本發(fā)明涉及煤田水文地質(zhì)與地球物理領(lǐng)域，具體涉及一種城區(qū)含煤構(gòu)造地球物理預(yù)測(cè)方法與裝置。

背景技術(shù)：

我國很多城市地下分布著煤炭資源古煤礦采空區(qū)、等地下目標(biāo)體，準(zhǔn)確定位難度較大。地球物理方法是一種普遍采用的方法，但是由于城區(qū)大多電磁干擾大，人口密集、建設(shè)物較多，對(duì)于地球物理方法測(cè)試受到了很多方面的限制，選擇合適的地球物理方法及其組合，進(jìn)行有效探測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城區(qū)地下含煤構(gòu)造十分必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種城區(qū)含煤構(gòu)造地球物理預(yù)測(cè)方法與裝置，對(duì)電磁干擾大，人口密集、建設(shè)物較多的城區(qū)含煤構(gòu)造進(jìn)行有效探測(cè)。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種城區(qū)含煤構(gòu)造地球物理預(yù)測(cè)方法，包括：

在含煤城區(qū)內(nèi)采用重力勘探方法進(jìn)行勘探，獲得含煤構(gòu)造基底灰?guī)r上界面的埋深及起伏特征；

在含煤城區(qū)外采用電磁測(cè)深方法進(jìn)行探測(cè)，獲得電磁視電阻率斷面圖；利用含煤構(gòu)造與圍巖的電性差異，在所述視電阻率斷面圖上對(duì)含煤城區(qū)基底灰?guī)r的產(chǎn)狀特征和基底灰?guī)r的含煤構(gòu)造特征進(jìn)行估計(jì)；

在含煤城區(qū)外采用地震勘探方法進(jìn)行測(cè)量，形成地震剖面，利用含煤構(gòu)造與圍巖的彈性波差異，在所述地震剖面上對(duì)含煤城區(qū)的煤系地層、煤系地層基底灰?guī)r的產(chǎn)狀特征和煤系地層基底灰?guī)r的含煤構(gòu)造特征估計(jì)；

分析獲得的三種方法獲得的含煤構(gòu)造的地質(zhì)信息，獲得含煤城區(qū)的含煤結(jié)構(gòu)體的地質(zhì)信息。

優(yōu)選地，獲得含煤構(gòu)造基底灰?guī)r上界面的埋深及起伏特征之后還包括：

根據(jù)所述含煤構(gòu)造基底灰?guī)r上界面的埋深及起伏特征推斷含煤構(gòu)造基底灰?guī)r的斷層結(jié)構(gòu)；

或者，

在所述視電阻率斷面圖上對(duì)含煤城區(qū)基底灰?guī)r的產(chǎn)狀特征和基底灰?guī)r的含煤構(gòu)造特征進(jìn)行估計(jì)之前還包括：

獲得含煤構(gòu)造與圍巖的電性差異的特征。

優(yōu)選地，在所述地震剖面上對(duì)含煤城區(qū)的煤系地層、煤系地層基底灰?guī)r的產(chǎn)狀特征和煤系地層基底灰?guī)r的含煤構(gòu)造特征估計(jì)之前還包括：

獲得含煤構(gòu)造與圍巖的彈性波差異特征。

優(yōu)選地，在含煤城區(qū)內(nèi)采用重力勘探方法進(jìn)行勘探，獲得含煤構(gòu)造基底灰?guī)r上界面的埋深及起伏特征包括：

利用組成地殼的各種巖體、礦體間的密度差異所引起的地表的重力加速度值的變化進(jìn)行地質(zhì)勘探；通過重力測(cè)量?jī)x器找出煤系地層與煤系基底的重力異常，結(jié)合含煤城區(qū)的地質(zhì)資料和物探資料，獲得含煤構(gòu)造基底灰?guī)r上界面的埋深及起伏特征。

優(yōu)選地，在含煤城區(qū)外采用電磁測(cè)深方法進(jìn)行探測(cè)，獲得電磁視電阻率斷面圖；利用含煤構(gòu)造與圍巖的電性差異，在所述視電阻率斷面圖上對(duì)含煤城區(qū)基底灰?guī)r的產(chǎn)狀特征和基底灰?guī)r的含煤構(gòu)造特征進(jìn)行估計(jì)包括：

