差。而在中淺層，由于礦體形狀不規(guī)則、圍巖介質(zhì)不均勻以及穩(wěn)定和變化平緩的地層界面少有發(fā)育等的原因，采用地震探測(cè)時(shí)，所得地震波場(chǎng)復(fù)雜、品質(zhì)較低。因此，需要對(duì)波場(chǎng)資料進(jìn)行必要的修改、補(bǔ)充以及篩選。這種處理流程通常如下表所示：

1.2 速度層析成像及其反演

地震波旅行時(shí)層析成像是利用地震記錄中的走時(shí)信息重建巖體中波速分布情況的一種方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，地震波速和巖土性質(zhì)二者之間的相關(guān)性具有較高的穩(wěn)定性，與此同時(shí)，在旅行時(shí)的地震波比之于振幅和波形信息具有走時(shí)規(guī)律性強(qiáng)、信噪比以及分辨率高等特點(diǎn)，利用地震波走時(shí)的這些特點(diǎn)進(jìn)行波速層析成像相對(duì)其它成像技術(shù)更為簡(jiǎn)單和直觀。正是因?yàn)樵摲椒ň哂衅渌椒ú荒鼙葦M的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，所以近些年來(lái)得到了較快的發(fā)展，是采用層析成像技術(shù)研究巖土介質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí)一種比較成熟的技術(shù)。其基本流程如下圖2所示：

2. 實(shí)際應(yīng)用分析—某礦區(qū)實(shí)際勘探數(shù)據(jù)的分析

2.1 反射波成像處理

首先是靜校正。靜校正主要采取折射和剩余靜校正兩種方法。以某礦區(qū)的實(shí)際地質(zhì)狀況為例，以200m標(biāo)高為基準(zhǔn)面，5000m/s為回填速度，采用折射校正進(jìn)行處理前后，結(jié)果如圖四所示：

根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)分析，地表起伏和低降速帶變化引起的初至波起伏變化已經(jīng)被消除，反射波的形態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài)，有較好的連續(xù)性。

其次，剩余靜校正與疊加成像處理。為確保在處理過程中反射波的振幅相對(duì)關(guān)系的保持，在處理技術(shù)的選擇上，通常采用的是振幅補(bǔ)償、保持振幅疊加、以及激發(fā)與接收條件的歸一化處理等技術(shù)。下圖五是在實(shí)踐中某金屬礦區(qū)采取保幅疊加處理技術(shù)獲得的剖面結(jié)果。

2.2 解釋與分析

首先，淺層構(gòu)造和巖體。根據(jù)礦區(qū)勘測(cè)的實(shí)際數(shù)速度層析和參數(shù)反演數(shù)據(jù)據(jù)分析，當(dāng)整體變化速度在2000～5500m/s范圍，密度變化在2.534～2.578g每立方厘米范圍，電阻率在1.4～3.2Ω·km范圍內(nèi)時(shí)，反演剖面的深度可以達(dá)到600m以上。在礦區(qū)勘探的1030～1090樁號(hào)段，速度表現(xiàn)為整體中低速，電阻率和密度呈現(xiàn)出中低值得異常特征變化，對(duì)比地面地質(zhì)調(diào)查資料，這一數(shù)據(jù)被解釋為高山角巖體異常。

其次，深層構(gòu)造和巖體。根據(jù)礦區(qū)勘測(cè)的數(shù)據(jù)得到的反射波反演速度以及參數(shù)剖面可知，在剖面范圍內(nèi)，地層速度變化在44000～8000m/s范圍，密度變化在2.54～2.74g/cm3范圍，電阻變化在2.8～4.8Ω·km范圍時(shí)，反演剖面的深度可以達(dá)到19000m。而在950～1140樁號(hào)段，在縱向深度低于15000m時(shí)，地層整體速度表現(xiàn)為中低速，電阻率和密度表現(xiàn)為中低值的整體異常特征變化。對(duì)比淺層地質(zhì)和反演結(jié)果，這一數(shù)據(jù)表現(xiàn)被解釋為高山角巖體異常。

3. 結(jié)語(yǔ)

在很長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，從實(shí)際效果來(lái)看，金屬礦區(qū)開展的地震勘探工作始終沒有理想的效果。這種效果不理想的原因主要源于兩個(gè)方面：一是地震地質(zhì)條件的原因。具體表現(xiàn)為勘測(cè)所得地震波場(chǎng)受到金屬礦體不規(guī)則性和礦體與圍巖介質(zhì)的不均勻性的雙重因素影響，趨于復(fù)雜而且可分別率和信噪比均較低。一是方法技術(shù)原因，傳統(tǒng)成像技術(shù)覆蓋次數(shù)低，很難滿足對(duì)成果進(jìn)行解釋的需要。因此，筆者個(gè)人認(rèn)為，在進(jìn)行金屬礦區(qū)勘探技術(shù)選擇時(shí)，以地震成像方法技術(shù)為主要內(nèi)容進(jìn)行應(yīng)用研究，在目前金屬探礦趨勢(shì)下顯得有重要的現(xiàn)實(shí)意義和價(jià)值。

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