研究区域位于山西中隆北部吕梁隆起北端宁静向斜之北西翼,区内地形复杂,相对高差244.6m,地层呈单斜产出,走向NNE-SSW向,倾向SE,倾角51°～42°,属急倾斜煤层。这种地质条件下三维地震勘探存在的非均匀介质成像、山区静较正、共中心点偏移,资料采集质量和资料处理等问题,通过正确的观测系统设计、高密度数据采集,可以取得高质量的成果资料。
### 大倾角地区三维地震勘探观测系统设计
#### 概述
本文旨在探讨在大倾角地质条件下进行三维地震勘探的技术难题与解决方案。研究区域位于山西中隆北部吕梁隆起北端宁静向斜之北西翼，该区域地形复杂，地层倾角大（51°～42°），属于急倾斜煤层。在这种地质条件下进行三维地震勘探面临诸多挑战，如非均匀介质成像、山区静校正、共中心点偏移以及资料采集和处理等方面的问题。
#### 地质任务与目标
研究区域的主要任务包括但不限于：
1. 查明区域内落差大于或等于5米的断层性质、产状及其延伸长度，同时控制其平面摆动误差不超过20米。
2. 对落差小于5米但大于3米的断点以及勘探过程中出现的不确定点进行解释。
3. 查明区域内长轴直径超过30米的陷落柱，控制其平面误差不大于15米。
4. 明确并控制区域内5号煤层的埋深及其起伏形态，煤层底板标高的控制误差不超过2%。
5. 查明区域内5号煤层中褶皱幅度大于10米的褶曲，并查明煤层倾角大于15°的区段，控制其平面误差不超过15米。
6. 查明古窑、小窑采空区的范围。
#### 研究区概况
研究区地貌属侵蚀山地，沟谷发育，地形复杂。最高点海拔2072.3米，最低点海拔1827.7米，相对高差244.6米。交通不便，基岩分化严重，部分区域被黄土覆盖，激发条件较差。地层主要为山西组和太原组，煤系基底为奥陶系灰岩。目标层为5号煤层，厚度在10.60米至11.30米之间，平均11.12米，具有较大的厚度并在整个区域内稳定，与顶底板围岩存在明显的波阻抗差异。地层呈单斜产出，走向NNE-SSW向，倾向东南，倾角51°～42°，属于急倾斜煤层。
#### 观测系统设计及选择依据
针对大倾角地区的特点，观测系统的具体设计和选择依据如下：
1. **测线布设方向**：垂直地层走向（东西向），以保证资料质量。
2. **炮点激发方向**：选择端点放炮下倾方向激发，以确保原始单炮记录的质量。
3. **覆盖次数**：为了获得反射波信噪比S/N大于2的三维数据体，选择了叠加次数20次（4×5），CDP网格5m×10m，以确保三维地震勘探成果的精度。
4. **最大炮检距Xmax**：选择最大炮检距为636米，以满足多个原则的要求，包括目标深度、浅层折射波干扰距离等。
5. **镶边宽度**：根据公式计算，东南边界镶边宽度最大为600米，以保证三维数据体偏移后在勘探边界仍达到满覆盖次数。
6. **检波器及组合**：选用主频为60Hz的检波器接收，3个一组串联组合，检波点应挖坑，检波器插入硬地里埋置。
7. **观测系统参数**：采用端点放炮、测线方向垂直地层走向及20次覆盖，CDP网格5m×10m，8线8炮（60×8）480道接收，束状观测系统。
#### 结论
通过对大倾角地区三维地震勘探观测系统的设计与优化，可以有效地解决该区域内的非均匀介质成像、山区静校正、共中心点偏移等问题，从而提高资料采集的质量和处理的准确性。采用适合该地区地震地质条件的野外资料采集方法，不仅能够解决大倾角复杂构造和速度变化对时间域成像的影响，还能建立正确的速度模型，并利用适合大倾角反射的偏移归位方法及成图方法，从而更好地完成地质任务。
