0 引言

羌塘盆地位于青藏高原中部，盆地北界为可可西里—金沙江缝合带，南界为班公湖—怒江缝合带，东、西以中生代盆地边缘相地层尖灭为界，大致介于82°～96°E，总面积约22万km²（图1）。盆地内广泛发育中生代海相沉积地层，沉积厚度 6000~13000 m，是青藏高原内部海相地层保存较为完整，也是中国最大的中生代海相含油气盆地（王剑等， 2009）。羌塘盆地多处发现的油页岩、油气显示点、古油藏带以及油气科学钻探等成果，均表明该盆地有较好的油气远景（王成善等，2004；汪正江等， 2007；Fan et al.，2020；付修根等，2020a；伊海生和夏国清，2022）。

反射地震勘探是了解盆地精细结构的最有效的地球物理方法之一，高质量的地震剖面能够有效揭示盆地基底、边界及其上覆地层的精细结构，为落实有利油气构造、优选目标层和论证井位提供科学支撑（陆基孟和王永刚，2009）。羌塘盆地的油气地震勘探始于 20 世纪 90 年代，经过了近 30 年的实践，在探测仪器设备、采集技术、数据处理和解释等方面均取得了长足进步，对了解羌塘盆地地下精细结构和油气资源战略调查起到了关键的作用。

1 羌塘盆地地震勘探概况简述

羌塘盆地油气地震勘探始于 20 世纪 90 年代，早在1994—1998年，中石油青藏油气勘探项目在羌塘盆地布设了二维地震测线41条，完成剖面长度总计 2773.68 km。数据采集采用的仪器是 Telseis 和 SYS，炸药激发，单井井深9 m、12 m，药量8 kg、6 kg，覆盖次数60次。1996年增加了可控震源地震采集，总体看可控震源激发采集的信噪比明显低于炸药震源，与此同时，还完成了大量的方法实验、低降速带调查等工作，为羌塘盆地油气地震勘探提供了宝贵的经验。根据当时的地震剖面，结合石油地质等资料，完成了羌塘盆地石油地质评价工作，认为羌塘盆地是青藏高原最具勘探前景的海相沉积盆地，应作为重点勘探对象（赵政璋等，2001）。

2004—2008年，中国地质科学院地质研究所在羌塘盆地双湖、龙尾错、昂达尔错等地区开展了二维地震反射剖面方法实验，提出增大接收排列，采用有效深井、药量，适当添加大药量激发与增加记录长度等措施能够在该地区获得更丰富的地下反射信息，共计完成二维地震剖面 225.56 km，全部采用爆炸震源，单井井深 12~16 m；药量 16~18 kg，最大覆盖次数增加到 92 次。提出拉萨地体向北运动的动力学作用对羌塘盆地的构造变形产生影响，盆地基底不连续起伏，在靠近中央隆起带附近，基底变浅（卢占武等，2006，2009a，2009b，2011）。

2008—2012年，中国地质调查局成都地质调查中心在羌塘盆地托纳木—笙根、半岛湖及尼玛盆地共完成了二维地震实验测线1000余千米，多数采用炸药震源采用单线观测，覆盖次数在60~92次，部分试验段宽线观测覆盖次数提高到 480~720 次，并开展了少量可控震源激发实验。2015—2017年，中国地质调查局成都地质调查中心和油气资源调查中心采用炸药和可控震源组合激发或单独激发方式，覆盖次数均在 300 次以上，共采集二维地震剖面 1360 km。其中试验线采用可控震源激发，最高覆盖次数达到 3960 次。研究认为北羌塘坳陷构造稳定，容易获取高品质地震资料，南羌塘坳陷构造过于复杂，资料信噪比低，地震勘探工作难度更大（李忠雄等，2017，2019；付修根等，2020b）。在此期间，中国石化南方分公司在 2014年底至 2015年初在琵琶湖—半岛湖一带完成了600 km地震数据采集，通过爆破震源高速层下 5 m 激发等方案，严控施工质量，获得的地震数据质量取得了突破性的提高。