根據(jù)電磁感應(yīng)原理獲得天然或人工場(chǎng)源在大地中激勵(lì)的電磁場(chǎng)分布，由觀測(cè)到的電磁場(chǎng)值來確定地電斷面；

并根據(jù)觀測(cè)到的電磁場(chǎng)值獲得視電阻率值，再由測(cè)線上每一個(gè)測(cè)點(diǎn)的視電阻率值繪制成視電阻率等值線斷面圖；

視電阻率斷面圖上的數(shù)值大小、深度信息與地下地質(zhì)體的信息有關(guān)，通過鉆孔資料，與剖面上的信息進(jìn)行比對(duì)，得到一個(gè)量化標(biāo)定；

待估測(cè)量位置上的視電阻率通過鉆孔位置的標(biāo)定來確定地下地質(zhì)體的賦存信息；

通過視電阻率圖實(shí)現(xiàn)對(duì)地下巖、礦石的標(biāo)識(shí)和估計(jì)；

根據(jù)預(yù)先獲得的鉆孔資料，獲得含煤構(gòu)造與圍巖的電性差異，

在所述視電阻率斷面圖上對(duì)含煤城區(qū)基底灰?guī)r的產(chǎn)狀特征和基底灰?guī)r的含煤構(gòu)造特征進(jìn)行估計(jì)。

優(yōu)選地，在含煤城區(qū)外采用地震勘探方法進(jìn)行測(cè)量，形成地震剖面，利用含煤構(gòu)造與圍巖的彈性波差異，在所述地震剖面上對(duì)含煤城區(qū)的煤系地層、煤系地層基底灰?guī)r的產(chǎn)狀特征和煤系地層基底灰?guī)r的含煤構(gòu)造特征估計(jì)包括：

在地表激發(fā)地震波，在向地下傳播時(shí)，遇有介質(zhì)性質(zhì)不同的巖層分界面，地震波將發(fā)生反射與折射，在地表或井中用檢波器接收這種地震波；

檢測(cè)到的地震波信號(hào)與震源特性、檢波點(diǎn)的位置、地震波經(jīng)過的地下巖層的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)有關(guān)；

通過對(duì)地震波記錄進(jìn)行處理和解釋，推斷地下巖層的性質(zhì)和形態(tài)；

根據(jù)各條測(cè)線采集到的地震信息，經(jīng)過預(yù)處理、反褶積、靜校正、共中心點(diǎn)疊加中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)得到地震剖面圖；地震剖面圖包含波阻抗信息；

根據(jù)同相軸變化和地質(zhì)鉆孔資料，推測(cè)地下地層的起伏狀態(tài)；

根據(jù)地震剖面以及該地區(qū)的地質(zhì)資料和鉆孔資料，獲得含煤構(gòu)造與圍巖的彈性波差異；

在所述地震剖面上對(duì)含煤城區(qū)的煤系地層、煤系地層基底灰?guī)r的產(chǎn)狀特征和煤系地層基底灰?guī)r的含煤構(gòu)造特征估計(jì)。

優(yōu)選地，分析獲得的三種方法獲得的含煤構(gòu)造的地質(zhì)信息，獲得含煤城區(qū)的含煤結(jié)構(gòu)體的地質(zhì)信息包括：

將含煤城區(qū)外圍的地震和電磁解釋成果向含煤城區(qū)內(nèi)延拓，綜合分析三種方法獲得的城區(qū)含煤構(gòu)造的地質(zhì)信息，獲得含煤城區(qū)的含煤結(jié)構(gòu)體的地質(zhì)信息。

優(yōu)選地，分析獲得的三種方法獲得的含煤構(gòu)造的地質(zhì)信息，獲得含煤城區(qū)的含煤結(jié)構(gòu)體的地質(zhì)信息時(shí)，當(dāng)含煤城區(qū)內(nèi)的三種方法解釋結(jié)果出現(xiàn)不一致時(shí)：

