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地震相分析在探测煤层中火成岩侵入范围的应用孙学凯;崔若飞【摘要】煤田地震岩性解释普遍采用波阻抗反演技术和地震属性技术,二者的共同缺陷是无法把握地震信号的总体变化及其分布规律.基于波形的地震相分析技术综合利用了地震波的频率、相位、速度、能量等各种信息,即基于地震信号的整体差异进行分类.把地震相分析技术引入煤田三维地震资料岩性解释中,在确定煤层中火成岩侵入范围中取得了初步地质成果.【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2010(038)005【总页数】4页(P58-60,66)【关键词】地震相分析;岩性;地震属性;人工神经网络【作者】孙学凯;崔若飞【作者单位】中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏,徐州,221008;中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏,徐州,221008【正文语种】中文【中图分类】P631目前，在煤田地震勘探中普遍采用波阻抗反演技术和地震属性技术预测煤层及顶底板的岩性。
尽管这两种技术在实践中取得了显著的成效，但仍不可忽视这两种技术的自身局限性：波阻抗反演技术在钻孔资料少、煤层较薄、地震反射特征不明显的情况下，往往具有较强的多解性，很难准确地进行岩性预测，而且反演结果对初始模型的依赖程度又较高；地震属性技术往往丢失了地震信号的总体变化信息及这种变化的分布规律，即很难可靠地评估井位处的地震信号变化，同时也很难根据已知信息进行可靠的外推[1-3]。
由Paradigm公司推出的基于波形分类的地震相分析技术开发的Stratimagic地震地层解释系统，比较全面地考虑了地震信号的总体变化及规律，弥补了一般岩性解释手段的不足。
这种技术利用神经网络技术对层段内的地震道反射波形进行分类，得出与岩性相对应的地震相图，从而更详细地探求地震资料的地质解释[4]。
1.1 地震相的概念地震相是指有一定分布空间的三维地震单元，是特定沉积相或地质体的地震响应，其所包括的地震特征如反射结构、振幅、连续性、频率、层速度与相邻单元不同。
文章编号:1009 6825(2008)02 0139 02谈利用二维地震勘探煤层中岩浆岩的侵入区收稿日期:2007 09 10作者简介:刘 建(1978 ),男,助理工程师,山西省地球物理化学勘查院,山西运城 044004刘 建摘 要:以大同东周窑井田二维地震勘探为实例,根据二维地震成果,结合钻探成果及该区地质资料,介绍了利用二维地震勘探查明煤层中岩浆岩(煌斑岩)侵入区,从而为矿井的设计、生产提供了依据。
关键词:二维地震勘探,岩浆岩(煌斑岩),侵入区,地质条件中图分类号:P622文献标识码:A二维地震勘探是既古老又新型的一种物探方法,目前已广泛应用于煤田地质勘探中,解决了很多煤田地质问题,下面以大同东周窑井田为实例,介绍利用二维地震勘探查明煤层中岩浆岩(煌斑岩)侵入区的方法。
1 勘探区地质概况1.1 地层东周窑井田位于大同煤田西北部,地表出露的地层由老到新有侏罗系下统永定庄组,中统大同组、云冈组,白垩系下统左云组,第三系上新统,第四系更新统、全新统。
钻孔揭露的地层有二叠系、石炭系及奥陶系。
1.2 含煤地层井田含煤地层包括上煤系大同组及下煤系山西组、太原组。
由于上煤系已被开采,下煤系山西组煤层被煌斑岩侵蚀破坏。
1.3 构造大同煤田位于天山 阴山纬向构造带的南侧,西邻吕梁山隆起,东与大同新生代断陷盆地接壤,南隔洪涛山背斜与宁武煤田毗邻。
东周窑井田位于大同煤田西北部。
地层总体为一向NW W 缓倾的单斜构造。
地层走向185 ~190 ;倾向275 ~280 ;倾角2 ~10 ,一般为3 左右,局部产状变化较大。
井田断裂构造有北东向、近南北向、北西向三组,均为正断层,其中北东向断裂最发育,有F 2,F 9,F 12,F 13,F 14;北西向有F 4,F 6;近南北向有F 1。
1.4 岩浆岩井田内岩浆岩活动较弱,仅为印支期煌斑岩。
主要呈小岩床侵入,对山西组煤层破坏严重,对太原组上部2号,3号,4号,5号煤层有一定程度的影响。
利用地震岩性信息确定岩浆岩侵入煤层边界桑春阳 卜凡强（微山湖矿业集团永胜煤矿，山东 微山 277600）摘 要永胜煤矿岩浆活动剧烈，侵入煤层后使其整体性和可采性受到破坏，给煤矿正常生产带来很大影响。
本文依据地震岩性解释方法，综合利用岩浆岩的地震岩性信息，配合钻探与矿井地质资料，对岩浆岩侵入3煤层的边界进行了精确解释，指导了采区划分和巷道掘进工作，井巷工程对解释成果的验证效果良好。
