0 引言

反射波地震勘探在沉积岩发育区广泛应用、效果良好，在能源勘探领域（包括油气藏、煤田）发挥了不可替代的作用，但在非能源领域，特别是金属矿勘查领域中发挥的作用还不显著（徐明才等， 2004，2009，2015）。与油气等能源勘探相比，金属矿勘探涉及的地震地质条件和要解决的地质问题更加复杂（阎頔和敬荣中，2011），受多种因素影响。首先，金属矿床形态一般较为复杂，矿体分布不均、规模尺度小、倾角大、界面连续性差，难以满足地震方法较大尺度的镜面反射条件。其次，目标层多处于结晶岩区，波阻抗差小，有效信号较弱。此外，采集的地震资料往往受面波、声波、转换波、绕射波、矿区工业电、外源机械干扰等各种影响，地震记录的波场复杂。金属矿床所处的复杂地表条件降低了资料信噪比，影响了原始地震资料品质，这些综合因素增加了资料处理和解释难度（徐明才等， 2009；汤聪等，2022）。尽管面临困难，地震勘探依据精度高、探测深度大、分辨率高和探测结果准确可靠等特点，可弥补重、磁、电等方法在寻找深部隐伏矿方面的不足，符合金属矿勘探发展需求（勾丽敏等，2007；周平和施俊法，2008；阎頔和敬荣中， 2011；汪杰等，2017）。地震勘探相关技术也仍处于发展中，如利用散射波成像处理试验研究（徐明才等，1997，2003）、基于地质建模散射波数值模拟研究（李战业等，2009）。此外，阎頔和敬荣中（2011） 论述了散射波地震方法探测地下局部非均匀体方面的优势，王柯淇等（2021）介绍了硬岩环境下地震技术进展和取得的探矿成果，探讨了未来金属矿地震探测技术发展趋势，建议开发金属矿勘探专用的地震数据处理与解释技术等。

中国从 20世纪 80年代开始开展金属矿地震探测方法研究，在内蒙古拜仁达坝（徐明才等，2007）、准苏吉花（徐明才等，2016）、甘肃金昌（王俊秋等， 2011）、新疆喀拉通克（张保卫等，2016；刘建勋等， 2017）等多矿区进行了试验研究。与沉积岩区相对成熟的地震探测技术不同，在硬岩环境金属矿地震资料处理上尚未形成完整成熟的方法技术，通常借助于常规处理流程来处理金属矿地震资料。一些学者在金属矿地震资料处理及试验上进行了尝试和探索，取得了不错的效果。左明星（2012）利用数据空间属性、人工静校正、精细速度谱分析等地震处理技术，获得了高质量的三维地震数据体，对断层进行了有效识别。李阳等（2012）针对金昌金属矿地震数据中多类混杂强噪，通过设计f-k滤波法、 Radon变换及Curvelet域变换串联去噪法，大幅提高了数据的信噪比。李颜贵等（2016）采用分频处理技术，利用小波变换多尺度和时移性分频段去噪处理，提高了数据信噪比，突出了目标层反射信号。张保卫等（2016）基于FOCUS软件处理平台，采用多方法联合去噪技术压制单频波、声波、面波及机械振动等噪声干扰，通过组合模块和参数测试，探寻适合喀拉通克金属矿区的去噪方法技术，大幅提高了该金属矿区地震资料信噪比。