對(duì)煤系地層的預(yù)測(cè)以地震勘探為準(zhǔn)，對(duì)煤系地層基底灰?guī)r的預(yù)測(cè)以重力為準(zhǔn)；

當(dāng)煤層與上下圍巖存在大于或者等于第一預(yù)設(shè)閾值的密度差異，利用地球物理特性，采用地震勘探方法對(duì)煤層的厚度、產(chǎn)狀、埋藏深度其中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)進(jìn)行估計(jì)；

當(dāng)煤層基底是奧陶系灰?guī)r時(shí)，利用電磁法確定城區(qū)外地下煤系地層的起伏情況和埋藏深度；

當(dāng)煤系地層與煤系基底的密度差異大于或者等于第二預(yù)設(shè)閾值的密度差異，采用重力勘探確定城區(qū)內(nèi)地下煤層基底起伏、煤系地層構(gòu)造等地質(zhì)信息；

優(yōu)選地，根據(jù)所述含煤構(gòu)造基底灰?guī)r上界面的埋深及起伏特征推斷含煤構(gòu)造基底灰?guī)r的斷層結(jié)構(gòu)包括：

根據(jù)煤層與上下圍巖的密度差異，采用地震勘探方法對(duì)煤層的厚度、產(chǎn)狀、埋藏深度中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)進(jìn)行估計(jì)；

利用電磁法確定城區(qū)外地下煤系地層的起伏情況和埋藏深度；采用重力勘探確定城區(qū)內(nèi)地下煤層基底起伏、煤系地層構(gòu)造中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)地質(zhì)信息；

將由城區(qū)外圍地震、電磁法勘探所獲得的煤層及煤層基底埋藏深度、厚度信息向城內(nèi)延拓。對(duì)城區(qū)內(nèi)的地球物理資料進(jìn)行解釋，推斷含煤構(gòu)造基底灰?guī)r的斷層結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種多道瞬變電磁法波場(chǎng)合成裝置，包括：

重力勘探模塊，設(shè)置為在含煤城區(qū)內(nèi)采用重力勘探方法進(jìn)行勘探，獲得含煤構(gòu)造基底灰?guī)r上界面的埋深及起伏特征；

電磁探測(cè)模塊，設(shè)置為在含煤城區(qū)外采用電磁測(cè)深方法進(jìn)行探測(cè)，獲得電磁視電阻率斷面圖；利用含煤構(gòu)造與圍巖的電性差異，在所述視電阻率斷面圖上對(duì)含煤城區(qū)基底灰?guī)r的產(chǎn)狀特征和基底灰?guī)r的含煤構(gòu)造特征進(jìn)行估計(jì)；

地震勘探模塊，設(shè)置為在含煤城區(qū)外采用地震勘探方法進(jìn)行測(cè)量，形成地震剖面，利用含煤構(gòu)造與圍巖的彈性波差異，在所述地震剖面上對(duì)含煤城區(qū)的煤系地層、煤系地層基底灰?guī)r的產(chǎn)狀特征和煤系地層基底灰?guī)r的含煤構(gòu)造特征估計(jì)；

分析模塊，設(shè)置為分析獲得的三種方法獲得的含煤構(gòu)造的地質(zhì)信息，獲得含煤城區(qū)的含煤結(jié)構(gòu)體的地質(zhì)信息。

