铜陵矿集区地壳结构深地震反射成像*铜陵矿区地壳结构深地震反射成像吕庆田1黄2侯增谦1匡朝阳2吴宣志1 1石大年1(1中国地质科学院矿产资源研究所，北京100037；华东石油局第六物探大队，江苏南京210009)吕庆田1号，黄2号，侯增谦1号，邝朝阳2号，武宣1号，赵金华和石大年1号；2号地球物理勘探平台，中国江苏南京，210009

文摘:认识大陆成矿带的深部结构，建立大陆成矿理论是非常重要的。深地震反射技术是探测和研究大陆地壳结构的主要方法。摘要:系统介绍了铜陵矿集区深层地震反射的数据采集、处理流程和参数选择，并对提高数据采集质量的关键问题进行了探讨，为今后在复杂地区开展类似工作提供参考。关键词成矿带矿集区深地震反射成像地壳结构板块构造成矿理论的建立，很大程度上是由于对洋壳俯冲和海沟、岛弧、盆系深部结构的认识。同样，大陆成矿理论的研究和建立必须首先了解大陆成矿带的深部结构和动力学演化过程。欧亚大陆由若干微陆块组成，主要微陆块的拼贴是随着华北地块(NCB)和华南地块(SCB)的碰撞而完成的(Klimetz，1983；McElhinny等人，1981年).自三叠纪NCB和SCB碰撞以来(Sengor，1985；薛塔尔。,1987;利塔尔。，1989)，中国大陆开始了广泛而强烈的陆内变形，从而拉开了中生代大规模成矿的序幕。长江中下游成矿带是中生代陆内成矿的典范。印支晚期以来，该区经历了强烈的陆-陆碰撞造山和陆内变形构造活动，强烈的壳幔相互作用导致了区域断裂网络系统的形成和多种岩浆的侵位，形成了多种成矿系统(翟玉生等，1992)，在相应的构造位置形成了铜、铁、硫、金矿的大规模富集，形成了鄂东、九瑞和安庆-桂桂地区。长期的调查研究在认识深部构造对成矿的制约方面取得了很大进展。已注意到深部构造-岩浆作用对成矿带的形成具有强烈的控制作用，不同深度的构造-岩浆房-网格状-环状的“三层结构”是控制区内不同岩浆岩系及相关矿床集中分布的主要因素(吴延昌等，1999；常等，1991)。然而，要建立完善的陆内成矿理论，就必须进一步探索和解剖矿集区或成矿系统的深部精细结构，从而对矿集区或成矿系统的特征(即成矿源-运-储特征)有深刻的认识。在国土资源部的支持下，选择了长江中下游成矿带的铜陵矿集区，开展了地壳深部结构及成矿过程研究，实施了穿越矿集区的深地震反射剖面(图1)。主要目的是:①揭示铜陵矿集区的地壳精细结构；②探索深部岩体的形态及其与地表岩体的关系；③探索地壳结构对岩浆-热液成矿系统的制约。本文重点介绍了深层地震反射剖面的野外数据采集和数据处理，为今后类似工作提供了参考经验，最后介绍了取得的初步成果。1.深反射地震数据采集1.1大地测量工作大地测量工作是地震勘探的基础，其精度直接影响反射地震剖面结果的精度和解释效果。本次大地测量根据地震剖面位置和GPS选点要求，布设10个GPS控制点，按照复测边的连接方式形成控制网。静态模式同步观测采用美国ASHTECH-XII GPS接收机，GPS控制网平差采用IGGG平差软件计算，基线采用GPPS软件计算。结果整个网点最大中位误差为0.035m，完全满足施工技术要求。测线采用红外测距仪和测量绳，尽量采用直线施工。复杂地段采用折线或曲线测线施工，但测线转弯方位角一般小于30°，在拐点处设置运行点和检测点。地面测线总长60.90km。