新疆阿舍勒多金属矿区矿体规模大、品位富、矿种多，具有可观的潜在经济价值（田建磊，2014）。阿舍勒 I 号铜锌矿床是 20 世纪 80 年代发现的大型铜锌多金属矿床，由火山喷气加后期热液改造形成，形成于中泥盆世中酸性碎屑火山岩、受向斜构造控制的黄铁矿型铜、锌多金属矿床，矿床矿化分带特征明显。硫化物矿床是常见的金属矿赋存沉积模式，受到学者关注（高珍权等，2010；周伟等， 2021；蒋亚松等，2023；苏哲等，2023；张亦弛等，2023）。陈郑辉等（2000）对阿舍勒铜锌矿矿区的三维地质模型进行了研究，根据该区的地质工程资料及矿体的空间赋存状态建立矿体三维地质模型，并估算矿体储量，对深部地质认识和矿山开采有重要意义。宋忠宝等（2010）和肖辉（2019）对阿舍勒金属矿床形态、成矿作用及找矿思路与前景等进行了探讨。根据阿舍勒多金属矿区面临的形势与找矿需求，本文结合在新疆哈巴河县阿舍勒铜锌矿采集的两条二维反射地震数据进行分析与试验处理，总结了阿舍勒二维金属矿地震数据处理技术。针对该金属矿区地震资料干扰波类型多、背景噪音强的特点，采用多域多方法联合去噪思路，对叠前地震数据上的噪声采用分频压制线性及异常强能量干扰、自适应单频波衰减。通过多次速度分析与剩余静校正提高高频资料信噪比。通过逐步对比分析合理选择参数，进行资料有效处理，提高了地震资料信噪比，探明了相关地质构造和地层展布特征，为后续探测硫化物矿床的空间位置及资料解释工作提供了良好的地球物理数据基础和依据。

1 研究区概况

研究区位于新疆北部阿勒泰地区哈巴河县境内（图1），处于阿尔泰山山脉西北段南麓低山丘陵地带。地形以构造剥蚀及构造侵蚀成因类型为主，呈丘状起伏，海拔标高最低 850 m，最高 950 m。地势北东高，相对高差多为 30~50 m；南西部地势平缓，相对高差 10 m 左右。区内植被不发育，大部分地区基岩裸露，总体来看，地表地震地质条件复杂。浅部岩性主要为火山碎屑岩，浅层潜水面较深，草场区起伏较小，表层为碎石、圆砾土，厚度变化较大，有的仅 1~2 m，局部达 10 m 以上，平均厚度 2~3 m。

地质构造上，新疆阿舍勒多金属矿田位于琼库尔—阿巴宫褶皱带的海西早—中期阿舍勒陆源裂陷槽中，研究区主要目标层为下—中泥盆统阿舍勒组、上泥盆统齐也组和下石炭统红山咀组（李学旭， 2011）。区内地层倾角大，断裂十分发育，按次级断裂展布方向可分为南北向、北西向、北东向和东西向 4 组。其中以南北向和北西向两组最发育，规模大，数量多，北东向和东西向两组则不发育，且规模较小，数量少。区内岩浆活动频繁，火山岩、次火山岩与侵入岩发育，不利于纵波能量向下方地层传播，深部地震地质条件复杂。

2 地震资料分析

原始资料采集利用炸药震源激发，固定排列接收，接收道数3200道（受河流地形影响而变观，实际小于此道数），首尾连续放炮，道距 2.5 m，炮距 20 m，采样率 1 ms，截取有效记录长度 4 s。此次试验处理 2 条垂直相交测线，其中，东西向 S1 测线满覆盖长度 4745 m，南北向 L1 测线满覆盖长度 6262.5 m。

原始资料分析是金属矿地震资料处理的基础和前提，分析干扰波和有效波的空间分布特征，了解原始资料的记录面貌、频谱、振幅、相位和信噪比，有利于确定合理的处理方法和处理流程，为叠前去噪处理、速度分析及叠加处理打下良好基础。产生的干扰波类型如图2所示，从单炮记录上看，采集的地震数据除受到矿机作业干扰，产生弧形机械干扰噪声外，还受到面波、声波、折射波、高频能量干扰和随机干扰等多种噪声影响，地震记录波场复杂，资料信噪比较低。

为分析有效波频带特征，对原始资料进行适当扫频分析。图3 为资料按倍频程扫描结果，可以看到，面波在各频带内均比较发育，形态呈扫帚状分线性发散，其速度、频率较低，能量强，传播持续时间长，覆盖范围广，影响较大，是需重点压制的噪声。浅层折射干扰也几乎在各频带存在，声波在 16~32 Hz 频段范围内显现（图3d），速度约 340 m/s，其覆盖面积小，但可能影响小尺度矿体的成像效果，因而与折射波等线性干扰应当一同压制。此外，在16~32 Hz频段内还可以观察到较明显的有效反射波，这表明 16~32 Hz 频段是需保护的频带区间。

