陳海軍，孔繁良，于光明

摘? 要：為揭示阿舍勒礦集區(qū)深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)，提取深部找礦信息，2019年開展了該礦區(qū)二維地震反射采集與攻關(guān)試驗(yàn)。針對復(fù)雜地質(zhì)條件與原始資料品質(zhì)一般，處理中突出了精細(xì)靜校正、多域疊前噪音衰減、多次速度分析、疊后、疊前時間偏移等技術(shù)。實(shí)踐表明，層析靜校正與全局尋優(yōu)剩余靜校正結(jié)合，能解決地形復(fù)雜區(qū)低信噪比資料靜校正問題;采用疊加均方根速度構(gòu)建初始偏移速度場，進(jìn)行疊前深度偏移處理，能實(shí)現(xiàn)共反射點(diǎn)疊加和繞射點(diǎn)的歸位，較好地刻畫深部地層結(jié)構(gòu)、區(qū)域大斷裂、巖漿通道、局部隱伏巖體等，為礦區(qū)深部找礦靶區(qū)優(yōu)選提供了基礎(chǔ)資料。

關(guān)鍵詞：金屬礦，地震勘探;斷層;層析靜校正;疊前深度偏移

多年來，電磁法、激發(fā)極化法和重力勘探等非地震地球物理方法是金屬礦勘探的主要方法，但很難鎖定埋深大于千米的目標(biāo)體，與之相比，地震方法具精度高、探測深度大、分辨率高和探測結(jié)果準(zhǔn)確可靠等特點(diǎn)，如利用反射波地震成像技術(shù)來確定主要地層分界面、斷裂展布和控礦構(gòu)造形態(tài)，從而達(dá)到尋找塊狀硫化物礦體的目的[1]。在地質(zhì)找礦難度日益增大，以尋找盲礦和深部隱伏礦為中心的勘探形勢下，地震方法再次引起人們的重視。

國外開展金屬礦地震技術(shù)研究較早，在加拿大ThomPson鎳礦區(qū)，使用反射地震技術(shù)成功追蹤到了太古代基地之下的含礦層;芬蘭歐蘭坤普進(jìn)行了垂直地震剖面（VSP）和銅-鈷-鋅礦床的散射波地震成像研究，并預(yù)測了深部找礦遠(yuǎn)景區(qū)。從20世紀(jì)90年代開始，國內(nèi)的呂慶田、徐明才、周建勇等人陸續(xù)在廬樅、新疆小熱泉子銅礦、土屋斑巖銅礦、喀拉通克銅鎳礦區(qū)等，開展探測巖體、礦體和控礦構(gòu)造的反射地震試驗(yàn)，取得一定的成效[2-5]。實(shí)踐表明，金屬礦地震適用于圈定控礦構(gòu)造，VSP適用于礦體精細(xì)成像，散射波適用于探測不均勻體。目前，金屬礦地震面臨諸多挑戰(zhàn)，如成礦地質(zhì)條件復(fù)雜，干擾噪聲強(qiáng)，信噪比低，反射波不連續(xù)，波場復(fù)雜等。處理技術(shù)尤為關(guān)鍵，國內(nèi)外多在常規(guī)處理的基礎(chǔ)上，在疊前的信號增強(qiáng)技術(shù)、精細(xì)靜校正、橫傾角分析、疊前偏移等展開探索，較好地解決了礦產(chǎn)勘查中的礦體、地質(zhì)構(gòu)造、巖性填圖、侵入巖和蝕變帶圈定等問題。

本文通過兩條地震剖面的處理，在組合靜校正、聯(lián)合去噪、疊前預(yù)處理、重建深部反射信號、高精度偏移速度建模、疊前深度偏移等方面進(jìn)行嘗試和探討，獲得信噪比、分辨率較高的地震剖面，為拓展深部找礦空間提供了重要基礎(chǔ)依據(jù)。

1? 礦區(qū)地震地質(zhì)條件及處理難點(diǎn)分析

阿舍勒盆地出露地層主要有下泥盆統(tǒng)康布鐵堡組、下泥盆統(tǒng)托克薩雷組、下—中泥盆統(tǒng)阿舍勒組、上泥盆統(tǒng)齊也組、中—上泥盆統(tǒng)阿勒泰組和下石炭統(tǒng)紅山嘴組。盆地及周邊侵入巖十分發(fā)育， 巖性以中酸性、酸性為主，主要有盆地東部的哈巴河巖體和阿舍勒巖體。