关键词岩浆岩 地震勘探 岩性解释方法中图分类号 P631.4 文献标识码B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2017.02.068Determination of the magmatic rock intrusionboundary of coal seam by seismic lithologic informationSang Chun-yang Bu Fan-qiang(Weishan Lake mining group, Yongsheng coal mine, Shandong Weishan 277600)Abstract: The magmatic activity in Yongsheng coal mine is severe, after the magmatic rock intrusion, the integrity and the workability of the coal seam are destroyed. On the basis of seismic lithologic interpretation method, the comprehensive utilization of magmatite seismic lithologic information, with drilling and mine geological data, accurately explain the magmatite intrusion boundary of 3 coal seam, guide the mining area division and roadway driving, and verify the effect of the good results.Key words : magmatic rock seismic exploration lithology interpretation method收稿日期2016-12-15作者简介 桑春阳（1970-），男，水文地质工程师，永胜煤矿防治水副总工程师，一直从事煤矿地测防治水工作。
卧龙湖矿区岩浆岩侵入煤层的综合解释代琦;崔若飞;赵立明;管永伟【期刊名称】《矿业安全与环保》【年(卷),期】2015(042)004【摘要】根据卧龙湖矿区的地层特征构建了岩浆岩侵入煤层模型,并进行地震数值模拟,证明煤层与岩浆岩在波阻抗、波形特征、频谱等多个地震属性上存在差异,表明地震属性差异是应用岩性解释方法区分岩浆岩侵入带的理论基础.在此研究基础上,通过对卧龙湖矿区实际地震资料进行岩性处理与解释,综合预测了该矿区8煤层的岩浆岩侵入范围,为煤矿的安全生产起到指导作用.【总页数】5页(P48-51,55)【作者】代琦;崔若飞;赵立明;管永伟【作者单位】煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州221116;中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221116;煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州221116;中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221116;煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州221116;中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221116;煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州221116;中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221116【正文语种】中文【中图分类】P64【相关文献】1.煤层岩浆岩侵入区的交会图定量预测技术——以卧龙湖煤矿为例 [J], 陈同俊;王新;崔若飞;许永忠2.大同矿区石炭系岩浆岩侵入特厚煤层巷道支护技术 [J], 牛福龙3.新安矿区岩浆岩侵入对煤层的破坏规律 [J], 程金宏4.皖北卧龙湖煤矿火成岩侵入对煤层的地球化学影响 [J], 胥翔;郑硕;汪宏志;李云峰;安燕飞5.高密度三维地震数据驱动的煤层岩浆岩侵入区综合解释方法与应用 [J], 单蕊;张广忠;王千遥;杨光明因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
第42卷 第2期 煤田地质与勘探Vol. 42 No.22014年4月 COAL GEOLOGY & EXPLORA TION Apr . 2014收稿日期: 2012-12-21基金项目:国家自然科学基金与神华集团有限责任公司联合资助项目(U1261202)作者简介:崔大尉(1985—)，男，北京人，博士研究生，从事煤田地震勘探理论与方法研究.文章编号: 1001-1986(2014)02-0076-04岩浆岩侵入煤层范围的地震解释方法崔大尉1,2邨，于景2，戴方尧1,2(1. 煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室，江苏 徐州 221008；2. 中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏 徐州 221116)摘要: 确定岩浆岩侵入煤层的边界对煤矿安全生产十分重要。