3 金属矿地震资料有效处理

3.1 静校正

研究区资料静校正是获得高信噪比、高分辨率、高保真度处理成果的重要基础，长波长校正量影响构造形态和格架，短波长校正量影响同相轴连续性和分辨率，而地震信号同相叠加质量取决于短波长静校正。处理思路是在解决长波长静校正的基础上，利用浮动基准面上分离获取的高频静校正量改善同相轴叠加效果。

由于复杂近地表的影响，实际工作中常规高程静校正技术难以完全解决中、短波长静校正问题。层析静校正技术能适应风化层速度变化，支持速度的垂向和横向变化。基于提取的初至时间对模型速度参数进行非线性反演，获取近地表速度结构特征，更适应地表结构较复杂的地区。在保证初至拾取的质量和准确性的条件下，通过层析静校正反演才能获取与实际资料相吻合的浅地表模型，达到良好叠加效果。图4为使用初至波层析静校正计算得到的 S1 线炮点与检波点短波长静校正量，可以看出，炮点和检波点静校正量整体趋势十分接近。图5 为层析静校正前后的单炮记录，相对于高程静校正，层析静校正后同相轴更为连续，初至表现更为平直，“抖动”现象明显缓解。图6 为高程静校正和层析静校正叠加剖面对比，使用层析静校正后浅、中、深层同相轴连续性均得到明显改善。

a—扫频范围2~4 Hz；b—扫频范围4~8 Hz；c—扫频范围8~16 Hz；d—扫频范围16~32 Hz

3.2 叠前去噪

地震记录中的大部分噪声是通过叠前去噪处理完成的，高质量的叠前去噪，有利于突出有效信号，保证反射波能同相叠加，达到提高信噪比的目的。针对金属矿研究区波场记录中存在的各种干扰现象和特点，采用有针对性的噪声压制技术，逐步压制各类噪声，改善去噪效果，同时保留有效信号，提高信噪比。

去除相干噪声是叠前去噪的主要任务，相干噪声通常呈规律性分布、同相轴连续可追踪。部分相干噪声的视速度、频率同有效波差异并不明显，因此压制相干噪声要适当、合理，不宜损伤有效信号。图7 为利用 f-x 域滤波和高能压噪处理压制高频异常噪声及强能量随机噪声，可以看到纯波剖面中在空间呈条带状分布的异常噪声得到了有效压制，在此基础上采用阵列滤波可进一步去除弧形振动干扰。

图8为利用时变空间二维倾角滤波在纯波剖面上去除面波等线性干扰的效果，实际去噪处理中压制面波等线性干扰并不能一劳永逸，这与采集的金属矿地震资料有关，因此考虑多域串联压制，可通过f-x域（调整窗口宽度及阈值）、检波点域、tau-p域及cmp域等联合去噪，并保护弱有效信号，增强叠加效果。图9和图10分别为 S1线和L1线在炮域单独压制（a）与炮、检域联合压制（b）线性干扰后的叠加剖面对比，可以看到，经过检波点域进一步压制线性干扰，得到的同相轴连续性明显增强，信噪比得到提高。

3.3 一致性处理

近地表因素使得炮检点激发接收条件存在差异，因而横向上各炮能量也存在差异，需对炮资料进行一致性处理，使各炮激发接收能量均衡，从而消除横向差异的影响。此外，地震波能量会随着传播距离增大而衰减，导致原始记录里近、中、远道及浅、中、深层能量在时间和空间上发生变化。消除这两类差异的影响，需对单炮记录进行真振幅补偿恢复，可采用球面扩散补偿和地表一致性振幅补偿技术。球面扩散补偿可补偿深层弱信号，使浅中深能量在纵向上保持均衡。地表一致性振幅补偿基于地表一致性原理，在一定时窗内，在共炮点域、共检波点域、共反射点域及共偏移距域内计算各道补偿因子予以补偿，消除由地表因素造成各炮、道间横向能量的差异。

