關(guān)繼榮，王佐強(qiáng)，吳 波

(安徽省煤田地質(zhì)局物探測(cè)量隊(duì)，安徽宿州234000)

三維地震資料具有數(shù)據(jù)量大，信息豐富，空間分辨率高等特點(diǎn)。以山西某礦為例，在處理中采用了層析靜校正、疊前時(shí)間偏移等技術(shù)，并針對(duì)陷落柱等地質(zhì)異常體進(jìn)行目標(biāo)處理。在解釋中利用計(jì)算機(jī)提取多種參數(shù)屬性信息，對(duì)陷落柱等進(jìn)行多角度、多方法且有針對(duì)性識(shí)別分析技術(shù)，取得的解釋成果在礦井巷道揭露中得到了很好的驗(yàn)證。

1 構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波技術(shù)

在構(gòu)造復(fù)雜，斷層、陷落柱等構(gòu)造發(fā)育的情況下，采用構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波技術(shù)對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，來(lái)進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的信噪比。其實(shí)質(zhì)是針對(duì)平行于地震同相軸信息的一種平滑操作，這種平滑操作不超出地震反射波的終止形式（斷層、陷落柱），其目的是沿著地震反射界面的傾向和走向，利用有效濾波方法去噪、增加同相軸的連續(xù)性，提到同相軸終止處（陷落柱、斷層）的側(cè)向分辨率，從對(duì)比圖1右圖中可以清晰判斷出斷陷端點(diǎn)位置，從而保存或改善塌陷點(diǎn)或者斷層的尖銳性，有利于陷落柱解釋。

圖1 構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波前（左）后（右）時(shí)間剖面對(duì)比圖

2 多線剖面解釋技術(shù)

多線解釋技術(shù)在地震資料的陷落柱解釋中發(fā)揮了比較好的作用，可以將地震剖面按設(shè)定的時(shí)窗寬度截取，并按照給定的時(shí)間間隔和順序排列在一起，這樣就可以非常方便地對(duì)比、解釋的剖面層位和構(gòu)造，對(duì)于地質(zhì)異常體進(jìn)行多線顯示，有助于分析地質(zhì)特征的橫向變化情況。在多線中可以清晰斷層、陷落柱等異常的空間展布及范圍。

3 相干體屬性

在地層傾角較小時(shí)，基于相鄰道之間的相似的相干算法對(duì)任意多道地震數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，該算法優(yōu)點(diǎn)在于有效信號(hào)大于噪音信號(hào)的平均值時(shí)可以極大地壓制噪聲，在識(shí)別構(gòu)造邊緣上具有較高的水平分辨率和垂直分辨率，主要是來(lái)檢測(cè)斷層、裂縫以及刻劃地質(zhì)體邊界。在遇到地下存在陷落柱或某個(gè)局部地區(qū)地層不連續(xù)變化時(shí)。這種不連續(xù)性表現(xiàn)為通過(guò)相干算法模型計(jì)算出的高反差值，在相干的時(shí)間切片或沿層切片上出現(xiàn)異常區(qū)，這樣便可檢測(cè)出斷層或不連續(xù)變化信息，進(jìn)而識(shí)別斷層和陷落柱等地質(zhì)異常構(gòu)造。地震波橫向連續(xù)性越差，差值越大，可反映出陷落柱等地質(zhì)異常體而引起的突變異常點(diǎn)。從圖2中，可以清晰看出異常體位置、形狀及大小。

4 能量梯度屬性

相干能量梯度屬性是相干數(shù)據(jù)體的振幅變化，這樣有利于突出一些細(xì)小的地質(zhì)特征的變化，從而提高解釋精度。采用了基于特征值的相干算法，使該屬性具有更高的橫向分辨率。在解釋中的應(yīng)用主要是：識(shí)別斷層、裂隙帶、陷落柱邊界等，而相干能量梯度屬性主要能突出細(xì)小地質(zhì)特征。不同方向的能量梯度反映不同方向展布的地質(zhì)構(gòu)造的能力不同，可以分不同方向計(jì)算能量梯度，用于解釋不同方向上的陷落柱等地質(zhì)異常體特征，提高解釋可信度。