利用钻孔资料和岩浆岩的高波阻抗、高频和波形异常等地震波动力学信息，提出了岩浆岩侵入煤层的地震反演、地震相分析和谱分解等3种岩性解释方法。
并运用这些方法在安徽淮北矿区某矿利用实际三维地震资料界定岩浆侵入8煤层的范围，取得了好的效果。
研究认为，确定岩浆侵入煤层的范围时，当研究区域内具有较多的钻井和测井资料时(3~4个/km 2)，建议使用地震反演方法；而研究区域内钻井数目较少或缺乏测井资料时，建议综合使用地震相分析和谱分解方法。
关 键 词：岩浆岩；三维地震；地震反演；地震相分析；谱分解中图分类号：P631 文献标识码：A DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.02.016Seismic interpretation method for the magmatic intrusion extent in coal seamsCUI Dawei 1,2, Y u Jingcun 2, DAI Fangyao 1,2(1. Gas Resources & Reservoir Formation Process , Xuzhou 221008, China ;2. College of Resource and Earth Sciences , China University of Mining and Technology , Xuzhou 221116, China ) Abstract: The magmatic intrusion in the coal seams brings about a great effect on coal safe production, so it is very important to locate the boundary of the magmatic intrusion in coal. In this paper, the seismic interpretation method for the magmatic intrusion in the coal is put forward, including three kinds of lithology interpretation methods, i.e. seismic inversion, seismic face analysis and spectrum decomposition. The property of the method is to utilize comprehensively drilling data and seismic dynamic information of high impedance, high frequency and waveform difference. The practical 3D seismic data in a coal mine, Huaibei, Anhui Province are interpreted with the method, and reliable geological basis is supplied for the boundary of the magmatic intrusion in coal.Key words: magmatic rocks; 3D seismic; seismic inversion; seismic face analysis; spectrum decomposition岩浆岩侵入煤层的现象在我国东部煤田普遍存在，其对煤矿安全生产影响极大。
这主要表现为：a. 受岩浆岩侵入煤层的影响，煤的变质程度增高，产生瓦斯和硫化氢，加之岩浆岩本身透气性差，不利于瓦斯排放，容易造成矿井瓦斯突出；b. 岩浆岩一般以岩床状侵入煤层，岩浆岩在形成过程中冷却收缩产生的裂隙易造成煤层顶/底板突水；c. 岩浆岩的侵入导致煤质变差、煤层天然焦化、煤层结构复杂或完全不可采；d. 岩浆岩的硬度很大，在掘进和开采过程降低了采掘设备的使用寿命。
准确界定岩浆岩侵入煤层的边界，以往主要依靠钻孔资料来解释，虽然钻孔资料纵向分辨率很高，但毕竟数目太少，影响了岩浆岩侵入边界的圈定精度。
三维地震勘探资料具有大面积密集采集信息的优势，可以从平面和立体角度研究地层构造和岩性变化。
很多学者尝试利用不同的岩性地震解释方法进行这方面的研究工作。
李仁海等[1]利用地震反演和谱分解方法圈定了崔庄煤矿3煤层的岩浆岩侵入带；钱进等[2]利用波阻抗反演信息预测了刘桥矿区6煤层岩浆岩侵入范围；孙学凯等[3] 、王远等[4]分别提出了利用地震相分析方法解决岩浆岩侵入煤层范围的构想。