图11 为地震单炮记录经球面扩散补偿和地表一致性振幅补偿后真振幅恢复效果对比，可以看到，补偿后单炮近、中、远以及深浅地震道能量更加均衡。图12为振幅补偿前后叠加剖面对比，部分有效反射同相轴得到明显恢复。

考虑到地表激发接收因素对地震子波波形的影响，利用地表一致性反褶积可对子波进行统一整形，提高子波一致性，同时压制部分干扰；进一步利用多道预测反褶积，通过选择预测步长进一步压缩地震子波，提高分辨率。图13为反褶积前后的叠加剖面及频谱对比，对比可以看到，剖面中部和浅部反射波同相轴连续性均得到一定改善，且反褶积后蓝色曲线显示高低频端频带得到拓宽。

3.4 速度分析与剩余静校正

前文利用层析静校正较好解决了中、短波长问题，经一次静校正后，不能完全消除浅地表因素的影响。此外，当动校正速度不准时，会产生剩余静校正量。因此，在动校正处理后对数据进行剩余静校正是必要的，可利用剩余静校正进一步解决高频静校正问题。在剩余静校正前，基于当前最佳速度，通过速度分析与静校正多次相互迭代，更新速度场与静校正量，在速度更新中，局部地区利用速度百分比进行控制微调，采用控制叠加办法，根据动校反射波列拉平与否，以及叠加段效果综合判断。图14为利用速度谱、cmp道集及叠加段综合拾取速度的示意图。

为提高叠加剖面质量，基于模型法采用高斯塞德尔迭代处理求取剩余静校正量。速度参数在地震资料处理中是重要的参数，动校正准确与否关键在于动校正速度，为合理地拾取叠加速度，浅层速度拾取可适量减小间隔，同时避开因多次反射和折射产生虚假能量团的影响。图15为 S1线速度分析和剩余静校正前（a）后（b）叠加剖面对比，可以看到，图中黄色椭圆框内反射同相轴连续性明显增强，成像品质显著改善。

3.5 处理效果分析

研究区火成岩和变质岩发育，不但降低了整个工区的信噪比，更因复杂多变的侵蚀使得地下构造不易识别清楚。针对阿舍勒金属矿区浅层复杂的地震地质条件、地震资料特点和处理中面临的静校正、噪声干扰、深部能量不足、信噪比低、成像效果不佳等技术难点，通过合理设计流程、精细调节参数对比效果逐步完善，有效解决处理难点问题。针对地表高程及低降速区带来的较严重静校正问题，对比分析静校正方法，利用层析静校正消除高程和低降速带的影响；针对多种噪声干扰，利用其与有效波存在的视速度差异，以及在时间、频率域中的不同分布特征采用多域串联去噪技术予以压制；联合应用球面扩散补偿和地表一致性振幅补偿技术消除了地震波在纵向和横向上的能量差异。在高精度静校正、多域串联去噪和一致性补偿和反褶积的基础上，利用剩余静校正循环速度分析改善短波长静校正问题，实现不同偏移距地震道的同相叠加，恢复和增强同相轴连续性，进一步提高了有效波成像效果。

图16 为 S1 线和 L1 线的叠加剖面效果对比图，可以看到，与矿上提供的初叠资料相比，处理后深层反射波能量得到有效提高、地层成像清晰，尤其是倾斜地层和断层等明显改善，地层反射同相轴连续性明显增强，浅中深层地震反射清晰。因复杂多变的侵蚀使得地下构造不易识别的矿床整体构造形态清楚，目标层泥盆系和下石炭系区内地层倾角大，断裂十分发育，部分地层保持较好连续性，波组特征丰富，断裂特征清晰，分辨率较高，地层接触关系明显可靠。

