高 磊, 李洪強(qiáng)

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院， 北京 100037；2.國土資源部 深部探測與地球動力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100037；3.國土資源部 大陸構(gòu)造與動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100037 )

0 引言

靜校正、速度分析、共反射點(diǎn)面元疊加、疊前偏移速度場修正，是深反射地震資料處理的關(guān)鍵技術(shù)，其中靜校正是主要研究地形起伏，地表低速帶的橫向變化對地震波傳播時間的影響，是山地震資料處理的關(guān)鍵[1-2]。靜校正對反射地震資料反續(xù)的處理有重要影響(如：影響地質(zhì)構(gòu)造的精確成像，導(dǎo)致構(gòu)造形態(tài)畸變，高點(diǎn)漂移等問題)[3-4]。以往經(jīng)驗(yàn)表明，沒有一種靜校正方法可以適應(yīng)所有的地區(qū)并且解決好野外靜校正問題，每一種靜校正方法都有其局限性和適用條件。深地震反射剖面跨越多種不同的地質(zhì)構(gòu)造單元，沿測線地震地質(zhì)條件變化大，單一的靜校正方法通常不能很好地解決深反射靜校正問題，需要針對地震地質(zhì)條件，采用多種靜校正方法合理組合，各取所長才，聯(lián)合應(yīng)用，才能有效解決深反射測線 靜校正問題，最終實(shí)現(xiàn)還原地下真實(shí)構(gòu)造形態(tài)，道集合實(shí)現(xiàn)同相疊加的目標(biāo)[5-7]。

1 研究區(qū)概況

興蒙造山帶(Xing'an Mongolian orogenic belt)是中亞造山帶在中國境內(nèi)的部分，是松遼盆地以西和以北的興安嶺及內(nèi)蒙古東部古生代造山帶的總稱，包括加里東和海西等不同時期形成的造山帶，向西與蒙古東部的造山帶可以一一對應(yīng)。該區(qū)是古亞洲構(gòu)造域的重要組成部分，北與蒙古—鄂霍茨克造山帶相鄰，南接中朝地臺，其前身是分隔西伯利亞與中朝兩個古陸的古生代大洋[8-9]。試驗(yàn)區(qū)位于東經(jīng)113°～113°36′，北緯44°～44°48′，隸屬內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟二連浩特市和蘇尼特左旗。工區(qū)地表大致可分為半沙漠化天然草原，低矮山崗，出露條帶狀花崗巖，戈壁。該深地震剖面跨越二連盆地、烏察布拗陷、巴音寶力格隆起、馬尼特凹陷和蘇尼特隆起地區(qū)，該區(qū)表層地震地質(zhì)條件復(fù)雜，巖性變化較大，由北向南分別為華力西期花崗巖，上石炭紀(jì)變質(zhì)粉砂巖和中下奧陶統(tǒng)粉砂巖[10]，給資料的靜校正處理帶來了較大的困難。野外采集參數(shù)為：炮間距250 m，道間距30 m，接收道數(shù)720道，中間放炮，記錄長度為20 s，采樣率為1 ms，覆蓋次數(shù)為72次，滿覆蓋距離為80.55 km。由于排列較長，地表地震地質(zhì)變化大，跨越較多的地質(zhì)構(gòu)造單元，對該區(qū)靜校正工作提出了新的挑戰(zhàn)。

圖1 測線經(jīng)過區(qū)域的淺層速度結(jié)構(gòu)Fig.1 The shallow structure of velocity along the deep seismic line

圖2 單炮記錄處理對比圖Fig.2 Single gun record processing comparison(a)原始單炮；(b)折射靜校正后的單炮；(c)層析靜校正后單炮

2 靜校正

深地震反射測線地形總體起伏不大(400 m)，但在排列范圍內(nèi)起伏變化較大且地表巖性橫向變化較顯著，建立全區(qū)統(tǒng)一的地表模型比較困難。為了解該區(qū)的速度結(jié)構(gòu)，做好靜校正工作，采用非線性的反演的層析技術(shù)獲取該區(qū)的表層速度結(jié)構(gòu)。該方法主要包括兩大步驟：①給定初始模型，進(jìn)行正演，用射線追蹤的方法得到該初始模型的初至波；②用計(jì)算的初至波和實(shí)際拾取的初至波進(jìn)行比較計(jì)算地表模型的修正量，經(jīng)過多次迭代最終得到較精確的近地表模型(圖1)，模型參數(shù)：橫向網(wǎng)格為20 m，縱向網(wǎng)格為10 m，迭代7次，模型橫向85 km，最高點(diǎn)海拔1 300 m，模型底界面為450 m。通過表層速度結(jié)構(gòu)(圖1)，在橫向1 km～ 20 km左右(橫向1網(wǎng)格～1000網(wǎng)格)存在一個比較穩(wěn)定的低速帶界面，低速帶速度由600 m/s躍到1 800 m/s左右，低速帶界面比較明顯。據(jù)以往地質(zhì)資料，該區(qū)域測線剛好處于盆地邊界。而從20 km～88 km表層速度橫向變化劇烈，不存在穩(wěn)定的低速帶界面，這也符合該區(qū)的表層地質(zhì)條件?；谠搮^(qū)的表層速度模型，開展了折射靜校正和層析靜校正的測試，通過測試發(fā)現(xiàn)在測線1 km～20 km，即在盆地區(qū)域，折射靜校正效

