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深层地震勘探技术在活断层探测中的应用

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深层 地震 勘探 技术 断层 探测 中的 应用
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2012年第3期 薯科毂前沿o,嘲■深层地震勘探技术在活断层探测中的应用牛鹏程(中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院河北涿州072750)【摘要】利用地震反射法振测重庆地区地壳几何姑构特征,探测深度速奠霍面(一42探明地震区的深部发震构造特征厦漶部主要活断层向深部的延伸情况、深战构造藕合关系,为城市建设抗震设计、土地规则利用和防变战竞规划制定提供科学琅据。通过谴项目形成一套深地震层反射数据采集的方法和合适的深地震数据处理技术度深地震数据解释的有效办法。【关键词】深层地震勘撂技术;深层地震数据处理技术;深地震剖面0引言随着全球高技术迅猛发展和城市化进程的加速.城市地震灾害所造成的生命财产损失及对社会安全的冲击日益严重。因此.城市防震减灾已经成为政府部门、国际组织和地球科学机构十分关注的重大课题。利用地震反射法探测重庆地区地壳几何结构特征.以及相关地震区的深部发震构造特征及浅部主要活断层向深部的延伸情况、深浅构造藕合关系.特别是前人提出的“底腹断层”的存在与否.及其与深部构造、浅表断层的关系。探明地下是否存在活动断层,评估其发震危险性和危害性.为城市建设抗震设计、土地规划利用和防灾减灾规划制定提供科学依据。深地震反射是获取活断层地震资料的关键一环.本文分析了深地震反射的各个过程.形成了一套深地震反射采集和处理解释技术力法。1测区概况和深地震反射剖面位置测线位于重庆北部山区.群山连绵起伏海拔标高170,800米,只有个舅0位置车辆可以到选测线.且山谷多为河流或稻田。地表植被发育。测线通过建筑物、城镇、河流、水库、嘉陵江、南天门森林公园、金刀峡风景区等。地震测线从重庆市合川区至长寿区.测线长80线跨华蓥山断裂、观音峡断层背斜带和铜锣峡断层背斜带等。测线与地形走势图见图1。2数据采集方法深地震反射数据采集采用测系统为71800间距30m,炮点距150m,接收道数480道.前放增益30样率2录长度20s。2012只串1检波器。高爆速成型炸药激发。激发深度20发药量30隔5公里根据建筑物地形情况作一十50 据采集试验是确定采集参数的重要一环.通过系统的试验和资料分析.确定了最佳施工参数。2.1井深试验的目的是选择一个良好的激发层位。使在该层位激发能够获得高频率、单一稳定波形及高信噪比的目的层反射渡.因此选择激发层位要考虑三个方面:一要充分考虑潜开声波、面波、低频不规则干扰渡。二是要充分考虑激发层位岩性对反射波的影响.激发层位岩性不同.所形成的反射波的频率、波形和振幅就不同;三是耍考虑成孔经济的合理性.以能获得最佳地质效果而又最经济的孔深为原则。图2为井深15、20、25800800间窗为(160道,220道)分析得到的井深与能量对比图;图3为为井深15、20、25800m§,4)空间窗为(160道.220道)分析得到的井深与信噪北对比图。●_●H}帮阳2井深与靛■关系圈药量试验以提高目的层反射渡频率和原始记录信噪比为原则.药量过大,目的层反射波主频降低.分辨率下降。对高分辨地震勘探不利;药量过小,激发的有效波能量低,原始记录信噪比低,影响地震勘探质量。综合本区条件。在沙泥岩地区对6、10、14、20、26、30、34、50、灰岩地区对40、50、60验发现对于5秒以内地层各种药量都能激发出有效的能量.对深部地层6是30、50、100外灰岩地区的深部能量比沙提岩地区弱。 工卫___厂]i m■圈4萄■与能量美系圈国万方数据科技信息 。科毂前沿0 012年第3期图4为药量10、20、30、柏、50、800间窗为(160道。220道)分析得到的井深与能量对比图。囹5为药量10、20、30、柏、50、1800800间窗为(160道.220道)分析得到的井深与信噪比对比图. ㈣e∞4%∞±“1㈣圈5药■与信嗓比关蒹圈国2.3图6为20单炮记录可以看到.来自地壳内不同深度的反射同相轴非常清楚。3数据处理方法圈6 20规处理和特殊处理。深地震研究的目的不仅是要搞清楚浅层断层的晨布特征及构造变化.而且要求基本搞清楚莫霍面在本区的分布特征,因此。处理中深部反射信息也要最大程度的得以保留并加强。深地震资料处理区别于常规处理主要在以下几个方面。31叠前去噪技术对于面渡干扰,特别是中深层频率,与面波频率重合,因此.不能采用低频滤波的方法去除。在实际资料处理过程中,我们采用自适应面渡衰减的方法来去除面渡干扰。