偏移归位可提高地下构造的精度和成像效果，叠后偏移成像计算方便可靠、成本低，可使偏移归位准确，减少画弧。经试验利用相移法对叠后资料进行偏移处理，并对处于十字交叉的两条测线进行闭合分析。图17为二维偏移剖面闭合图，其右下角红色直线代表选取的拼接段，可以看到闭合点位置 （图中白色直线）同相轴对应良好，闭合关系良好，保持了较好连续性，说明了处理结果的可靠性。

4 讨论

通常金属矿区构造运动活跃，断裂构造、岩浆侵入体及高陡构造发育，较难形成水平且连续稳定的反射界面（Khoshnavaz et al.，2016）。研究区地震资料信噪比低，地下空间有效反射信号同相轴不够连续稳定，可能被当成随机噪声受到压制，因而对于压制随机噪声应谨慎，可根据有效信号相关性，可应用多道拟合予以去除。

高分辨率处理须以高信噪比为前提，通过前文各项去噪处理后，信噪比得到明显改善，为高分辨率处理提供了条件。速度参数作为地震资料处理中的重要参数，影响动校正准确与否，而其在速度谱中的拾取与去噪精细程度及效果有关。研究区原始资料干扰波较发育，存在面波、多次折射、线性噪音、矿上机械干扰和一些野值，噪声的表现形式多样，去噪宜采用多种手段相结合，充分发挥各种去噪方法的长处。叠前去噪主要去除相干噪声，这些噪声呈规律性分布、同相轴通常连续可追踪。部分相干噪声的视速度、频率同有效波差异并不明显，因此压制相干噪声要适当、合理，不能损伤有效信号。在确定了反射波和干扰波频带后，采用时变空间带通滤波去除部分低频面波和随机干扰，采用 f-x 域滤波和高能压噪处理压制异常噪声和强能量干扰，然后利用多道倾角滤波去除其它残留的速度稍低而频带和有效波相近的相干线性干扰，利用时窗限制振幅压制技术压制声波，以及变换到共检波点域和其它域进行多域线性滤波，通过上述方法配套使用，去噪效果较明显，可为速度分析提供良好基础。此外，为合理拾取叠加速度，浅层速度拾取应以较小间隔为宜，同时避开因多次反射和折射产生虚假能量团的影响。

准确拾取初至，采用层析静校正与剩余静校正在不同阶段结合使用，既有效解决了长波长问题，保证构造的真实性，也能解决短波长问题，保证同相叠加，提高资料的信噪比。

5 结论与认识

目前金属矿地震资料处理技术还不十分成熟，针对阿舍勒金属矿区浅层复杂的地震地质条件、地震资料特点和处理中面临的静校正、噪声干扰、能量不均衡、信噪比低等技术难点，综合利用高精度静校正、多域串联去噪、振幅补偿和反褶积技术，结合速度分析与剩余静校正迭代技术，通过试验对比，选择合理的参数，有效压制了噪声干扰，获得了较可靠的地震资料处理成果，为解释工作提供了数据基础。得到的结论如下：

（1）金属矿地震地质条件复杂，原始资料信噪比低，去噪前识别分析干扰波分布区域、速度、频率、能量等特征，便于找准方法进行针对性去噪。

（2）去噪过程不是一蹴而就的，按照先易后难、先强后弱、先低速后高速、先相干后随机的策略循序渐进，采取分段、分步、分频、分域的手段实施，做好质量监控和有效信号保护。

a—OB与OC段；b—OA与OD段

（3）结合有效的静校正方法和叠前串联去噪技术，进一步利用剩余静校正循环速度分析改善短波长静校正问题，剖面整体构造形态清楚，断裂特征清晰，地层接触关系明显，反射同相轴连续性明显增强，同时对比分析闭合性良好。

（4）压噪提升信噪比是地震资料处理的目标和动力，但应注意对弱有效信号的保护，因过度去噪损害有效信号是不可取的。

致谢  感谢新疆哈巴河阿舍勒铜业股份有限公司提供的野外原始地震资料及审稿专家提出的宝贵建设性意见。

参考文献