本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

本發(fā)明的方法和裝置，在電磁干擾大，人口密集、建設(shè)物較多的情況下，能夠?qū)Τ菂^(qū)地下含煤構(gòu)造分步驟進(jìn)行有效探測(cè)，多種探測(cè)成果互相補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)對(duì)城區(qū)地下含煤構(gòu)造有效探測(cè)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的城區(qū)含煤構(gòu)造地球物理預(yù)測(cè)方法方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的城區(qū)含煤構(gòu)造地球物理預(yù)測(cè)方法裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的城區(qū)內(nèi)重力布置圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的電磁頻率測(cè)深原理示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例的城區(qū)外電磁法勘探布置圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例的奧頂界面推斷圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例的聯(lián)絡(luò)線B3地震地質(zhì)剖面圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例的煤層分布及底板等高線圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的發(fā)明目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚明了，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明，需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例和實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種城區(qū)含煤構(gòu)造地球物理預(yù)測(cè)方法，在電磁干擾多、建設(shè)物密集的城區(qū)待估區(qū)，采用重力勘探方法進(jìn)行勘探，獲取含煤構(gòu)造的初步地質(zhì)信息；在電磁干擾相對(duì)較小的城區(qū)外圍，采用電磁測(cè)深方法進(jìn)行探測(cè)，獲得含煤構(gòu)造的進(jìn)一步補(bǔ)充性的地質(zhì)信息；在以上工作基礎(chǔ)上，在城區(qū)外圍采用地震勘探方法進(jìn)行測(cè)量，獲得含煤構(gòu)造的精細(xì)地質(zhì)信息。包括：

S101、在含煤城區(qū)內(nèi)采用重力勘探方法進(jìn)行勘探，獲得含煤構(gòu)造基底灰?guī)r上界面的埋深及起伏特征；

S102、在含煤城區(qū)外采用電磁測(cè)深方法進(jìn)行探測(cè)，獲得電磁視電阻率斷面圖；利用含煤構(gòu)造與圍巖的電性差異，在所述視電阻率斷面圖上對(duì)含煤城區(qū)基底灰?guī)r的產(chǎn)狀特征和基底灰?guī)r的含煤構(gòu)造特征進(jìn)行估計(jì)；

S103、在含煤城區(qū)外采用地震勘探方法進(jìn)行測(cè)量，形成地震剖面，利用含煤構(gòu)造與圍巖的彈性波差異，在所述地震剖面上對(duì)含煤城區(qū)的煤系地層、煤系地層基底灰?guī)r的產(chǎn)狀特征和煤系地層基底灰?guī)r的含煤構(gòu)造特征估計(jì)；

S104、分析獲得的三種方法獲得的含煤構(gòu)造的地質(zhì)信息，獲得含煤城區(qū)的含煤結(jié)構(gòu)體的地質(zhì)信息。

步驟S101采用重力勘探方法獲得含煤城區(qū)含煤構(gòu)造的初步地質(zhì)信息；步驟S102采用電磁測(cè)深方法獲得含煤城區(qū)含煤構(gòu)造的補(bǔ)充性的地質(zhì)信息；步驟S103采用地震勘探方法獲得含煤城區(qū)含煤構(gòu)造的精細(xì)的地質(zhì)信息；對(duì)三種地球物理資料進(jìn)行綜合分析，能夠有效探測(cè)城區(qū)含煤構(gòu)造。

其中，S101獲得含煤構(gòu)造基底灰?guī)r上界面的埋深及起伏特征之后還包括：

根據(jù)所述含煤構(gòu)造基底灰?guī)r上界面的埋深及起伏特征推斷含煤構(gòu)造基底灰?guī)r的斷層結(jié)構(gòu)；

S102在所述視電阻率斷面圖上對(duì)含煤城區(qū)基底灰?guī)r的產(chǎn)狀特征和基底灰?guī)r的含煤構(gòu)造特征進(jìn)行估計(jì)之前還包括：

獲得含煤構(gòu)造與圍巖的電性差異的特征。

在所述地震剖面上對(duì)含煤城區(qū)的煤系地層、煤系地層基底灰?guī)r的產(chǎn)狀特征和煤系地層基底灰?guī)r的含煤構(gòu)造特征估計(jì)之前還包括：

獲得含煤構(gòu)造與圍巖的彈性波差異特征。

S101在含煤城區(qū)內(nèi)采用重力勘探方法進(jìn)行勘探，獲得含煤構(gòu)造基底灰?guī)r上界面的埋深及起伏特征包括：

利用組成地殼的各種巖體、礦體間的密度差異所引起的地表的重力加速度值的變化進(jìn)行地質(zhì)勘探；通過重力測(cè)量?jī)x器找出煤系地層與煤系基底的重力異常，結(jié)合含煤城區(qū)的地質(zhì)資料和物探資料，獲得含煤構(gòu)造基底灰?guī)r上界面的埋深及起伏特征。