此外，针对羌塘盆地深部结构的研究，中国地质科学院地质研究所自 2009 年 Sinoprobe 项目启动后，加大了在羌塘地区深反射为主的探测工作，获得了南北向跨越整个羌塘盆地，长度约310 km 的深地震反射剖面，对深部地壳精细结构进行了成像，发现在班公湖—怒江带的Moho发生错断，羌塘盆地下方 Moho 连续性较好。在羌塘盆地南部发现中下地壳向北倾斜的反射（图2），可能是班公怒江洋向北俯冲的证据，这些研究结果为区域性构造格架解释提供了科学依据（卢占武等，2011；Gao et al.， 2013；Lu et al.，2013，2015）。

在数据处理方面，由于羌塘盆地表层结构复杂多变，地形起伏剧烈，低降速带的厚度和速度变化较大，同时干扰波发育，资料的信噪比相对较低。地震数据处理的关键是如何解决好静校正问题，有效地压制各种干扰提高中深层的信噪比，提高处理精度。经过长期方法技术实验，羌塘盆地地震数据处理已由常规处理方法发展到适用于复杂地表条件下地震数据处理的针对性技术手段。如以层析静校正为主的组合静校正方法；根据不同干扰波特点，采用频率域相关噪声衰减技术、自适应面波衰减法、空间滤波衰减线性相干噪声技术等组合去噪技术；根据地震波能量损失的原因，采取针对性球面扩散补偿和炮域、检波域与共偏移距域的地表一致性振幅补偿等技术，均取得了一定效果（归平军等，2016；周海娟等，2020）。此外，偏移技术也从叠后时间偏移发展为叠前时间偏移，且在羌塘盆地邻近区域已经开始试验深度偏移（Deng et al.，2024）。

2 反射地震剖面揭示的羌塘盆地结构

2.1 基底埋深及变化

羌塘盆地南北向部署的反射地震剖面，揭示了羌塘盆地基底结构与南北向的变化，发现羌塘盆地具有前中生代基底和元古宙的基底。前中生代基底表现为一套连续强反射地层，主要的地壳浅部的变形均发生在该反射层之上，其埋深在中央隆起浅，中央隆起南北两侧加深。元古宙基底断续出现，在南羌塘盆地较深出现在5. 0 s TWT（TWT为双程走时，Two Way Time 的缩写），中央隆起下方元古宙基底也表现为隆起形态，最浅处出现在双程走时 3.5 s附近，而北羌塘盆地内元古宙稳定基底出现在 4.5 s TWT左右。

北羌塘盆地，中生界以上地层存在规模较大的隆凹相间的构造格局，而南羌塘盆地多表现为连续性较差的平缓短轴的反射。在班公－怒江缝合带下，印度板块岩石圈的向北运动的作用力使盆地基底出现错断。基底上部地层受俯冲时产生拖曳作用而表现为不连续的弧状反射。在中央隆起区，基底的变形控制着盆地浅部地层的面貌，盆地浅部的弧形隆起与基底的隆起具有一定的继承性。盆地基底的起伏变形造就了一个不对称的长条状弯曲复合盆地，形成了多个沉降或沉积中心，为油气的聚集提供了良好的条件（卢占武等，2011；Lu et al.，2013）。

a—叠加剖面；b—振幅分析；A、B—推测的基底反射

2.2 大规模凹陷构造

在北羌塘盆地中部存在明显的大型凹陷构造，凹陷两翼之间夹角很大，属于平缓褶皱，两翼倾角相差不大，大体对称（图3）。该凹陷为水平挤压下塑性变形为主的褶皱，形成时期可能是三叠纪到白垩纪之间，这个时期与羌塘盆地的主要排烃期基本同期或稍晚于排烃期（许怀先等，2004），因此构成了良好的时间配置，有利于油气的聚集。刘中戎等 （2024）从矿物定量分析的角度说明北羌塘盆地具有优质烃源岩的潜力，这与王剑等（2020）对北羌塘盆地烃源岩层位和分布的预测相符。