该模块利用面被和反射渡在频率分布特征。空间分布范围能量等方面的差异.检涮出面渡在时间和空间上的分布.然后再确定其频率分布特征.将其进行压镧。图7展示的是各种干扰压制前和压制后的单炮剖面。3.2静校正技术本次地震数据处理过程中的主要问题之一是静校正问题。主要应图7各种于扰压制前(上)和压制后(下)单炮用了无射线层析成像静校正软件。该软件产品的特点是:应用有限差分方法正演模拟地震渡的首波初至.通过多次迭代反演获得近地表速度结构.从而进一步计算静校正量。该方法的优点在于避开了近地表速度横向变化太造成的射线阴影区的问题.使得计算得到的静校正量更加准确。从静校正前后单炮可咀看出(图8 J.应用过无射线层析成像静校正方法的单炮上双曲线明显,剖面上同相轴连续.静校正问题解决得较好.圈8静校正前(上)后(下)单炮记录3 3地表一致性处理技术本次处理中首先采用大步长预测反摺积来晨宽低频频带.保护低频频率。在此基础上.采用地表一致性反褶积技术来清除困地表地震万方数据2012年第3期 科技信息条件的不同及激发条件的不同所引起的炮问或道间能量、频率及相位的不一致性。经过地表一致性加预测反裙积这样一种组合反褶积处理后.不仅提高了资料的分辩率,拓宽了频带,而且压制掉部分线性干扰.提高了同相轴的连续性...◆图9地表一致性反褶积前(上)后(下)的单炮记录3.4速度分析技术针对山地资料资料,单炮信噪比低,速度横纵向变化剧烈.难以准确拾取的特点.处理应用高精度交互速度分析模块来准确求取叠加速度。其原理是(图10):以速度谱拾取的叠加速度为中心线以4%的速度步长递增扫描出25条叠加剖面,再以4%的速度递减同样扫描出25条叠加剖面,以这51条叠加剖面为准进行变速扫描交互速度分析,剖面上反射同相轴能量最强的速度就是所要拾取的叠加速度.图10高精度交互速度分析示意图分析和两轮剩余静校正.3.6叠前时间偏移成像技术常规的叠前偏移模块是建立在水平地表假设基础上的对于山区资料来说.则会造成偏移成像不准或根本不能成像等问题。基于以上原困,本次处理采用基于起伏地表地震数据资料的叠前时间偏移技术(1G),其偏移条件是建立在起伏地表基础上的.通过对本区实际资料的检验,相轴更加聚焦,断层更清楚,断点干脆。4数据解释方法圄11叠前时间偏移剖面对工区地层和构造分布及地质演化历史等地质资料开展综合分析,深八了解工区范围盖层的地层性质.也层时代、地层结构与地层间接触关系、岩性组合特征厦分布范嗣、基底性质等基础资料取得对整个工区地层展布规律的总体认识.并建立起全区的地震层序.收集并分析工区及邻近地区的勘探剖面、钻井资料和地层速度资料,确定盖层标志性地层的反射渡组、波系的动力学和运动学特征.结合地表地质资料的约束,对盖层地层进行追踪和标定。同时.根据前人研究结果和速度资料。确定基底至莫霍面问的蘑要波阻抗间断界面.参考工区的构造运动特征.综合叠加资料、叠后偏移资料和叠前偏移资料,开展剖面对比和地层标定,完成构造解释。构造解释主要是分析地震波场、识别构造单元(特别是断裂构造)、分析深浅部构造特征。在剖面上,断层构造主要以断点绕射披、断面渡、层位错断、地层厚度和产状的显著变化等形式表现出来。解释过程中,我们对偏移剖面和叠加剖面同时进行对比分析,既要洞察同相轴、渡组或渡系的细微特征变化叉要识别一些干扰假像,以便更加准确可靠地进行解释工作。构造解释剖面见图12。3‘5霸鬃;i:::霎省技术核心 图,余静校正技术.其技术核心 …㈣’圜量喜用户选定的时窗内最大限度地获取道时移量,从而得到剩余静校 5结语正量. ’’速度分析与剩余静校正量是循环进行的.布次处理选取两轮速度 活断层人_[地震深部探测.必须采用综合分析手段.选取良好的激发接收条件,获取最佳的原始地震资料。采用特殊的{下转第69页)万方数据科技信息 。科教前沿O 012年第3期过建立后通过生成三角网(即相邻的三个点连成互不重叠的三角形)来计算每一个三棱锥的挖填方量.最后累计得到指定范围内填方和挖方的土方量。的是由坐标数据文件计算.二是依照图上高程点进行计算。第三是依照图上的三角网进行计算。前两种算法包含重新建立三角网的过程.第三种方法则是直接采用图上已有的三角网。(1)根据坐标数据计算:首先用闭合的复合线圈定所要计算土方的区域.然后用鼠标操作“工程应用\据坐标文件”.根据提示在图上选取计算区域“边界线”.导入计算区域的坐标数据.这时会弹出土方计算参数设置对话框.填人“平场标高”和“边界采样间距”按确定即可得到土方计算结果。如果计算区域需要进行边坡的处理.那么还可以在参数设置里面进行“边坡设置”.平场高程高于地面高程则设置为向下放坡,反之,则为向上放坡。在计算结束后,会在操作者指定的位置绘制一个“计算结果表格”。(2)根据图上高程点计算:此方法首先是按数据文件展绘高程点,然后用闭合的复合线圈定所要计算土方的区域.然后用鼠标操作“工程应用据图上高程点”,根据电脑的提示进行后面的操作.