多金属成矿区深地震反射剖面数据处理技术实验研究——以庐枞矿集区为例

针对庐枞多金属矿集区地震资料特点及浅、深多重探测目标,对深地震反射数据进行了处理技术实验研究。在区域长剖面上,为了获得矿集区地壳与上地幔结构的精细图像,解释成矿深部过程,开展了循序渐进的常规处理技术实验和精细处理技术实验。在矿区剖面,为了获得了浅层精细结构,针对变观测系统接收等特点,进一步开展了特殊处理实验。经过区域剖面与矿区剖面的多重处理实验,集成了一套矿集区深地震反射剖面数据处理方法与处理技术流程,为我国进一步的深部探测积累了技术与经验。     

地震调查技术突破南黄海海相中—古生界成像技术瓶颈

南黄海盆地普遍存在的高速屏蔽层导致海相中—古生界地震资料品质差,甚至无反射资料,严重阻碍深部油气勘探进展。历经十多年探索,通过深入的理论计算及模拟、长期的海上试验及多轮处理技术攻关形成的"高富强"地震调查技术突破了南黄海海相中—古生界地震成像瓶颈。"高富强"地震调查技术分为采集和处理两大部分,采集系统以"高覆盖次数、富低频及强能量震源"为主要特色,处理核心技术以获得中—古生界"高信噪比、富低频及强有效反射能量"资料为最终目标。使用该技术在南黄海盆地崂山隆起获得了高品质成像资料,清晰地揭示了海相古生代内部地层结构,最终落实了古生界多个大型圈闭构造和钻探目标,为海域深部油气勘查的战略性发现和突破提供了有效的技术支撑。     

青藏高原莫霍面的研究进展

本文首先简要回顾了莫霍面的发现，介绍其基本性质，然后对青藏高原莫霍面研究的重要进展进行了评述。在区域尺度上，被动源地震(天然地震)方法研究结果勾勒出青藏高原地壳及岩石圈底部的深部构造轮廓。然而受分辨率的限制，天然地震结果给出的地壳及上地幔结构的细节不足。近年来已经用分辨率达到几千米甚至百米级的主动源地震(包括宽角反射与折射地震和深反射地震)方法，揭示出青藏高原地壳及上地幔的精细结构。本文对近30年来深地震探测获得的青藏高原各个地块的莫霍面深度、壳幔结构和上地幔盖层速度等基本数据进行了较系统的分析，并对青藏高原莫霍面研究存在的有关问题进行了讨论。     

塔里木盆地塔中地区鹰山组碳酸盐岩缝洞型储层地震正演模拟研究

以塔里木盆地塔中地区鹰山组碳酸盐岩储层为研究对象,综合应用测井、地震等资料,总结了碳酸盐岩储层的地震相特征,建立了典型的基于井震标定的地质模型,并针对溶洞型、裂缝型及缝洞型储层进行了系统的正演模拟。研究结果表明:研究区碳酸盐岩储层分为"串珠状强反射"、"片状强反射"、"杂乱状弱反射"地震相特征;随着溶洞规模的增大,异常反射波所占的道数明显增多,反射能量增强;当溶洞沿某一方向规则排列时,地震反射异常沿溶洞的排列方向呈现规律变化的异常响应;水平裂缝地震异常反射能量最强,纵向裂缝地震异常反射能量最弱;低角度裂缝地震异常反射同相轴倾斜方向与裂缝倾斜角度相反;高角度裂缝地震异常反射同相轴倾斜方向与裂缝倾斜角度相同;裂缝与溶洞复合时,地震异常反射特征与溶洞型储层反射特征相似;不同类型地震相与正演模拟储层类型的对应关系明显。     

国外深地震反射研究之现状

本文概括地总结和回顾了深地震反射研究成果,并针对存在的一系列问题进行了讨论。许多国家利用深地震反射法来研究大陆地壳和上地幔的内部结构。研究成果表明,大陆地壳和上地幔的反射特征具有显著的差异,这些差异反映了不同的构造单元和状态。     