2.3 半地堑结构

羌塘盆地内发育典型的半地堑构造，深度可达 8 km，南北跨度大于 15 km。构造北侧靠近大规模隆起的边缘，半地堑内反射层结构非常清楚，其褶皱变形不明显，说明新生代的改造强度不大（图4）。由于大规模的隆起可以作为物源区，有利于粗碎屑物质沉积在半地堑构造一侧的斜坡上，可作为储层，最深处可以沉积细粒物质，可作为生油层。这种半地堑结构形式的凹陷对油气勘查具有战略价值。

2.4 逆冲推覆构造

新生代由于印度大陆向北俯冲产生的强烈构造挤压作用，青藏高原广泛发育逆冲断层与褶皱构造，形成逆冲推覆构造体系（吴珍汉等，2011a，2011b）。绝大部分逆冲断层被渐新世晚期—中新世早期弱变形湖相沉积地层角度不整合覆盖，说明羌塘地块渐新世晚期或中新世早期基本结束逆冲推覆构造运动（Wu et al.，2012）。

季长军等（2019）针对南羌塘坳陷古油藏石油地质条件解剖表明，逆冲推覆构造虽然破坏了上坪油气藏，但是该构造活动不但能够使地层增厚利于有效烃源岩二次生烃，并对下坪地层有效遮挡封盖，同时构造活动有利于优质白云岩储集层和构造圈闭的形成，为二次成藏创造了良好的生储盖时空匹配关系，有利于逆冲推覆型油气藏的形成。

羌塘盆地经过晚白垩世、古近纪早期、古近纪晚期逆冲推覆构造强烈改造，中生代海相沉积地层及烃源岩发生显著增厚，为新近纪以来二次生烃及油气成藏提供了非常有利的地质构造条件，能够产生巨量的油气资源，具有巨大的油气勘探前景（吴珍汉等，2014）。

2.5 羌塘盆地断裂系统

羌塘盆地构造复杂，断裂系统发育。李忠雄等 （2013）通过羌塘盆地托纳木地区反射地震资料解释出数十条断层，主要呈 SN向、NE向、EW 向，所有断层均为逆断层，表明本区构造运动以挤压作用为主。根据断裂发育规模（活动期次、错断层位、断距大小）和平面展布特征，将断裂分为两个期次，一是早期形成的 EW 向和 NE 向断裂；二是晚期形成的 SN向断裂。早期形成的 EW 向和 NE向断裂受晚期构造运动的改造，规模较小，断距不大，纵向延伸较短，对区域构造形态的控制较弱。SN向断裂纵向上主要分布于浅层，断裂规模较大，延伸较长，对区域构造具有一定的控制作用。推断该期断裂对白垩纪以后的构造圈闭形态具有控制作用。

3 制约羌塘盆地油气地震勘探的主要因素分析

尽管羌塘盆地反射地震勘探取得了一定的进展和成果，揭示了羌塘盆地骨干格架和主要断裂分布，但由于羌塘盆地地表结构复杂，近地表构造横向变化大，导致地震资料品质参差不齐，地震勘探方法技术有待进一步提高。在羌塘盆地进行地震勘探的主要难点在于地域跨度大，地表条件复杂，存在草原、河滩、山脉、沼泽、湖泊、冲沟等多种地貌，表层激发岩性变化较大，且分布有不规则的冻土层，地震成像困难（卢占武等，2006；李忠雄等， 2013；刘建勋等，2015；周海娟等，2020）。根据多年的实践，笔者分析、总结了影响羌塘盆地油气地震勘探资料品质的主要因素。

3.1 地表条件复杂，地震地质条件差

羌塘盆地地表条件变化多样，发育山地地貌、高原草地、沼泽湿地、冲沟河流等，不同的地形激发条件差异较大，对原始单炮记录品质影响较大。

受地表高程剧烈变化及低降速带厚度、速度横向变化大的影响，静校正问题突出（图5）。地表不均质性强，风化山体、胶结物、碎石分布广，激发、接收条件差，成井、保井困难。地下地质情况复杂且横向变化大，导致信号弱、信噪比低。部分相邻单炮能量差异大，一致性较差。