操作与“根据坐标数据计算”相同。(3)根据图上的三角网计算:在计算区域先建立成三角网.然后根据地形的实际情况,对既有的三角网进行必要的添加和删除.使结果更接近实际地形.最后用鼠标操作“工程应用\据图上三角网”,根据电脑的提示,输入平场标高,选取计算所需的所有三角形按回车键即得计算结果。(4)两期间土方计算:两期间土方计算指的是对同一区域进行了两期测量.利用两次观测得到的高程数据建模后叠加.计算出该区域两期之中的土方变化情况.此方法比较适合两次观测时该区域都是不规则表面的情况。计算时.首先对计算区域前后两次的地形生成不同的三角网文件.然后用“工程应用\算两期间土方”,根据电脑的提示在“第一期三角网”导入前期的三角网文件.在“第二期三角网”导入后期的三角网文件,按回车键即得计算结果。当然.很多学者还从不同角度提出了一些具体方法。4小结本文在分析土地整治项目中土方量测量特点基础上.对常规土方量计算方法中的断面法、网格法、散点法、等高线法和抛物线法等的进行归纳对比,从计算原理、适用范围等具体方面进行详细的对比分析.总结了其在土地整治项目区平整土方量计算中存在的问题.并提出了基于大大提高工作效率。e【参考文献】[I]杨朝现.人地关系协调视角下的土地整理[D].西南大学,2010,5.[2]李书全.土木工程施工[济大学出版社,2004.[3]张光辉.快速计算土方量的方法[J】.测绘通报,1997(5):23—24.[4]辛孝明,张发峰.大型土方工程横断面面积的计算方法叨.山西水利科技,1998,1:72—76.[5]e.of 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n:].008:5946]钱时勉.三角棱柱体法计算土方量[肃冶金,2003,25(3):49—50.[7]朱成立,张展羽,莫建兵.农田土地平整设计中几个问题的探讨[J】水利水电科技进展,2003.23(6):54—56.[8]黎细波,马向阳,黄宗发.等高线法计算挖填土方叨.大坝与安全,2004,增刊:749]南方测绘用户手册,参考手册『者简介:刘富民(1969~),男,山东沂水人,工程师,主要研究方向为测绘。[责任编辑:王爽](上接第96页)处理模块和处理方法,使浅中深部的反射信息都能最大程度的保留.取得最佳的处理效果。解释工作要对地层和构造分布及地质演化历史等地质资料开展综合分析.综合叠加资料、叠后偏移资料和叠前偏移资料,开展剖面对比和地层标定,完成构造解释。深层地震勘探采集处理和解释技术可以探明地震区的深部发震构造特征及浅部主要活断层向深部的延伸情况、深浅构造藕合关系。为城市建设抗震设计、土地规划利用和防灾减灾规划制定提供科学依据。●窭【参考文献】『1]国家地震局《深部物探成果》编写组.中国地壳上地幔地球物理探测成果『震出版社.1986.[2]胡建平,赵军龙,汪文秉,等三峡重庆库区深部地球物理特征与断裂构造[J】.地球科学与环境学报,2005,27(3):49—54.[3]邓起东,徐锡伟,张先康,q:市活动断裂探测的方法和技术【J]地学前缘,2003,):93—103.作者简介:牛鹏程(1969一),男,1992年毕业于中国矿业大学,高级工程师,一直从事地球物理勘探工作。[责任编辑:王洪泽](上接第99页)第五步:运用不确定性度量的指标进行不确定性评价及可视化的的实现。4结论首先.评价指标直接依赖于图像分类所用的分类器。由于概率矢量从贝叶斯分类方法中得到,基于概率矢量的评价方法只能用于贝叶斯分类器的分类结果。其次,缺乏相对统一的不确定性指标体系。由于评价方法和指标系统直接从分类过程中得到.因此不确定性评价的指标多样而互相没有可比性.而且,即使同样从概率矢量中得出的不确定性指标也多种多样.每个指标的意义不够明确.指标间的相互关系也不明确。因此,发展像元尺度上遥感分类不确定性评价的一般方法和指标体系应该作为当前遥感分类不确定性评价研究的关键。●銎【参考文献】[1]吴健平,杨星卫.遥感数据分类结果的精度分析叨.遥感技术与应用,1995(1):15—24.[2]杜培军.遥感原理与应用徐州:中国矿业大学出版社,2006.[3]李全,王海燕,等.基于最大似然算法的土地覆盖分类精度控制研究叨.005(4):42k')(1984.0721一),女,汉族,辽宁东港人,辽源职业技术学院助讲,学士学位,研究方向测绘与地理信息系统。[责任编辑:常鹏飞]万方数据深层地震勘探技术在活断层探测中的应用作者: 牛鹏程作者单位: 中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院 河北 涿州 072750刊名: 科技信息英文刊名: (期): 2012(3)本文链接:
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