在此基础上，笔者提出了岩浆岩侵入煤层的地震解释方法，具体包括地震反演、地震相分析和谱分解等3种岩性解释方法。
1 岩浆岩侵入煤层的特征1.1 地质特征岩浆岩通常是从地壳薄弱地带侵入，断层面易第2期崔大尉等: 岩浆岩侵入煤层范围的地震解释方法 · 77 ·成为岩浆岩侵入的通道，而岩浆岩侵入之后所产生的断层可能切割岩浆岩体[5]。
图1为岩浆岩侵入煤层示意图。
1.2 地球物理特征煤系中，岩浆岩与其他主要沉积岩层的物理性质差异较大，见表1。
图1 岩浆岩侵入煤层示意图Fig.1 Sketch of the magmatic intrusion in coal表1 煤系中常见岩石物性参数Table 1 Geophysical parameters of common rocks in thecoal-bearing strata岩石类型纵波速度 V p/(m·s −1) 密度ρ/(g·cm −3)泊松比 σ 孔隙度 /% 煤 1 800~2 600 1.1~1.7 0.370~0.4500~25.00泥岩 1 830~3 960 1.9~2.4 0.280~0.450 5.00~25.00砂岩3 720~4 9002.1~2.8 0.170~0.3503.00~15.00石灰岩 6 400~7 000 2.7 0.220~0.300 2.00~2.50岩浆岩 4 500~6 5002.5~3.70.198~0.300 1.00~3.00从表1中可以看出，岩浆岩与沉积岩相比，主要差异在于纵波速度和密度，即岩浆岩的波阻抗与围岩存在差异。
这种物性差异为利用地震信息解决岩浆岩侵入煤层问题奠定了地球物理基础。
2 岩性地震解释方法2.1 地震反演地震反演是岩性地震勘探的重要方法之一，其利用了钻孔测井数据的高纵向分辨率对井旁地震道进行约束反演，同时对井间地震资料进行反演，推断地层的横向变化情况。
目前，主要使用基于模型的地震反演方法，其建立在地震褶积模型的基础之上[6]。
该方法是从测井资料出发，依据钻井分层数据和时深关系对井进行精细时深标定，建立初始波阻抗模型，再将该初始模型与实际地震资料作对比，然后反复修改模型直至最佳逼近实际地震资料，得到最终模型[7]。
其反演结果为波阻抗数据体，因此也称为波阻抗反演。
岩浆岩与煤层的物性(包括速度、密度和电阻率)差异较大，根据这种物性差异可以解决岩浆岩侵入煤层边界问题。
解释依据有3点：a. 波阻抗差异，煤层的波阻抗小，岩浆岩的波阻抗大；b. 煤层波阻抗的不连续性，岩浆岩侵入煤层后，煤层波阻抗不连续；c. 煤层顶/底板的岩性变化，当煤层的直接顶/底板为岩浆岩时，其波阻抗值变高。
2.2 地震相分析地震相分析是建立在地震道波形特征识别和分类基础上的。
地震道的波形包含了频率、振幅、相位、能量等多种地震属性。
地震相分析技术能较好地刻画地震信号的总体变化特征和这种变化的分布规律[9]。
地震相划分主要是依据波形分类法。
波形分类方法是一种建立在神经网络技术上的地震道波形的分类方法。
该方法是将地震道波形两采样点之间值的变化进行分类，求取层段内梯度变化值，得到梯度序列，然后进行归一化和神经网络分析，建立的模型序列能代表全区地震道变化，最后依据模型序列对地震道进行分类[10]。
岩浆岩侵入煤层，使煤层的物性发生变化，岩浆岩与煤层的物性差异使得二者的地震波形不同，因此利用地震相分析可以对他们进行分类，并区分岩浆岩侵入煤层边界。
2.3 谱分解谱分解的理论基础是薄层反射系统可产生复杂的谐振反射，利用薄层反射的频率属性可指示厚度变化。
谱分解技术就是利用薄层调谐体离散频率特性，通过分析复杂岩层内频谱变化和局部相位的不稳定性，识别薄地层的横向分布特征，包括局部岩体的变化情况[11-12]。
岩浆岩侵入煤层使得局部岩体发生变化。
因此，利用谱分解技术能有效地评价局部岩体变化的平面展布。
3 应用实例安徽淮北矿区某矿岩浆岩侵入现象十分严重。
某采区勘探面积4.3 km 2，共有17个钻孔，其中1-3孔、s11孔和s12孔在8煤层处为岩浆岩。
2011年在该区进行了三维地震勘探工作，以解决煤层的构造问题。
而利用反射波的运动学特征无法圈定岩浆岩的分布范围，给生产带来很大的影响。
3.1 地震反演与解释该煤矿主要可采煤层为7、8煤层，煤层与其顶·78 ·煤田地质与勘探第42卷底板波阻抗差异明显，可以形成较强的煤层反射波。
该区岩浆岩具有高视电阻率和高密度的特点，而煤层的视电阻率和密度值远低于岩浆岩，二者具有较大的物性差异(图2)。
图2 岩浆岩和煤层的测井响应曲线Fig.2 Logging response curves of magmatic rocks and coalseams考虑到钻孔的位置及分布，选取了16个钻孔的测井资料进行反演处理。
图3为8煤层波阻抗切片。
在波阻抗切片上，通过灰度能够直观地反映岩性的变化。
煤层的波阻抗较小，岩浆岩的波阻抗较大，是区分煤层是否被岩浆岩侵入的主要依据。