3.2 冻土层影响

羌塘盆地冻土层分季节性冻土和永冻层，随季节变化而改变物性，一般分布在沼泽区。影响冻土纵波速度的主要因素是含冰量，冻土的含冰量越高，速度也越高。一般情况下，冻土带地表的低降速带极薄或缺失，季节性冻土和多年性冻土混合相间，速度高且成层性极差，发育挂面状或锥状高速异常体。冻土层导致初至波场复杂、混乱，可辨度不高，难以准确拾取，严重影响了高频静校正的精度，造成成像精度较差的现象。刘建勋等（2015）分析在冻土层较厚、分布较广的地区，地震波会被屏蔽和散射，形成能量很强的噪声干扰。进一步正演模型对比研究认为，羌塘盆地在某些冻土带的下面存在低速层，其原因是疏松的地层经过地面水的渗透作用，在表层形成了一定厚度的含水层，由于高原天气寒冷，使得含水层变成了冻土层，随着每年季节的变化，其厚度随之变化，由于冻土层的速度大于疏松地层的速度，造成了速度逆转现象。

3.3 风噪干扰严重

羌塘盆地由于常年伴随7级大风，能量强、频带宽，对地震采集质量影响较大。如图6所示，由于强风引起的远道高频干扰，占据了全部10 s记录时间，严重影响了单炮资料的品质，这是羌塘地震数据采集必须要引起关注的环境噪声。

3.4 构造因素

羌塘盆地三叠系、侏罗系波阻抗差异较大，具备形成比较连续的地震反射界面的条件，但区内发育复杂多重推覆构造，伴有强烈褶皱变形，部分区域地层破碎、倾角剧烈变化，地震剖面资料信噪比低，波组特征不明显，波组连续性较差。根据已有的资料总结，在羌塘盆地的半岛湖地区沉积相对稳定，资料信噪比较高。托纳木地区和隆鄂尼地区构造复杂，地层倾角大、断裂发育、波场复杂，速度场空变大，资料信噪比较低，特别是隆鄂尼地区南、北断裂带的存在，使地层接触关系错综复杂，局部成像困难。

3.5 自然环境极差、施工条件苛刻

羌塘盆地地处无人区，高寒高海拔、缺氧、低温、昼夜温差大。氧气不足、温度低也造成施工设备效率低，如钻机动力不足、故障率高等问题。电子设备受低温影响，电瓶电量损耗快，待机时间短，严重影响了生产效率和质量。此外，高原生态脆弱，环保要求高，羌塘盆地属于国家级自然保护区，施工准入困难，地震勘探常用的铵锑炸药等激发震源逐步受到挑战，迫切需要引进高效、清洁环保的震源。

4 提高地震资料品质的相关建议

新生代以来，由于印度—亚洲板块的强烈碰撞造山和高原隆升的影响，羌塘盆地的原型盆地受到一定程度的改造，造成该区构造复杂，油气勘探成为世界性难题（王成善等，2006）。根据以往工作分析，影响地震资料品质的因素众多，提高反射地震资料品质，获得高质量的成像剖面，需要多方面综合考虑，选择最优采集、处理方案。

4.1 激发方面

震源激发方面主要提高原始能量，可采用井炮激发或者可控震源激发。井炮激发应根据不同岩性分布，参考地层倾角情况，开展井炮激发试验，优化井炮激发因素。具体井深和药量应根据试验确定，并在构造复杂区域或断裂发育区适当增加大药量激发单炮，改善复杂构造区的反射能量。井炮激发需要大功率的钻机车保证井深，但是羌塘盆地陷车问题非常严重。在陷车的河滩沼泽区施工时，一方面可将炮点合理偏移出河滩沼泽后进行施工，另一方面可通过改良钻井装备、工艺的方法，尽量采用单深井激发，减少组合井激发。应做好闷井工作，必要时进行二次闷井，改善闷井效果，提高炸药爆破后的下传能量。

可控震源激发应采用大吨位的可控震源，震源参数根据试验优选多台多次，优化激发因素，提高下传能量，压制干扰，同时采用非线性低频扫描，在扫描长度确定的情况下，既保证低频信号的能量，同时兼顾高频信号。要充分利用可控震源设计软件，优化子波形态及驱动出力幅度，并利用相关专业软件对震源机械、液压系统进行检测，确保低频信号稳定激发。