S102在含煤城區(qū)外采用電磁測(cè)深方法進(jìn)行探測(cè)，獲得電磁視電阻率斷面圖；利用含煤構(gòu)造與圍巖的電性差異，在所述視電阻率斷面圖上對(duì)含煤城區(qū)基底灰?guī)r的產(chǎn)狀特征和基底灰?guī)r的含煤構(gòu)造特征進(jìn)行估計(jì)包括：

根據(jù)電磁感應(yīng)原理獲得天然或人工場(chǎng)源在大地中激勵(lì)的電磁場(chǎng)分布，由觀測(cè)到的電磁場(chǎng)值來確定地電斷面；

并根據(jù)觀測(cè)到的電磁場(chǎng)值獲得視電阻率值，再由測(cè)線上每一個(gè)測(cè)點(diǎn)的視電阻率值繪制成視電阻率等值線斷面圖；

視電阻率斷面圖上的數(shù)值大小、深度信息與地下地質(zhì)體的信息有關(guān)，通過鉆孔資料，與剖面上的信息進(jìn)行比對(duì)，得到一個(gè)量化標(biāo)定；

待估測(cè)量位置上的視電阻率通過鉆孔位置的標(biāo)定來確定地下地質(zhì)體的賦存信息；

通過視電阻率圖實(shí)現(xiàn)對(duì)地下巖、礦石的標(biāo)識(shí)和估計(jì)；

根據(jù)預(yù)先獲得的鉆孔資料，獲得含煤構(gòu)造與圍巖的電性差異，

在所述視電阻率斷面圖上對(duì)含煤城區(qū)基底灰?guī)r的產(chǎn)狀特征和基底灰?guī)r的含煤構(gòu)造特征進(jìn)行估計(jì)。

S103在含煤城區(qū)外采用地震勘探方法進(jìn)行測(cè)量，形成地震剖面，利用含煤構(gòu)造與圍巖的彈性波差異，在所述地震剖面上對(duì)含煤城區(qū)的煤系地層、煤系地層基底灰?guī)r的產(chǎn)狀特征和煤系地層基底灰?guī)r的含煤構(gòu)造特征估計(jì)包括：

在地表激發(fā)地震波，在向地下傳播時(shí)，遇有介質(zhì)性質(zhì)不同的巖層分界面，地震波將發(fā)生反射與折射，在地表或井中用檢波器接收這種地震波；

檢測(cè)到的地震波信號(hào)與震源特性、檢波點(diǎn)的位置、地震波經(jīng)過的地下巖層的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)有關(guān)；

通過對(duì)地震波記錄進(jìn)行處理和解釋，推斷地下巖層的性質(zhì)和形態(tài)；

根據(jù)各條測(cè)線采集到的地震信息，經(jīng)過預(yù)處理、反褶積、靜校正、共中心點(diǎn)疊加中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)得到地震剖面圖；地震剖面圖包含波阻抗信息；

根據(jù)同相軸變化和地質(zhì)鉆孔資料，推測(cè)地下地層的起伏狀態(tài)；

根據(jù)地震剖面以及該地區(qū)的地質(zhì)資料和鉆孔資料，獲得含煤構(gòu)造與圍巖的彈性波差異；

在所述地震剖面上對(duì)含煤城區(qū)的煤系地層、煤系地層基底灰?guī)r的產(chǎn)狀特征和煤系地層基底灰?guī)r的含煤構(gòu)造特征估計(jì)。

S104分析獲得的三種方法獲得的含煤構(gòu)造的地質(zhì)信息，獲得含煤城區(qū)的含煤結(jié)構(gòu)體的地質(zhì)信息包括：

將含煤城區(qū)外圍的地震和電磁解釋成果向含煤城區(qū)內(nèi)延拓，綜合分析三種方法獲得的城區(qū)含煤構(gòu)造的地質(zhì)信息，獲得含煤城區(qū)的含煤結(jié)構(gòu)體的地質(zhì)信息。