圖3 單炮記錄處理對比圖Fig.3 Single gun record processing comparison(a)原始單炮；(b)折射靜校正后的單炮；(c)層析靜校正后單炮

圖4 部分疊加道集合Fig.4 Part of stack gather(a)原始數(shù)據(jù)疊加道集合；(b)組合靜校正后疊加道集

果優(yōu)于層析。通過圖2比較可以發(fā)現(xiàn), 折射靜校正后資料有了較大改善，初至波更加光滑連續(xù)自然。在20 km～80 km區(qū)域?qū)游鲮o校正效果相對優(yōu)于折射效果。圖3可以看出，該區(qū)域?qū)游鲮o校正效果較好，這因?yàn)檎凵潇o校正方法要求計(jì)算范圍內(nèi)必須追蹤同一穩(wěn)定的高速折射層，否則就會產(chǎn)生靜校正誤差和靜校正量不閉合現(xiàn)象，由圖1可知,測線20 km～80 km區(qū)域不存在穩(wěn)定連續(xù)的折射層，這不符合折射靜校正的理論基礎(chǔ)，故折射靜校正在該區(qū)域效果不理想,如圖3,可以看出層析效果在整體上優(yōu)于折射,故提出對該區(qū)域應(yīng)用混合靜校正的思路，即在1 km～20 km應(yīng)用折射校正量，20 km～80 km應(yīng)用層析靜校正量，在兩個區(qū)域重疊部分根據(jù)折射和層析的校正量用最小二乘法擬合靜正量。如圖雖然應(yīng)用混合靜校正量后道集上仍然存在較大的剩余靜校正量,可通過后續(xù)的剩余靜校正工作來解決。

深反射剖面主要位于構(gòu)造負(fù)責(zé)的造山帶，地表起伏和巖性橫向變化大，反射資料的信噪比較低，且全區(qū)沒有相對連續(xù)、穩(wěn)定的高速地層，而且野外靜校正不能有效地解決靜校正問題，存在較大的剩余靜校正量，而常規(guī)的剩余靜校正計(jì)算中通常涉及到相關(guān)運(yùn)算，該算法存在周期性跳躍的問題,即最大靜校正量不能超過半個周期，故常規(guī)的剩余靜校正不能有效地解決深剖面大的剩余靜校正量。圖5(a)為應(yīng)用野外靜校量正后的部分疊加道集，可以發(fā)現(xiàn)，存在比較大的靜校正量問題，圖5(b)為常規(guī)基于模型

圖5 剩余靜校正測試Fig.5 Test of residual static(a)原始疊加道集合；(b)模型迭代剩余靜校正；(c)模擬退火法剩余靜校正

圖6 速度譜圖Fig.6 Velocity spectrun(a)為剩余靜校正前速度譜；(b)為剩余靜校正后的速度譜

迭代剩余靜校正后的疊加道集，相對于圖5(a)，有了一定的改善，解決了部分剩余靜校正量，但仍然不夠徹底，圖5(c)應(yīng)用模擬退火法剩余靜校正量的疊加道集合，相對于圖5(a)和圖5(b)，剖面有了較大的改善，圖6(a)為原始速度譜，圖6(b)為應(yīng)用模擬退火法靜校正量的速度譜，可以看出圖6(b)的速度譜能量團(tuán)更聚焦，速度分辨率更高，拾取可信度更高。由此可得模擬退火法剩余靜校正效果在該區(qū)域遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)的模型迭代剩余靜校正。

3 結(jié)論

采用單一的常規(guī)靜校正方法不能有效地解決研究區(qū)靜校正問題。采用組合靜校正方法解決的靜校正問題，即在深地震反射測線1 km ～ 20 km采用折射靜校正方法，20 km～80 km采用層析靜校正方法 ，重疊區(qū)域的靜校正量通過對折射和層析靜校正量的最小二乘法擬合來求取。對于小的剩余靜校正問題可以通過模擬退火法來求取，克服了常規(guī)方法對資料信噪比和周期跳躍的限制，應(yīng)用聯(lián)合靜校正方法可以較好地解決該區(qū)的靜校正問題，克服單一方法的局限性。