长江中下游成矿带岩石圈结构与成矿动力学模型——深部探测(SinoProbe)综述

岩石圈结构和深部过程对理解成矿带和大型矿集区的形成十分重要。岩石圈尺度的地球动力学过程将在地壳中留下各种结构的或物质的"痕迹",这些"痕迹"可以通过地球物理的手段去探测。为深入理解长江中下游成矿带形成的深部动力学过程,作者在国家深部探测专项(SinoProbe)和国家自然科学基金重点项目支持下,在长江中下游成矿带开展了综合地球物理探测。方法包括宽频地震、深地震反射、广角反射/折射和大地电磁测深。数据处理和反演结果取得一系列新发现:(1)成矿带上地幔顶部存在低速体,在中心深度300km处有一向SW倾斜的高速体;(2)S波接收函数证实成矿带岩石圈较薄,只有50~70km;横波分裂结果显示,成矿带上地幔各向异性方向和强度与邻区有较大区别,显示平行成矿带(NE-SW向)的上地幔变形和流动;(3)深反射地震揭示成矿带上地壳曾发生强烈挤压变形,以紧闭褶皱、逆冲和推覆为特征;在宁芜火山岩盆地、长江断裂带和郯庐断裂之下出现"鳄鱼嘴"构造,指示上下地壳在挤压变形过程中解耦;深反射地震证实发生过陆内俯冲和叠瓦,并认为是岩石圈增厚和拆沉的主导机制;(4)广角反射和大地电磁反演给出了跨成矿带地壳剖面的速度和电性结构,速度和电阻率分布总体上与构造单元相吻合。本文分析和解释了这些发现的地质意义,并结合近年在长江中下游地区的地球化学研究进展,提出了成矿带地球动力学模型。该模型认为:中、晚侏罗世陆内俯冲、岩石圈拆沉、幔源岩浆底侵和MASH过程造就了长江中下游世界级成矿带的形成。     

由粘弹性估算和深部地震研究结果看下部地壳的结构及进展

对于陆壳和洋壳的粘弹性(η)的估算是根据下列途径进行的:实验室中各种蠕变和破碎实验;地震波边界条件;反射研究的地震速度和深部地震工作中的反射模式。虽然η的绝对值很难获得,但很多迹象表明,深部陆壳总是具有韧性,且取决于它的年代和组分,同时所有洋壳都保持着刚性和流变性,且不易与上地幔区分。     

利用深地震反射剖面开展矿集区深部结构的探测:现状与实例

深地震反射剖面技术以其探测精度高的优势被作为岩石圈精细结构研究的先锋技术,并在全球典型矿集区结构探测中发挥了重要作用.为深入研究青藏高原碰撞造山成矿系统深部结构与成矿过程,本文系统总结了深地震反射技术发展现状,梳理了该技术在加拿大、澳大利亚、中国、俄罗斯、瑞典等全球多个国家的典型矿集区的应用实例,归纳总结了地壳深部结构对矿集区控矿因素的影响,阐述了地壳、上地幔深部结构与深部成矿过程的关系.从全球实例看,深地震反射剖面探测成果为大型矿集区的形成提供了深部线索,反射透明区可能是地幔流体向上运移通道,形成矿集区的成矿物质与能量来源,表明地幔物质参与了成矿作用;具有很强反射特征的断裂系统,包括大型断层、滑脱面和剪切带,是成矿流体从下地壳向上迁移的通道;矿集区深地震反射剖面中“亮点”反射可能是火山活动的深部岩浆上涌至中地壳后而形成的残余岩浆囊的反映.揭露精细的矿集区深部结构不但对矿集区构造历史演化的重建具有重要作用,还对未来成矿潜力和前景靶区的确定具有重要指导意义.     

地面地震层析成像和高分辨率地震联合勘探技术

由于金属矿区地质构造的复杂性,地震反射方法在金属矿区的应用效果一般较差.为解决金属矿勘查中的方法技术问题,开展了地面地震层析成像和高分辨率地震联合勘探的方法技术研究.试验研究结果表明,地震层析成像技术不但可弥补反射地震资料在探测浅表层方面的不足,而且还可为反射地震资料的静校正和偏移处理提供有用的速度信息,从而提高反射地震资料的处理效果;该联合勘探技术可解决从地表至数千米深度范围内的地质构造问题.     

川东长兴组生物礁分布地震识别技术研究

通过二维、三维地震剖面,结合长兴组顶部的反射形态和长兴组顶部与底部反射时差等特性,识别出了长兴末期"海槽-前缘斜坡-岩隆-台地"相带,且生物礁主要分布在地震岩隆相带中.针对生物礁储层分布广且体积小,礁岩与围岩物性差异甚大,非均质性强,纵、横向分布不均匀、埋藏较深等特点,利用了以沉积相、地震相研究为基础的储层反演预测思路,以宽方位的3D地震数据为依托的地震属性分析技术,确定了生物礁的形态和分布特征.     