5 曲率屬性

曲率是曲面在某點(diǎn)的褶曲程度的度量，首先定義一個(gè)二次曲面：

利用曲面擬合的方法可以求取各個(gè)參數(shù)a、b、c、d、e、f。從而可以求取各種曲率值（主曲率、高斯曲率、最大曲率、最小曲率、平均曲率等），是描述曲線上任意點(diǎn)的彎曲程度，為圓的半徑R的倒數(shù)，大小可以反映弧形的彎曲度，曲率越大越彎曲。對(duì)于陷落柱等，內(nèi)部坍塌而導(dǎo)致的裂隙發(fā)育程度與彎曲程度成正比，曲率的屬性對(duì)于構(gòu)造的形態(tài)的變化非常敏感，一點(diǎn)微小的變化在曲率中也能夠反映出來(lái)，當(dāng)?shù)貙又写嬖跀鄬踊蛘叩刭|(zhì)異常時(shí)，它的構(gòu)造形態(tài)就會(huì)發(fā)生突變，通過(guò)不同曲率值屬性的對(duì)比分析，最大曲率值屬性對(duì)陷落柱等異常反映較清晰。圖3中利用最大曲率屬性相對(duì)于圖2相干體屬性可以清晰查找出面積較小陷落柱。

6 譜分解屬性

圖2 相干體屬性

圖3 最大曲率值

譜分解技術(shù)是通過(guò)短時(shí)窗離散傅里葉變換將地震資料從時(shí)間域轉(zhuǎn)換到頻率域，得到振幅譜及相位譜諧調(diào)數(shù)據(jù)體的一項(xiàng)處理技術(shù)。應(yīng)用譜分解技術(shù)，將目的層段的時(shí)間域地震資料轉(zhuǎn)換成頻率域振幅調(diào)諧體和相位調(diào)諧體。由于陷落柱等異常對(duì)相位的穩(wěn)定性影響比較大，因此可以利用相位調(diào)諧體的切片識(shí)別陷落柱。在應(yīng)用譜分解處理的相位數(shù)據(jù)體及振幅數(shù)據(jù)體中，低頻率切片反映斷距相對(duì)較大的構(gòu)造，而高頻率切片反映斷距相對(duì)較小構(gòu)造，遵循由低頻到高頻，先相位后振幅，與相干體結(jié)合的解釋思路，應(yīng)用中低頻切片解釋主干（相對(duì)較大）構(gòu)造，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用中高頻切片識(shí)別解釋隱蔽性好的陷落柱等地質(zhì)構(gòu)造。從圖4中不同頻率段的切片中可以清晰看出陷落柱等、斷層地質(zhì)異常巷道揭露的位置相吻合。而且直觀地看到陷落柱等異常的大小。

圖4 30Hz、60Hz譜分解屬性切片圖

本文應(yīng)用了構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波、多線、相干及能量相干梯度、譜分解、曲率等技術(shù)，綜合分析對(duì)比，最大限度地識(shí)別小斷層、陷落柱等地質(zhì)現(xiàn)象，大大提高了地震資料解釋對(duì)陷落柱等地質(zhì)異常的可信度。此外，方差體水平切片技術(shù)，地震波分類技術(shù)、最大波峰振幅值、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析等技術(shù)手段也有一定的參考價(jià)值。

7 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)這以上主要幾種地震屬性的原理和效果進(jìn)行介紹，充分挖掘地震資料信息，多屬性、多手段資料解釋技術(shù)是查找斷層、陷落柱等地質(zhì)異常體的一種有效的手段，能夠獲得小尺寸陷落柱的信息。應(yīng)該說(shuō)明的是，陷落柱的地震識(shí)別是一項(xiàng)綜合性技術(shù)，尤其是發(fā)育規(guī)模小，或者與斷層伴生隱蔽性強(qiáng)的巖溶陷落柱的識(shí)別能力，受子波頻率、采樣間隔以及處理手段等多方面影響。