阿舍勒1號銅鋅礦床位于阿爾泰地槽褶皺系瓊庫爾-阿巴宮褶皺帶西段之闊勒德能復(fù)向斜南西翼，主要產(chǎn)于該構(gòu)造帶內(nèi)的阿舍勒組第二巖性段中亞段中上部。該礦床與中泥盆世火山活動關(guān)系密切，為火山噴氣沉積，又經(jīng)歷了大規(guī)模構(gòu)造作用及熱液變形變質(zhì)作用改造，具雙層結(jié)構(gòu)和水平、垂直分帶現(xiàn)象，層控特點(diǎn)顯著[6]。

區(qū)內(nèi)瑪爾卡庫里大斷裂為一區(qū)域性深大斷裂，其東部為阿舍勒島弧構(gòu)造區(qū)，西部為哈巴河晚古生代弧前盆地。該斷裂總體為NW向，斷層面傾向NE向，平面呈舒緩的反“S”型斜貫全區(qū)。其余地區(qū)主要發(fā)育NS向、NW向、NE向和近EW向4組次級斷裂[7]。

通過對地震原始資料分析，其特點(diǎn)為：地形起伏大，低速帶橫向變化大，造成單炮記錄地震波形、能量、頻率一致性差、波散化嚴(yán)重，綜合地震地質(zhì)條件極為復(fù)雜。受深大斷裂控制或擠壓，淺層礦體直立或倒轉(zhuǎn)，地震反射成像困難，地震處理難度極大。

金屬礦通常是以巖脈或不規(guī)則形狀賦存于地下，與石油、煤炭等勘探對象大多為層狀的賦存狀態(tài)明顯不同，原始地震波場復(fù)雜、信噪比低、波阻抗差小，有其特殊性。如何識別信號和噪音，最大程度地保留有效波，提高資料信噪比？如何在地下構(gòu)造復(fù)雜、巖漿侵入體分布不規(guī)則、波阻抗差別不大的背景下，獲得相對精確的速度場、提高反射成像等是本次研究的重點(diǎn)。

2? 疊前預(yù)處理技術(shù)研究與應(yīng)用

2.1? 層析靜校正應(yīng)用

層析靜校正是以折射波旅行時間為觀測數(shù)據(jù)，求取介質(zhì)的速度分布，并把地質(zhì)模型劃分成網(wǎng)格單元，避免了層狀速度結(jié)構(gòu)的假設(shè)。采用高度密集單元劃分可描述更為復(fù)雜的速度場，增加初至信息的利用率。利用層析反演建立近地表速度模型，避免因界面不明顯而引起的靜校正誤差[8]。

通過折射靜校正與微測井等綜合對比，認(rèn)為層析靜校正較好地解決了長波長靜校正問題，能有效地識別低幅構(gòu)造，更真實(shí)地反映地下構(gòu)造特點(diǎn)。從圖1，圖2可看出，要想得到理想的近地表速度模型，不僅需要中、遠(yuǎn)道初至信息，也必須利用好小偏移距接收道初至信息。

2.2? 全局尋優(yōu)剩余靜校正技術(shù)

全局尋優(yōu)剩余靜校正技術(shù)是將最大能量法、模擬退火、遺傳算法相結(jié)合，利用模擬退火根據(jù)概率指導(dǎo)進(jìn)行雙向搜索的技術(shù)。它是利用遺傳算法的全局收斂能力和最大能量法局部收斂能力強(qiáng)的特點(diǎn)，構(gòu)成綜合全局快速尋優(yōu)的靜校正方法。

復(fù)雜地表區(qū)地震資料信噪比低，靜校正后仍存在一定剩余靜校正量，傳統(tǒng)的反射波剩余靜校正容易陷入局部極值，出現(xiàn)“周期跳躍”現(xiàn)象。本次處理重點(diǎn)應(yīng)用模擬退火和遺傳算法，進(jìn)行非線性全局尋優(yōu)剩余靜校正，基本解決了低信噪比區(qū)剩余靜校正問題。

2.3? 噪聲衰減技術(shù)

考慮到本區(qū)構(gòu)造復(fù)雜、巖體及周圍地層間特征不清晰，故噪聲衰減應(yīng)慎重。對疊前噪聲衰減，通過多次試驗(yàn)，無法得到較有說服力的效果，最終對疊前噪聲只做去除明顯面波、脈沖及突發(fā)噪聲等衰減，其余噪聲主要靠疊加效應(yīng)或在疊后衰減。最終將面波和脈沖噪聲的衰減作為去噪重點(diǎn)，以不傷害大傾角有效反射波、可能的斷面波及繞射波等為原則，仔細(xì)做好噪聲衰減前后對比分析，確保噪聲衰減的穩(wěn)定性及實(shí)效性，實(shí)際處理效果較為明顯。借鑒前人研究，本次應(yīng)用面波衰減方法有：FX濾波技術(shù)、內(nèi)切濾波法壓制面波（DEGROR）;突發(fā)噪聲衰減方法有：分頻異常振幅衰減（FDNAT）、固定頻率噪聲衰減（MNFNT）等[9]。

