复杂地区综合地球物理勘探方法技术应用

复杂地区综合地球物理勘探方法技术应用

付小虎 李小磊 孙灿

新疆维吾尔自治区煤田地质局综合地质勘查队 新疆乌鲁木齐 830009

摘要：不论采用何种物探手段，均需综合考虑地层物性特征，掌握其局部特征及响应规律，具有一定的局限性。所以，在研究中，必须坚持把地质、环境与地球物理综合起来。当前山地震害资料处理有多种形式，其基础处理模式已不能适应静态标定、去噪、率分析及偏差管理等难题。利用地震灾变、作用力和电法勘探等手段，既能进行地质构造的概略勘察，又能降低工程造价，增加经济效益。

关键词：繁杂地区；地球物理；勘探

1地球物理基础

地质-地层物性及其在空间上的变异，是研究区域地貌形成的基础。采用人工或自然场法，将地球物理场波场或势场法与实际岩层的物性紧密联系起来。湖北-重庆地区各类沉积地层为多期岩浆岩和碎屑岩的堆积体。为深入理解研究区物性特征，以及它们之间的内在联系，本课题组在矿区进行了一系列高精度连续测井资料分析，发现上、下两页在速度、相对密度以及电荷数上均有明显不同。并将其与道路岩石样品的物性特性进行综合分析，得到其物性参数的统一界限值。浅层结构具有高透射率，易于形成反射界面；然而，深部结构的透射比和地震波能量都很低。将各相对密度页所受力的前、后两种力表达式进行了对比，得到了较为清晰的结果。地电性特征显著，不同地质结构的电阻率差别较大，可作为大地电磁测深和EMAP资料反演的基础。地震资料的高低发展趋势有显著差异，但总体趋势趋于一致，是地震资料场、重力场、磁场反演的标准。当浅地层主界面具有大的震害传播系数时，可根据震害反射面特征来描述地层，从而弥补震害中反射面的不足，更好地反映深层目标的地质构造。

2综合地球物理方法的运用

2.1重力勘探

在湖北、重庆、湖南等地，因海拔高度差异大，现场实测的布格异常能够很好地反应地下构造与地貌。这些特点使其在扰动环境下被掩盖，无法真实地反映出该区地下构造的真实形貌。由于地表起伏较大，重力观测站点通常分布在起伏不平的地区，因此，必须利用地表的曲率平坦性，以消除地表起伏对重力观测的影响。另外，针对复杂的地面地质情况，分别修改了内区、近区和远区地形。近区以斜导柱三棱柱体固体模型为基础，远区以斜向发展趋向的拟地形柱为研究对象。在进行数值模拟时，需要选择合适的网格距和地形校正半径。在对地层相对密度参数进行统计与分析的基础上，利用表面砂质粉砂岩冒口段的相对密度（2.64-2.65）×103kg/m，以及2.7×103kg/m3的石灰石立管的相对密度进行了校正。无地形校正的布格重力异常与地形相关，以地形扰动为特征，表现为地表不均一性。经实地修正后，其总体外形基本被消去，其主向为北东向。基底上有大型圆顶形背斜。本论文拟利用延拓差异法，建立一套较为简单的地质构造-相对密度结构模型，并利用已有的勘探成果，以钻孔分层为导向，利用断层反演技术，获取不同相对密度界面的埋置深度，并通过连续、变化趋势、匹配滤波等手段，构建与之相近的邻近地层等效线路层，并利用延拓差值法构建简单的地质结构-密度结构模型；利用已有技术成果，以钻井分级为导向，对已有的地震危险性剖面进行反演，获取不同密度界面下埋深。

2.2电磁法勘探

在实际工程中，由于场地、建筑、历史等多方面的原因，对电磁波进行观测时，不可避免地会受到一些干扰。在电磁勘探中，如何有效地去除基础资料的扰动，避免对地形造成的破坏，一直是电磁勘探中亟待解决的问题。本文介绍了一种新的阻抗计算方法，即：曲线平移法，EMAP法，以及张量阻抗分解法。最近几年，一种新的、可以克服地形起伏影响的磁转换函数向上延伸法，是一种新的静校正方法。另外，二维反演方法既能实现静力改正，又能实现地形修正。

2.3大地电磁（MT）深度

在这一地区进行的深层天然气构造试验中，以全自然磁场为基础的试验方法为主。本论文拟在3km-5km的区域，选取跨越再生带或部分构造单元的大型断面，按0.5×2km和2×10km的布点，对工程建设用地进行全面细致的调查。在此地区，由于复杂的地质环境，MT曲线的骨架丢失现象十分严重，极易导致MT曲线静态资料的失效。针对山地大地电磁数据的差异性，采用单一的静态校正方法难以解决这一难题。在此基础上，分别用张量阻抗分解法、EMAP平移法等方法对各种问题的静校进行了研究。在此基础上，采用二维固体模型正向比值法、二维反演技术等手段开展地形修正，以有效地消除山地地形对成果的影响。在定性分析的基础上，开展2D连续介质逆变方法的深入研究，将其与震害区的构造、地质条件等因素密切联系起来，构建中等规模的原地电性模型，得到地电表达剖面。本论文拟采用频域差分信号解析法，识别出区域内显著电荷的异常区域，并将其与宏观经济响应进行有效分离，进而获得能体现不同类型电荷分层特性的差异图。根据实验结果，我们可以分析出薄膜中的横向电相变特性。大地电磁法（MT）技术的应用效果可以判断区域地电性结构特征，进而探讨其分布规律。从顶部到底部呈现出一种由高-高-低的电荷异常，表明了地质构造发生了改变。然而，由于大地电磁探测中低频段的观测与记录频带较短，导致了大地电磁分辨率的下降，且深部电性结构呈现出块状。

3电磁感应阵型截面

阵列大地电磁剖面勘探模式（EMAP）是从传统大地电磁勘探模式演化而来。EMAP能有效地抑制或避开地表的一些异常导体，并采用连续的集中性点与室内空间滤波等方法。这种方法通过对连续电磁场截面的准确测定，能有效地降低大有序信号和高有序信号的显著差异。EMAP与地震资料的综合表达，对地表、地下地质条件更为复杂的地震勘探应用有一定的局限性。但是，单纯采用力、电数据中的重力场、磁崎等测量手段，因受地形影响较大，无法从根本上解决这一难题。EMAP与地震危险性综合表达可得到圈闭累积覆盖结果，虽然反转技术显示的局部构造分布与地质工程区深部存在细微差异，但局部构造形态与屈伸角趋势分析具有相似性。三种评价指标所反映的构造特性都与地质环境分级类似。在浅部碎屑岩发育区，由于大量碎屑岩储集体的存在，使得深部不能得到合理的反射面。在此背景下，可以综合运用力、磁、大地电磁等资料，探索碎屑岩体下的构造特征。

结语

通过本论文的研究，可有效降低勘探成本，缩短勘探周期，为中国南部广大碳酸盐岩区开展综合勘探提供一条有效的途径和方法；通过对复杂地质构造特征的研究，实现低成本、高效率的勘探，实现综合物探与地震勘探的互补，获得较好的结果。

参考文献

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