S104分析獲得的三種方法獲得的含煤構(gòu)造的地質(zhì)信息，獲得含煤城區(qū)的含煤結(jié)構(gòu)體的地質(zhì)信息時(shí)，當(dāng)含煤城區(qū)內(nèi)的三種方法解釋結(jié)果出現(xiàn)不一致時(shí)：

對(duì)煤系地層的預(yù)測(cè)以地震勘探為準(zhǔn)，對(duì)煤系地層基底灰?guī)r的預(yù)測(cè)以重力為準(zhǔn)；

當(dāng)煤層與上下圍巖存在大于或者等于第一預(yù)設(shè)閾值的密度差異，利用地球物理特性，采用地震勘探方法對(duì)煤層的厚度、產(chǎn)狀、埋藏深度其中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)進(jìn)行估計(jì)；

當(dāng)煤層基底是奧陶系灰?guī)r時(shí)，利用電磁法確定城區(qū)外地下煤系地層的起伏情況和埋藏深度；

當(dāng)煤系地層與煤系基底的密度差異大于或者等于第二預(yù)設(shè)閾值的密度差異，采用重力勘探確定城區(qū)內(nèi)地下煤層基底起伏、煤系地層構(gòu)造等地質(zhì)信息；

根據(jù)所述含煤構(gòu)造基底灰?guī)r上界面的埋深及起伏特征推斷含煤構(gòu)造基底灰?guī)r的斷層結(jié)構(gòu)包括：

根據(jù)煤層與上下圍巖的密度差異，采用地震勘探方法對(duì)煤層的厚度、產(chǎn)狀、埋藏深度中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)進(jìn)行估計(jì)；

利用電磁法確定城區(qū)外地下煤系地層的起伏情況和埋藏深度；采用重力勘探確定城區(qū)內(nèi)地下煤層基底起伏、煤系地層構(gòu)造中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)地質(zhì)信息；

將由城區(qū)外圍地震、電磁法勘探所獲得的煤層及煤層基底埋藏深度、厚度信息向城內(nèi)延拓。對(duì)城區(qū)內(nèi)的地球物理資料進(jìn)行解釋，推斷含煤構(gòu)造基底灰?guī)r的斷層結(jié)構(gòu)。

如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種多道瞬變電磁法波場(chǎng)合成裝置，包括：

重力勘探模塊，設(shè)置為在含煤城區(qū)內(nèi)采用重力勘探方法進(jìn)行勘探，獲得含煤構(gòu)造基底灰?guī)r上界面的埋深及起伏特征；

電磁探測(cè)模塊，設(shè)置為在含煤城區(qū)外采用電磁測(cè)深方法進(jìn)行探測(cè)，獲得電磁視電阻率斷面圖；利用含煤構(gòu)造與圍巖的電性差異，在所述視電阻率斷面圖上對(duì)含煤城區(qū)基底灰?guī)r的產(chǎn)狀特征和基底灰?guī)r的含煤構(gòu)造特征進(jìn)行估計(jì)；

地震勘探模塊，設(shè)置為在含煤城區(qū)外采用地震勘探方法進(jìn)行測(cè)量，形成地震剖面，利用含煤構(gòu)造與圍巖的彈性波差異，在所述地震剖面上對(duì)含煤城區(qū)的煤系地層、煤系地層基底灰?guī)r的產(chǎn)狀特征和煤系地層基底灰?guī)r的含煤構(gòu)造特征估計(jì)；

分析模塊，設(shè)置為分析獲得的三種方法獲得的含煤構(gòu)造的地質(zhì)信息，獲得含煤城區(qū)的含煤結(jié)構(gòu)體的地質(zhì)信息。

實(shí)施例一

本實(shí)施例的測(cè)區(qū)構(gòu)造類型為裂陷盆地型構(gòu)造。測(cè)區(qū)為次級(jí)隆起區(qū)的凹陷帶，即向斜帶，在向斜帶內(nèi)有含煤地層。區(qū)內(nèi)普遍為第四系覆蓋，且黃土覆蓋很厚，大部分在300-400m之間，由老至新的地層有：奧陶系中統(tǒng)，石炭系中統(tǒng)和上統(tǒng)，二疊系新生界。石炭系上統(tǒng)太原組為主要含煤地層，本組有含煤層15#下，厚約1.45m及15#煤，全區(qū)穩(wěn)定，平均厚約6.73m。煤系地層基底—奧灰頂界面起伏變化大。在城內(nèi)建筑密集，在城區(qū)周圍分布有許多窯洞，電磁法和地震勘探都難以正常進(jìn)行。用一種地球物理方法勘探顯然受到了制約，需要采用本發(fā)明實(shí)施例提供的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)地下煤系地層基底起伏形態(tài)進(jìn)行有效探測(cè)。