2.4? 速度分析方法研究

本區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，且一些區(qū)域具體構(gòu)造并不清楚，加上巖體發(fā)育，使速度場的準(zhǔn)確求取極為困難。鑒于該情況，利用常速掃描獲得粗略的速度結(jié)構(gòu)，再通過多種速度分析技術(shù)綜合，利用疊前去噪技術(shù)增強(qiáng)信號能量，利用超道集方法提高速度譜的信噪比，利用交互速度分析方法提高速度譜解釋精度，利用多屬性綜合分析的手段來控制速度拾取精度，利用逐漸逼近的速度掃描技術(shù)保證多次速度分析的迭代精度，與地質(zhì)剖面相結(jié)合，以判斷疊加效果指導(dǎo)速度場改進(jìn)等效果明顯（圖3）。

3? 地震偏移處理對比

3.1? 疊后時間偏移

地震偏移是采用特定的方法實(shí)現(xiàn)反射界面正確的空間歸位，地震成像包含兩部分內(nèi)容：①確定反射（繞射）點(diǎn)的空間位置;②恢復(fù)其波形和振幅特征。地震偏移方法有很多，不同的偏移處理方法具不同的理論假設(shè)條件[10]。

本次處理中，首先利用疊加數(shù)據(jù)進(jìn)行疊后時間偏移，初步了解工區(qū)構(gòu)造形態(tài)，之后進(jìn)行疊前時間偏移，獲取偏移剖面用于構(gòu)造解釋，CRP道集用于疊前反演。疊后時間偏移采用的是有限差分法波動方程偏移，疊后偏移前后效果對比，陡傾角界面基本歸位（圖4）。

3.2? 疊前時間偏移

疊前時間偏移相對疊前深度偏移而言，對偏移速度場無過高要求，假設(shè)條件少，經(jīng)對常規(guī)法進(jìn)行簡單的改進(jìn)或修正，使其能夠適應(yīng)中等橫向變速的介質(zhì)，更適用于復(fù)雜構(gòu)造。目前應(yīng)用較多的疊前時間偏移技術(shù)是 Kirchhoff疊前時間偏移技術(shù)，其特點(diǎn)是計算效率高，采用向量并行機(jī)和 PC-Cluster 機(jī)群使其計算效率成倍提高，相對疊后時間偏移有較好的保幅性，更適合隨后的屬性分析、AVO/AVA/AVP 反演和其它參數(shù)反演[11]。從圖4，5上可看出，疊前時間偏移效果明顯好于疊后時間偏移剖面。

3.3? 疊前深度偏移

3.3.1? 技術(shù)特點(diǎn)及要求

疊前深度偏移技術(shù)具有以下特點(diǎn)：①先偏移后疊加，不受水平層狀介質(zhì)和自激自收的假設(shè)條件限制;②疊前偏移速度能更真實(shí)反映地下速度變化;③增強(qiáng)了處理構(gòu)造復(fù)雜、速度橫向劇烈變化地震資料的能力[12]。前深度偏移要求疊前道集數(shù)據(jù)有一定的信噪比且無靜校正問題，能夠滿足速度反演的需求。對疊前深度偏移處理，深度-層速度模型的優(yōu)化是核心環(huán)節(jié)。

3.3.2? 均方根速度轉(zhuǎn)換及循環(huán)法建立速度場

速度的分布總是隱含著地下構(gòu)造的展布信息，速度的失真必然導(dǎo)致成像構(gòu)造的畸變。一方面構(gòu)造成像需要速度模型，而速度模型建立又需要多次迭代的構(gòu)造成像來實(shí)現(xiàn)。我們只能在多學(xué)科資料約束下，通過逐次逼近得到相對合理的速度模型[13]。

疊前深度域?qū)铀俣饶Ｐ偷慕⑹且詴r間域偏移速度為初始模型，通過RMS轉(zhuǎn)層速度得到初始層速度，進(jìn)行疊前深度偏移，輸出深度域速度控制點(diǎn)處的CRP道集，進(jìn)行剩余RMS速度調(diào)整;將新的RMS速度再次轉(zhuǎn)換到深度域，得到新的層速度模型;進(jìn)行偏移運(yùn)算，得到新一輪速度控制點(diǎn)道集，經(jīng)若干次層速度迭代使最終的CRP道集同相軸拉平，得到較滿意的層速度模型（圖6）。