4.2 接收方面

严格按照图形组合布设检波器，要按照“平、稳、正、直、紧”的要求挖坑埋置检波器。遇到地表条件复杂的区域，图形无法完全铺开的地段，等比适当缩小组合基距。要特别注意检波器的耦合要求，对检波器掩土覆盖，避免山风直吹检波器产生的高频干扰。在沼泽区，将检波器限定距离偏移到非沼泽区中埋置，并予以测量补测；在不能挖坑埋置的岩石出露区，采用钢钎打眼和黏结剂方式埋置；在砾石区注意做到埋置前清理地表砾石及碎屑，采用铁锹、洋镐专用工具做到挖坑、插紧、插直，就近取土（或碎屑）埋置检波器和引线。

针对风噪干扰，应结合埋置工艺，量化分析各级风干扰的能量，确定可容忍的最小风级（风速），按照每隔 2～5 km 设置一个测风点，配备电子测风仪，利用测风仪监控风速，确保当风速超过容忍极限时不放炮。

此外，应依托仪器装备的进步，大力发展节点式地震仪的采集数据的技术，在有条件的情况下，整排列全部布放节点式地震仪，采集过程中所有炮点都进行接收，在后续的数据处理中根据不同偏移距的成像效果进行接收道的取舍。

4.3 观测系统方面

正式采集前应根据地质任务的要求，结合以往勘探经验，针对主要目的层设计模型进行正演，优选合适的观测系统进行数据采集。随着地震采集理念不断地更新，由传统的注重覆盖次数转向以波场为中心，争取全面地反映波场，采用更合理的观测系统实现勘探目标。基于节点地震技术与可控源高效激发、压缩感知技术以及混叠采集技术的发展，高密度、宽方位、宽频带、绿色高效的地震采集技术将在羌塘盆地反射地震中起到至关重要的作用。

4.4 数据处理技术

针对羌塘盆地复杂地质条件，数据处理技术的发展应该聚焦于提高解决复杂地表、复杂目标体的成像能力，提高成像结果的精度和分辨率，提高偏移成像的计算效率等方面。应在常规数据处理技术的前提下，重点发展节点地震数据频率保护技术、宽线面元处理技术、基于拟三维的混源激发一致性处理技术、复杂近地表静校正技术、二维测线闭合处理技术、中深层低频能量保护去噪技术、超长偏移距动校正技术、精度速度分析技术、复杂构造叠前时间偏移技术、叠前深度偏移技术等，在有条件地区应进一步尝试逆时偏移、束偏移等先进偏移处理技术，以提高剖面成像质量。

5 结论

羌塘盆地反射地震勘探历经近30年的实践，在采集方法、处理方法上均取得了显著的进步，基于已有反射地震剖面解释出的盆地基底起伏、大规模凹陷、半地堑构造、逆冲推覆构造、丰富的断裂系统等信息，为羌塘盆地油气勘探提供了重要的支撑。但是，必须清楚认识到，由于受复杂地表条件、高原恶劣环境等诸多因素的影响，羌塘盆地反射地震资料信噪比低的问题还很突出，在勘探过程中仅仅依靠增加叠加次数已不能明显提高信噪比，如何解决低信噪比的问题，是反射地震勘探面临的巨大挑战。

针对羌塘盆地目前存在的实际情况，在未来的地震勘探工作中，建议引进高效、清洁环保的震源，开展绿色勘探实践；大力关注激发岩性、冻土层等对地震波的影响，提高激发效果；不断升级检波器抗噪技术和工艺，保证耦合效果，减少干扰；发展节点式地震仪采集技术，继续优化高叠次、小道距、长排列的宽线二维采集方法，配套针对性地震成像处理技术，提升地震成像效果。

致谢 本文所涉及的原始单炮和叠加剖面资料源于中国地质科学院地质研究所承担的多个羌塘盆地反射地震项目，野外数据采集任务分别由中石化地球物理公司南方分公司和华东分公司承担。地震剖面数据采集、处理和资料综合研究得到了高锐院士、李秋生研究员、李忠雄教授级高工、吴珍汉研究员、匡朝阳高工等专家的悉心指导，在此作者表示衷心的感谢。

参考文献