地震映像法在岩溶探测中的应用.pdf

地震映像法在岩溶探测中的应用 雷宛，李金玺，钟韬，吴有亮，孙红亮 成都理工大学信息工程学院 610059 摘要：本文介绍在岩溶地区复杂地质条件下，应用地震映像法对岩溶进 行勘探的方法和技术。叙述了为提高地震分辨率，获取高质量的地震记 录而采取压制干扰、突出有效波的各种措施，并结合工程实例来说明运 用岩溶的地震波动力学和运动学特征进行资料解释方法。 关键词：地震映像法；岩溶 ； 高分辨率； 最佳偏移距 0 00 引言 我国岩溶分布地区十分广泛，据统计全国碳酸岩分布面积达340多 万平方公里。岩溶发育复杂多变、类型众多、大小不定、形态各异，其 主要表现形态为溶洞、洼地、漏斗、落水洞、竖井、塌陷和暗河等。岩 溶的存在和发育程度，将对岩溶地区产生重大的工程地质影响。由于岩 溶水的侵蚀、地面塌陷、地下水的流失、地表水的枯竭、松散堆积物的 塌陷等工程地质灾害和环境问题，严重危害地面设施建筑物和人民生命 财产的安全，已经成为岩溶地区主要地质灾害。随着我国经济建设的不 断发展，岩溶地区的工程需求越来越多，对岩溶勘察也提出了更高的要 求，而通过物探方法准确探测岩溶的类型、位置、规模是岩溶地区工程 建设的基础和迫切需要。 用物探方法进行岩溶勘探，通常有电阻率法、电磁波法（地质雷达）、 钻孔电视法和层析层像（CT）等，这些方法在直观性、分辨率和可靠性 等方面存在不少缺陷。依据岩溶的弹性力学属性，利用地震勘探探测岩 溶是可行的和有效的。我们采用地震勘探方法之一的地震映像法，利用 岩溶内部的弹性差异，通过实际工区的试验，合理选择采集方式和技术， 分析数据处理的参数和流程，准确确定异常波形的形态特征，在复杂地 1 质条件下查明了地下岩溶的发育情况、分布范围和规模，取得了良好的 勘探效果。 1 11 工区概况及地震地质特性 工区位于岩溶极其发育的碳酸岩类地区，覆盖层为粘土和粉质粘土， 下覆基岩主要为灰岩、泥灰岩、泥质白云岩和泥砂岩等，岩体中构造裂 隙和溶蚀裂隙均较发育，局部较破碎，地下水活动表现十分活跃。工区 岩溶主要为山盆期岩溶发育特征，地表分布较多溶蚀洼地、漏斗、落水 洞，地下分布有数量较多、规模较大的溶洞或塌陷后被碎石等充填的空 洞。 在工区进行的地震地质条件调查表明，工区内具备进行浅层地震勘 探的地球物理条件： a)第四系覆盖层中的粘土、粉质粘土与基岩之间有明显的波阻抗差异和 波速差异，可形成反射界面； b)溶洞里空气或充填物与围岩有明显的波阻抗差异和波速差异，可形成 反射或绕射特征。 表1 工区岩土介质纵波速度参数表 岩土介质 纵波（v ）速度(m/s) p 覆盖层（粘土、粉质粘土） 400～800 岩溶发育区 1500～4500 （泥）灰岩（完整） ≥4500 白云岩（完整） 3500～4000 根据地震波场理论研究及试验资料表明，各种类型的岩溶在地震剖面 上有不同的表现特征。例如，灰岩内封闭型溶洞的地震波场特征表明为 绕射波双曲线，双曲线极小点与溶洞的顶部对应，绕射波的分布范围大 于溶洞直径。当溶洞水平方向上有一定长度或宽度时，形成的绕射波或 短界面反射波，经过偏移归位后成为绕射点的短反射，其振幅较强。因 此，利用反射波的强度、频谱、相位、波长和反射波的传播时间、空间 2 位置，能够有效地推断地下岩溶地质灾害体的赋存位置和形态。 2 22 方法原理 地震映像法是反射波法中采集有效波的最佳偏移距技术的一种特 例，其工作