勘探采用重力、電磁法、地震三種地球物理方法來協(xié)同綜合勘探。首先采用重力勘探的方法確定城區(qū)內(nèi)的奧陶系灰?guī)r定界面的起伏形態(tài)和埋深，然后，進(jìn)行電磁法勘探獲得城區(qū)外奧灰形態(tài)和埋深，由城區(qū)內(nèi)重力勘探結(jié)果與城區(qū)外電磁法勘探結(jié)果，獲得全區(qū)奧陶系灰?guī)r定界面的起伏形態(tài)和埋深信息最后，采用地震查明勘探區(qū)，獲得奧陶系灰?guī)r定界面以上的煤層本身的詳細(xì)信息，綜合以上三種方法的成果資料獲得效果最佳的勘探區(qū)煤層構(gòu)造及其形態(tài)的高精度資料。

1：在城區(qū)進(jìn)行重力勘探，初步了解奧陶系灰?guī)r頂界面起伏情況

城區(qū)地層由老至新依次為奧陶系、石炭系中統(tǒng)本溪組、石炭系上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組、二疊系下統(tǒng)下石盒子組，其中煤層主要分布在太原組。陽曲城區(qū)巖石密度以煤層密度最低，一般在1.2-1.5g/cm3；其次為泥巖密度2.0-2.2g/cm³；第三系礫巖2.2-2.4g/cm³；而灰?guī)r密度較高，一般在2.7g/cm³以上。由此可見，奧陶系灰?guī)r與上覆地層之間為一明顯密度差界面，為在該區(qū)進(jìn)行重力勘探提供了解釋依據(jù)。

利用重力儀，在障礙物處進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)樓房影響在40μgal，窯洞影響在25μgal，而由深部奧灰頂界面引起的異常值在3419mgal～3425mgal。這與有效異常的反映相比微乎其微。因此可見，建筑物和窯洞的影響可以忽略不計(jì)。

2：利用電磁法補(bǔ)充性勘探，確定奧灰頂界面的埋藏深度

CSAMT(可控源聲頻大地電磁法)采用可以控制的人工源，通過一定長(zhǎng)度的導(dǎo)線連接到兩個(gè)接地的電極上，將交變電流供入大地(如圖3所示)發(fā)射。對(duì)水平分層大地來說，發(fā)送的為TE、TM混合型波。在離場(chǎng)源適當(dāng)距離r(極距)處觀測(cè)源所激發(fā)的電磁響應(yīng)(如圖4所示)，通過對(duì)這些帶有地質(zhì)信息的資料分析解譯，判斷地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)。高頻對(duì)應(yīng)淺部，低頻對(duì)應(yīng)深部。它具有工作效率高、勘探深度大、分辨能力好、裝置靈活，施工方便參數(shù)多，受地形影響小，穿透高阻層能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

CSAMT法沿用了MT法的卡尼亞公式。通過在遠(yuǎn)區(qū)觀測(cè)一對(duì)正交的電場(chǎng)分量和磁場(chǎng)分量，求二者之比(稱為電磁波的阻抗)，由此得到均勻半空間大地的電阻率

式中，ω為頻率，μ為大地磁導(dǎo)率，E_r與分別為正交的電場(chǎng)分量和磁場(chǎng)分量。

用電場(chǎng)分量|E_φ|定義的視電阻率公式為

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{\ω}}=\frac{4{\mathrm{\πr}}^3}{Ia}\left|\frac{E_{\mathrm{\φ}}}{3cos2\mathrm{\θ}-1}\right|---\left(2\right)$