3.3.3? 疊前深度偏移效果分析

從上述3種偏移處理效果上看，疊后偏移、疊前時間偏移剖面：反射平滑雜亂、小斷塊特征不明顯、局部出現(xiàn)空白帶。而深度偏移剖面上，反射相對連續(xù)、波組特征明顯，斷點(diǎn)繞射收斂，橫向起伏變化特征突出。說明了復(fù)雜條件下陡傾角地層資料處理中，疊前深度偏移能實(shí)現(xiàn)共反射點(diǎn)的疊加和繞射點(diǎn)的歸位，資料信噪比和分辨率更高。

疊前深度偏移剖面地質(zhì)解釋劃分了瑪爾卡庫里大斷裂（F2）、巖漿通道、局部隱伏巖體或異常區(qū)等，初步推斷了早古生代及前寒武結(jié)晶基底形態(tài)及深度（楊富全，李鳳鳴等通過古老鋯石U-Pb年齡變化研究，暗示了阿爾泰造山帶存在前寒武紀(jì)結(jié)晶基底[14]），基本達(dá)到金屬礦地震反射資料攻關(guān)處理的目的，為深部找礦靶區(qū)優(yōu)選奠定了基礎(chǔ)（圖7，8）。

4? 結(jié)論與建議

（1） 在課題組專家精心指導(dǎo)下，經(jīng)過艱苦探索與鉆研，反復(fù)試驗(yàn)，去偽存真，取得了較好效果，基本完成了子課題骨干地震剖面的處理工作。

（2） 對于信號能量弱、地下構(gòu)造復(fù)雜的金屬礦地震資料，首先要提高疊前地震數(shù)據(jù)的信噪比，重建深部反射信號;采取有針對性的層析靜校正、全局尋優(yōu)剩余靜校正、疊前道集去噪、偏移成像對比等措施;地震成像研究的核心是速度建模和偏移速度分析。

（3） 疊前深度偏移能夠同時實(shí)現(xiàn)共反射點(diǎn)的疊加和繞射點(diǎn)的歸位，提高地震信息的空間分辨率和保真度，結(jié)合石油地震勘探類似地區(qū)的技術(shù)實(shí)踐，深度域成像的地震剖面更具地質(zhì)意義。

（4） 通過該區(qū)地震資料處理實(shí)踐，我們對火山巖、巖體發(fā)育區(qū)地震資料處理有了一定的認(rèn)識。如何綜合應(yīng)用地震、地質(zhì)、鉆井、測井等多種資料建立更合理的速度模型是復(fù)雜構(gòu)造地區(qū)還沒有解決的問題。地質(zhì)解疑方面，采用重磁、地震聯(lián)合約束反演，精細(xì)刻畫構(gòu)造內(nèi)幕還需進(jìn)行探索研究。

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Research on Seismic Data Processing Technology in Metal Mining Areas on Complicated Geological Conditions

Chen Haijun1， Kong Fanliang1，2， Yu Guangming3

（1. Geophysical and Geochemical prospecting group of Xinjiang bureau of geology and mineral resources Exploration and Development， Changji， Xinjiang， 831100， China;2. School of Geophysics and Information Technology， China University of Geosciences （Beijing）， Beijing， 100083， China; 3. Beijing Institute of Multicomponent Seismic Technology， Beijing， 100036， China）

Abstract： In order to reveal the deep geological structure of the Ashele ore concentration area and extract the deep prospecting information， in 2019， two-dimensional seismic acquisition and research experiments were carried out in the mining area. With complex geological conditions and original data， techniques such as meticulous static correction， multi-domain pre-stack noise attenuation， multiple speed analysis， post-stack and pre-stack time migration were highlighted in the processing procedure. Practice has shown that the combination of tomographic static correction and global optimization residual static correction can solve the problem of static correction of low signal-to-noise ratio data in complex terrain; the superimposed root mean square velocity is used to construct the initial migration velocity field and perform pre-stack depth migration processing. It can realize the superposition of common reflection points and the return of diffraction points， and can better describe deep stratigraphic structure， regional large faults， magma passages， local concealed rock masses， etc.， and can provide basic data for the optimization of deep prospecting target areas in the mining area.

Key words： Metal mine; Seismic exploration; Fault; Tomographic static correction; Prestack depth migration.