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物探与化探  2021, Vol. 45 Issue (4): 970-980    DOI: 10.11720/wtyht.2021.1122
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地震正演技术在深反射地震剖面探测中的应用
王光文1,2(), 王海燕1,2(), 李洪强3, 李文辉1,2, 庞永香4
1.中国地质科学院 地质研究所岩石圈中心,北京 100037
2.自然资源部 深地动力学重点实验室,北京 100037
3.中国地质科学院,北京 100037
4.中国石油集团测井有限公司 天津分公司,天津 300280
Research and application of seismic forward simulation technology in deep reflection seismic profile detection
WANG Guang-Wen1,2(), WANG Hai-Yan1,2(), LI Hong-Qiang3, LI Wen-Hui1,2, PANG Yong-Xiang4
1. Lithosphere Center,Institute of Geology,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037,China
2. Deep Earth Dynamics Key Lab of Ministry of Natural Resources,Beijing 100037,China
3. Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037,China
4. CNPC Logging Company Limited,Tianjin Branch,Tianjin 300280,China
全文: PDF(13560 KB)   HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

地震波正演模拟技术广泛应用于浅层勘探,此方法可以将地质模型和地震模型有机结合起来,验证和指导地震资料的采集、处理和解释。基于石油反射地震技术发展起来的深反射地震剖面探测技术,经过几十年的发展及应用,已经非常成熟,但到目前为止,地震波正演技术在深反射地震剖面探测中的应用却很少。本文利用跨越四川盆地深反射地震剖面来开展正演研究,通过对比拟合正演模拟数据和实际地震数据的层位到时,不断修正速度、层位等参数,建立最终深度域地质模型,为构造剖面提供较为准确的地壳厚度、莫霍面深度等地层信息。通过深度域地质模型,揭示出扬子板块西北缘新元古代古俯冲的角度约30°,俯冲的深度达到60 km。

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王光文
王海燕
李洪强
李文辉
庞永香
关键词 正演模拟深反射地震地质模型射线追踪莫霍面    
Abstract

Seismic wave forward modeling technology is widely used in shallow exploration.This method can combine geological model and seismic model organically to verify and guide the acquisition,processing and interpretation of seismic data.The deep reflection seismic profile detection technology based on the oil reflection seismic technology has been very mature after decades of development and application.But up to now,the application of seismic wave forward modeling in deep reflection seismic profile is very insufficient.In this paper,the deep reflection seismic profile across Sichuan Basin was used to carry out forward modeling.By comparing and fitting the horizon of forward simulation data and actual seismic data,the parameters such as velocity and horizon were constantly modified,and the final depth domain geological model was established,which provides more accurate stratigraphic information such as crustal thickness and Moho depth for structural profile.Through the geological model in depth domain,it is revealed that the angle of Neoproterozoic paleosubduction in the northwest margin of Yangtze plate was about 30 °,and the depth of subduction reached 60 km.

Key wordsforward modeling    deep reflection seismic    geological model    ray tracing    Moho
收稿日期: 2020-04-02      修回日期: 2021-01-13      出版日期: 2021-08-20
ZTFLH:  P631.4  
基金资助:国家自然科学基金项目(42074115);国家自然科学基金项目(41574094);国家重点研发计划项目(2017YFC0601301)
通讯作者: 王海燕
作者简介: 王光文(1993-),男,博士研究生,主要从事数据处理与解释研究工作。Email: 1175712161@qq.com
引用本文:   
王光文, 王海燕, 李洪强, 李文辉, 庞永香. 地震正演技术在深反射地震剖面探测中的应用[J]. 物探与化探, 2021, 45(4): 970-980.
WANG Guang-Wen, WANG Hai-Yan, LI Hong-Qiang, LI Wen-Hui, PANG Yong-Xiang. Research and application of seismic forward simulation technology in deep reflection seismic profile detection. Geophysical and Geochemical Exploration, 2021, 45(4): 970-980.
链接本文:  
https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2021.1122      或      https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2021/V45/I4/970
Fig.1  深地震反射剖面位置
采集参数 0~210 km段 210~270 km段 270~330 km段
前放增益/dB 12 12 30
野外采样率/ms 2 2 2
记录长度/s 27 30 20
记录道数 840 700 960
道间距/m 40 40 30
最小偏移距/m 20 20 15
最大偏移距/m 16 780 13 980 15 795
覆盖次数 60 50 90
井深/m 25 25、40(大炮) 10~25
药量/kg 20~40
100(大炮)
48
100(大炮)
30
Table 1  跨越四川盆地深反射地震剖面数据采集参数
Fig.2  初始地质模型
厚度/km 速度/(km·s-1)
上地壳 12~16 6.0~6.2
中地壳 6~8 6.3~6.4
下地壳 16~18 6.6~7.2
Table 2  四川盆地地壳厚度—速度[21]
层位 层速度/(km·s-1) 界面最大深度/km
上地壳 第一层 4.30~5.60 12.0
第二层 5.80~6.15 19.2
中地壳 第一层 6.25~6.42 28.0
下地壳 第一层 6.50~6.65 39.8
第二层 6.68~6.90 50.7
Table 3  四川盆地地壳速度结构[22]
测线位置/km 0 120 240 330
第一层速度 4 500 4 300 3 600 3 500
第二层速度 4 700 5 000 4 000 4 100
第三层速度 5 800 6 000 4 600 4 800
第四层速度 6 900 7 000 6 900 6 900
Moho面 测线西北方向: 8 200 测线东南方向: 8 000
Table 4  初始速度模型层位速度
Fig.3  原始单炮频谱分析
Fig.4  子波频谱
a—真实时间;b—振幅谱;c—正交时间;d—相位谱
Fig.5  射线追踪路径
a—自激自收记录;b—共炮点道集记录
Fig.6  共炮点道集记录对比
底图—原始单炮记录;覆盖图—模拟单炮记录;a1、a2—100km处射线追踪模拟单炮记录修正前、后对比;b1、b2—200km处射线追踪模拟单炮记录修正前、后对比;c1、c2—280km处射线追踪模拟单炮记录修正前、后对比;d1、d2—280km处波动方程正演模拟单炮记录修正前、后对比
测线位置 0 km 120 km 240 km 330 km
第一次速度迭代 第一层 4.5 4.3 3.6 3.5
第二层 4.7 5.0 4.0 4.1
第三层 5.8 6.0 4.6 4.8
第四层 6.9 7.0 6.9 6.9
Moho 测线西北方向: 8.0 测线东南方向: 7.8
第二次速度迭代 第一层 4.5 4.6 3.8 3.6
第二层 4.6 5.3 4.2 4.3
第三层 6.0 6.2 4.4 4.5
第四层 7.0 6.8 6.9 7.0
Moho 测线西北方向: 8.2 测线东南方向: 8.0
第三次速度迭代 第一层 4.5 4.3 3.6 3.7
第二层 4.7 5.0 4.0 4.1
第三层 6.0 6.4 4.6 4.8
第四层 6.7 6.8 6.8 6.9
Moho 测线西北方向: 8.2 测线东南方向: 8.0
Table 5  正演模拟层位迭代速度
Fig.7  偏移叠加剖面(据文献[10]修编)
Fig.8  模拟数据与实际剖面数据对比
底图—深反射叠加剖面;覆盖图—自激自收模拟剖面;a1、a2—第一层迭代修正前、后对比;b1、b2—第二层迭代修正前、后对比;c1、c2—第三层迭代修正前、后对比;d1、d2—第四层和第五层迭代修正前、后对比
Fig.9  四川盆地最终地质模型
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