新疆地学断面深地震反射剖面揭示的西昆仑—塔里木结合带岩石圈细结构

横过西昆仑－塔里木结合地带的深地震反射剖面，首次揭露出新疆地学断面南部山盆结合部位地壳与上地幔顶部的精细结构，发现了塔里木岩石圈下部南倾，西昆仑山岩石圈下部北倾的强反射特征，它们相向倾斜，相互交织，构成了塔里木岩石圈挤入到西昆仑北带之下，与青藏高原西北缘岩石圈相碰撞的地震证据。深地震反射剖面还揭示出西昆仑山与塔里木盆地在岩石圈尺度呈“V”型的盆山耦合关系，这种“V”型的耦合关系代表了陆内陆－陆碰撞变形过程的一种样式。     

地球深部壳-幔边界的层束精细结构与物理属性研究

地球深部壳幔边界的介质结构和属性在地球内部圈层结构,特别是岩石圈结构与深层动力过程的研究中占有重要地位。这不仅由于它是地壳与上地幔的分界,而且它与深部物质的分异、调整及其深、浅物质的运移和耦合密切相关。研究结果表明:①通过地震宽角反射和近垂直反射波场效应可分辨其精细结构;②壳幔边界具有高低速相间的薄层、层束状多态结构;③来自壳幔边界复杂结构的地震反射波和宽角反射波具有明显的和各异的波场特征,并具有明显的动力学响应;④壳幔边界是一个主体由榴辉岩组构的化学界面;⑤给出了壳幔边界的广义模式。     

火山发育区通道相类型、特征、成因及对油气的控制作用

为探讨火山岩发育区通道相特征,充分利用三维地震资料、钻井资料和野外露头,研究了通道相的发育规律。结果表明,研究区发育火山通道和热液通道两种通道相。二者均表现为上粗下细的倒锥状,但是在岩相和地震相等方面差别较大。火山通道多为火山岩充填,表现为堆砌充填结构,具有明显的速度异常,反射振幅与围岩差别较大,常伴生较大规模的强振幅溢流相,整体上呈现出"两强夹一弱"的地震反射特征,即顶、底部强反射,中间弱反射;热液通道多为围岩碎屑充填,无速度异常,反射振幅与围岩差别不大,无溢流相伴生,整体上呈现出"一强一弱"的地震反射特征,即底部强反射,上部弱反射。在对2类通道相特征及成因分析的基础上,建立火山岩发育区通道相发育模式:火山通道由岩浆上侵喷发而成,热液通道受控于岩浆侵入引起的围岩液化侵位作用。2类通道相对油气具有不同的控制作用:火山通道为"利盖不利储",热液通道为"利储不利盖"。最后结合通道相的分布特征,指出了研究区有利的勘探区带。该研究成果对火山岩发育区油气勘探具有重要的指导意义。     

深反射地震成像揭示的班公湖 怒江缝合带中段Moho断阶及其大地构造意义

揭示班公湖- 怒江(班怒)缝合带Moho(莫霍面)结构对于认识中特提斯洋壳俯冲和南羌塘坳陷成因具有重要地球动力学意义。基于横跨班怒缝合带的深反射地震数据(88°30′E),本文采用了中长波长静校正、噪声压制、优化叠加和叠前深度偏移(PSDM)等地震处理技术,获得了深度域地震反射偏移剖面、层速度场和高分辨率Moho结构。由深度域剖面显示,班怒缝合带Moho位于地表以下65～80 km,呈不连续北向抬升趋势,指示在拉萨地块与南羌塘地块之间存在岩石圈上地幔断阶,最大阶步可达15 km。综合分析缝合带两侧的Moho形态认为,这些断阶受南侧拉萨地体的岩石圈上地幔以19. 5°北倾俯冲与北侧南羌塘地块的上地壳抬升驱动,可能与深部存在局部熔融相关。班怒缝合带下的Moho结构表明,随着晚侏罗世—早白垩世中特提斯洋闭合,南羌塘地体由边缘海沉积向前陆盆地转换,形成南羌塘坳陷。     

东昆仑造山带中地壳存在古洋壳俯冲的深反射地震证据

INDEPTH Ⅳ深反射地震测线横跨可可西里-巴颜喀拉地块和东昆仑-柴达木地块,为揭示青藏高原东昆仑造山带深部构造提供了直接地球物理证据。针对地表和地下"双复杂"地质构造条件,地震数据处理中通过剩余折射波静校正技术、异常振幅噪声衰减技术和CRS优化叠加技术,获得了较高信噪比的地震反射叠加剖面。INDEPTH Ⅳ深反射地震剖面揭示,在东昆仑造山带岩石圈上、下地壳之间存在不连续的古洋壳反射同相轴,该反射界面应属古特提斯域松潘-甘孜洋壳向北俯冲遗迹,不连续特征反映中生代东昆仑-柴达木地块南缘属于被动大陆边缘碰撞带。利用INDEPTH Ⅳ深反射地震单炮、速度和叠加剖面等成果,综合解译数据,提出东昆仑造山带隆升过程的另一种模式,以助于深化东昆仑造山模式认识。     