图1铜陵矿集区地质示意图及地震测线位置1.2数据采集参数野外深地震反射数据采集由华东石油局南京第六物探大队于2001年3、4月完成。地震仪为法国生产的SN388 24位数字地震仪。由于矿集区地表地震地质条件复杂，为保证数据采集质量，正式施工前在不同地震地质条件的剖面进行了一系列采集试验，包括仪器因素、井深、药量、钻井方式、炮检距、干扰波调查、低速带调查等。最终采集参数如下:(1)观测系统:探测点距离:40m；接收通道数:360 ~ 478(终点或中间激发)；最小偏移量为0 ~ 200m；最大炮检距为19080米；；重叠次数:15 ~ 42次。(2)仪器因素:使用的仪器:SN388数字地震仪；采样间隔:1ms；记录格式:SEG-D；记录长度:16s；记录密度:37871bpi；低截止频率:宽块；高截止频率:128；放大器增益:24db。(3)激发和接收因素:炮间距400米(矿化集中区200米)；用量3 ~ 42公斤(加密小炮3 ~ 9公斤)；检波器主频:12Hz；检测器组合:12个检测器的线性组合。1.3现场质量监控与分析为保证现场数据采集的质量，在数据采集过程中，实施现场质量监控，采用MicroMAX质量监控系统对当天的数据进行处理，以指导第二天的施工。监测流程如下:资料整理-单炮显示-定义观测系统-去道-去噪-切割-滤波-真振幅恢复-速度分析-动态对比-叠加-显示。图2显示了现场质量监控的概况。*本研究由国土资源部科技专项研究计划资助。第一作者简介吕庆田，男，1964年出生，研究员，主要从事深部地球物理与矿产勘查技术方法研究。【接下来】与石油地震相比，在结晶岩地区进行深地震反射理论上有一定的难度:①信号能量弱(反射传播距离长，结晶岩内部反射系数小)；②静校正范围大(排列长，表层速度变化大)；③CMP叠加效果差(缺乏深层速度和横向变化信息)；④数据信噪比低(工业文化干扰大)。因此，有必要对现场数据质量进行监控。通过野外数据采集过程，我们认识到影响数据采集质量的主要因素是井深。一般情况下，药柱顶部离地面至少应在4m以上，这样激发的地震波能量才能有效向下传播。在钻井困难的地方，一般要用3 ~ 4口组合井才能得到好的信噪比。2.由于客观条件的影响，深反射地震资料的处理在原始资料中存在以下不足:①部分炮点和探测点受地表障碍物(工厂、铁路、输水管道、输气管道)的影响，位置变化较大；②由于地表地质条件变化较大，激发和接收因素多变，导致原始记录的能量和频率差异较大；③部分地区原始资料噪声背景大，信噪比低，主要表现为:异常道多，能量不均匀，外界干扰严重；④深部地质条件复杂，折射波和绕射波发育。以上缺点要求数据处理必须精细，处理的重点应该放在提高信噪比上。因此，采用LMO技术检查和校正炮点和检波器点的坐标。严格杜绝异常炮和隧道；精细分析速度，加强去噪。在此基础上，进行真振幅恢复处理，采用地表一致性处理和近地表模型校正，解决地表岩性差异问题，消除与反射系数无关的因素引起的反射波振幅变化。数据处理主要通过PROMAX交互处理系统在SUN工作站上完成。处理流程包括:真振幅恢复、初至切割、表层一致性、伪阵列滤波、F-K去噪、速度分析、NMO、静校正、叠加、叠后二次去噪(F-K去噪)等。)和迁移。

图2点201-650处的现场质量监测剖面图

主要处理方法及参数选择:叠加均方根速度球面扩散补偿进行真振幅恢复；高程基准面海拔200m，替换速度提取自低减速带的测量数据。采样率为4ms，处理长度为0 ~ 16s；带通滤波:3，8；60、64赫兹；F-K去噪:F=5，ny = 10剩余静校正:–20 ~+20 ms；叠加法:逆功率叠加。3.对初步结果进行分析处理，初步认识铜陵矿集区深部结构为:(1)叠加剖面北部下地壳呈现近水平的“层状”强反射特征，可能是地壳强烈剪切的结果，推测与长江中下游裂谷强烈伸展有关。南部的下地壳显示中等强度反射，代表扬子克拉通的下地壳。克拉通与前陆的深边界位于丁桥-戴家汇断裂之下。铜陵隆起位于两类反射特征不同的地壳之间的过渡带，下地壳缺乏反射，可能是混合岩化作用造成的，使物质趋于均匀。(2)铜陵隆起上地壳出现复杂的弧形反射，推测为褶皱、逆冲和侵入构造，表明上地壳强烈挤压变形。在上地壳的弧形反射下，有一个反射透明区，表明巨型基岩的存在。倾角相反的上、下地壳之间的(5s，TWT)反射表明上、下地壳之间存在拆离。拆离面为岩浆侵入和聚集创造了空的条件，导致矿集区下方形成巨型岩基和岩浆-热液流体储层，从而为成矿创造了物质条件。(3)扬子克拉通具有清晰的莫霍面反射，是典型的克拉通地壳反射。铜陵隆起下没有莫霍面反射，可能是岩浆侵入造成的。但北段莫霍面反射下有反射，可以解释为近期岩浆活动的痕迹。莫霍面在短距离(60公里)内的巨大变化表明了构造岩浆作用的复杂性。(4)宣南凹陷和繁昌火山盆地不对称的半地堑式反射几何特征表明，自晚三叠世以来，区域变形以单边拉伸(扬子板块东南向拉伸)为主。感谢本项目参与人员常、裴、曾普生、杨竹森、、、孟一峰等。本文是国土资源部专题研究项目“大型矿集区深部精细构造与含矿信息”研究内容的一部分。在项目实施过程中，得到了部科技司黄、崔岩副司长、高平司长等领导的支持和关心。刘士毅、肖清辉、刘福田、蒋梅、吴宣智、高锐多次参与研究方案的讨论并给予具体指导。华东石油局第六物探大队四队完成野外数据采集。高锐、李秋生和曾普生博士指导并参与了现场数据收集。在此，向上述所有人表示衷心的感谢。沈文仙长银佛，刘向培，吴延昌。1991.长江中下游铁铜成矿带。北京:地质出版社。1 ~ 379.吴彦昌，曹芬阳，常阴佛。1999.安徽沿江成矿系统深部构造-岩浆控制初探。地球科学前沿，6 (2): 285 ~ 296。翟宇等人。1992.长江中下游铁、铜(金)成矿规律。北京:地质出版社。1 ~ 235.许克杰，王继林，周丹，等1987。中国秦岭的构造演化。Eclogae。乔治·海尔韦。, 80: 735~752.克利梅茨议员。1983.对中国东部中生代板块构造演化的思考。大地构造学，2: 139~166。李树国，哈特斯尔，郑树国，等1989。华北地块和华南地块碰撞的时间-Sm-Nd同位素年龄证据。科学在中国，32:1393~1400。马希尼等，1981。二叠纪亚洲的分裂。自然，293: 212~216。Seng & ouml皇家艺术学院1985年。东亚构造拼贴画。自然，318: 16~17。