式中，Ia為水平諧變電偶極子，r為極距。

在遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)情況下，不管是按卡尼亞比值法還是單分量法，定義的視電阻率對(duì)同一地電斷面的所有頻率測(cè)深曲線基本上都一樣。但是，由于采用人工源激勵(lì)形式，不能保證所有的測(cè)深數(shù)據(jù)都處于遠(yuǎn)區(qū)，當(dāng)?shù)皖l數(shù)據(jù)處于近區(qū)時(shí)，視電阻率數(shù)據(jù)失真，不能反映深層的地質(zhì)信息。

根據(jù)電磁場(chǎng)理論，當(dāng)場(chǎng)源建立后，電磁場(chǎng)分布在地下的任何一個(gè)深度范圍內(nèi)。但是，為了方便起見，往往需要定義電磁場(chǎng)深度。利用電磁波在大地介質(zhì)中傳播的趨膚效應(yīng)，即由不同頻率電磁波在地層中的趨膚深度不同來確定探測(cè)深度。

趨膚深度計(jì)算公式為：

式中：ρ₁表示地層電阻率，f表示工作頻率。

然后，在城區(qū)外圍(如圖5所示)，電磁干擾相對(duì)較小，采用電磁測(cè)深方法進(jìn)行探測(cè)，形成電磁視電阻率斷面圖，利用含煤構(gòu)造與圍巖的電性差異，在視電阻率斷面圖上對(duì)城區(qū)基底灰?guī)r的產(chǎn)狀特征、含煤構(gòu)造特征等進(jìn)行補(bǔ)充性估計(jì)，并根據(jù)電磁成果給出含煤構(gòu)造的進(jìn)一步補(bǔ)充性的地質(zhì)信息(如圖6所示)。

3：利用地震方法對(duì)典型剖面進(jìn)行勘探，精細(xì)查明基底起伏

地震普查勘探是在重力勘探、電法勘探基礎(chǔ)上進(jìn)行的，地震布置1000m×2000m的測(cè)網(wǎng)覆蓋全區(qū)。本著主測(cè)線盡量垂直地層和構(gòu)造走向，聯(lián)絡(luò)線與主測(cè)線垂直的原則將NW方向的測(cè)線定為主測(cè)線，線距1000m，NE方向的測(cè)線為聯(lián)絡(luò)線，線距2000m。地震數(shù)據(jù)采集采用可控震源激發(fā)，DFS-V型及相應(yīng)的配套設(shè)備接收，使用自然頻率60HZ檢波器；采樣間隔：1ms；記錄長(zhǎng)度：1秒；前放增益：28；記錄格式：SEG-D；記錄密度：1600；可控震源設(shè)備驅(qū)動(dòng)量：40％；掃描長(zhǎng)度：14秒；掃描頻率：12-110H_Z；掃描類型：非線性；非線性補(bǔ)償系數(shù)：0.15dB/H_Z；垂疊次數(shù)：?jiǎn)闻_(tái)12次，雙臺(tái)5-8次。地震勘探共完成測(cè)線20條，合格物理點(diǎn)7263個(gè)，剖面長(zhǎng)131.93km。

資料處理著重在靜校正、速度解釋、改善處理、特殊處理、VSP資料處理等關(guān)節(jié)環(huán)節(jié)進(jìn)行了重點(diǎn)關(guān)注、分析、研究，取得了高品質(zhì)的處理成果。

通過地震勘探，進(jìn)一步控制了區(qū)內(nèi)構(gòu)造，進(jìn)一步確定了奧灰頂界面深度(詳見圖7)。不僅可以確定了奧灰頂界面深度，而且還可以確定奧灰頂界面以上的煤層地質(zhì)信息。

以過以上方法綜合，圈定了9號(hào)、15號(hào)煤層的分布范圍(詳見圖8)。

雖然本發(fā)明所揭示的實(shí)施方式如上，但其內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案而采用的實(shí)施方式，并非用于限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所揭示的核心技術(shù)方案的前提下，可以在實(shí)施的形式和細(xì)節(jié)上做任何修改與變化，但本發(fā)明所限定的保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書限定的范圍為準(zhǔn)。