榴辉岩的地震波性质：对苏鲁超高压变质带地壳成分和折返机制的探讨

本文总结了榴辉岩的高温高压弹性波速测量结果,并将其应用于苏鲁超高压变质带地震资料的解释。由于榴辉岩具有高密度和高波速,它们和长英质片麻岩、大理岩、石英岩、角闪岩、麻粒岩、蛇纹石化橄榄岩的界面可以产生强反射。如果俯冲的陆壳物质以榴辉岩与围岩互层的形式在上地幔保留下来,就可能在造山带的上地幔产生地震反射。根据CCSD孔区地震剖面所建立的地壳成分模型表明:苏鲁超高压带地壳浅部的高速层可归因于夹在花岗质片麻岩、副片麻岩、角闪岩等岩石中的榴辉岩和超基性岩;中地壳主要由中酸性片麻岩、斜长角闪岩和副片麻岩组成;下地壳以中基性麻粒岩为主。在该超高压变质带现今的深部地壳,榴辉岩含量很少或几乎没有。因此,折返的超高压变质岩是以构造岩片的形式沿一系列剪切带逆冲并覆盖在正常的中下地壳之上,深部榴辉岩的缺乏可能与下地壳拆沉作用无关。     

银川盆地构造发展——深地震反射剖面揭示浅部地质与深部构造的联系

横跨银川盆地北西西向的深地震反射剖面,清晰揭示了银川盆地边界断裂以及整个地壳的结构构造特征,这对研究具活动大陆裂谷性质的银川盆地浅-深构造关系具有重大的意义。贺兰山东麓山前断裂、黄河断裂作为银川盆地的西、东边界断裂,前者为一条缓倾斜、延伸至上、下地壳边界的犁式断裂,而后者则为一条切穿地壳并延伸进入上地幔的深大断裂。根据深地震反射剖面揭示的地壳结构特征,银川盆地浅部结构并非前人认为的"堑中堑"结构,而是表现为由一系列东倾犁式正断层控制的新生代断陷。略微下凹的Moho面几何形态以及厚2~3.2 km的层状强反射带为下地壳最显著的反射特征。Moho面深度与强反射带厚度变化趋势与银川盆地沉积厚度变化趋势几乎一致。本文认为,强反射带的成因可能是由源自地幔的基性岩浆以岩席状的形式底侵进入地壳底部造成的,而这部分形成强反射带的物质可能补偿了因银川盆地断陷而造成的地壳减薄,最终导致银川盆地之下Moho面并未像之前所认为的那样隆起。     

反射槽波探测煤层断层构造的应用研究

在实际煤田地球物理勘探中,常规的地面地震勘探技术无法对煤层中的小断层、陷落柱、夹矸等微幅构造体进行精细的探测。相比于地面地震勘探,槽波地震勘探直接在煤层中激发,能量强,范围大,能够精确探测煤层中的微幅构造体。笔者等针对反射槽波地震数据的特征,给出了一种有效的反射槽波地震数据精细处理技术和流程,通过对频散分析以及槽波包络叠加等关键技术进行试验研究,提高反射槽波地震数据的成像精度,进而更准确地识别煤层中小断层等微幅构造。实际煤田反射槽波的应用试验表明,反射槽波勘探准确识别出煤层中的小断层构造,验证了反射槽波勘探技术的实用性以及本文反射槽波地震数据处理技术的有效性。     

地震相分析在深反射地震勘探资料解释中的应用

作者对INDEPTH项目深所射地震剖面的细致研究发现,在深反射地震剖面上不仅仅强反射同相轴可以反映地壳深部的结构、构造特征,而且其上的地震相特征在上、中、下地壳也有一定的差异.通过将地震相分析引入深反射地震勘探的研究中,可以利用地震相特征的差异对深反射地震剖面进行充分解释,为深部工作中的地壳结构、构造特征研究提供更丰富、可靠的资料基础.      

反射槽波探测煤层断层构造的应用研究

在实际煤田地球物理勘探中,常规的地面地震勘探技术无法对煤层中的小断层、陷落柱、夹矸等微幅构造体进行精细的探测。相比于地面地震勘探,槽波地震勘探直接在煤层中激发,能量强,范围大,能够精确探测煤层中的微幅构造体。笔者等针对反射槽波地震数据的特征,给出了一种有效的反射槽波地震数据精细处理技术和流程,通过对频散分析以及槽波包络叠加等关键技术进行试验研究,提高反射槽波地震数据的成像精度,进而更准确地识别煤层中小断层等微幅构造。实际煤田反射槽波的应用试验表明,反射槽波勘探准确识别出煤层中的小断层构造,验证了反射槽波勘探技术的实用性以及本文反射槽波地震数据处理技术的有效性。