文摘
我们测试了合成地震反射模型(CROP-18A)沿地震地热田在拉德(意大利)。这地震线的特征是不连续的,但在当地非常明亮的地震标志,名叫K-horizon,一直伴随着各种地质过程,包括液体在超临界条件下的存在。地质和地球物理数据集成为了发展一个3 d的地下模型部分拉德,极高的热流值一直在记录。在研究区,K-horizon尤其浅和超临界深条件访问深度。的2 d模型主要地质单位到K-horizon是沿着CROP-18A从三维模型中提取并用于生成合成TWT叠加地震部分然后与观察到的堆叠CROP-18A地震剖面。构建合成部分,通过爆炸反射器生成的方法,创建一个二维速度模型为每个像素分配模型的一个常数纵波速度对应相关的地质单元。地球物理参数和地质模型重构建模过程中使用来自多学科一体化进程包括地质露头类似物、核心样本,和地球物理和实验室信息。两个地球物理模型被用来测试K-horizon的地震响应,这是与(1)岩性不连续或(2)一个身体摄动层,由随机速度分布在一个薄层。对于后者(即地球物理模型。,the physically perturbed layer), we have tested three different scenarios changing the shape and the thickness of the modelled layer. Despite the reliable calibration implied by the use of homogeneous units, the seismic modelling clearly shows that the physically perturbed layer provides a better explanation of the reflectivity features associated with the K-horizon.
1。介绍
减少不确定性在地热勘探至关重要为了支持这个承诺的增长和可持续的能源。尤其是在处理的探索超临界地热系统的储层流体预计将在超临界状态(纯水, 和 )(例如,(1- - - - - -3])。这些具有挑战性的非传统的高温地热系统,通常与浅岩浆侵入有关,可以提供更高生产力对井钻在典型热液系统3]。
地热储层的勘探策略可能大大受益于合成地震反射资料,使潜在功能获得地震反射数据检测和地质物探解释和模型重建是校准([4- - - - - -6)和引用)。
我们研究了Lago Boracifero Larderello地热田的部门在意大利,目前利用过热蒸汽从浅层储层沉积单位和结晶岩石中深层储层([7- - - - - -12)和引用)。在拉德地热领域,深度和神秘的地震标志,K-horizon,长期以来被确定(13]在2 d和3 d地震调查。而不是由一个单一的反射活动,K-horizon的特点是一条扩散反射率,垂直空间和局部(约100 - 500 ms TWT厚),与横向反射率的变化,有时通过签名(一个亮点13- - - - - -16]。的起源K-horizon被解释为几个过程的表现形式包括(a)石英α- - - - - -β相变(17脆塑转变),(b)在具体的设置(14- - - - - -18),(c)与岩石圈流变变异推力(19),(d)天然水力压裂在岩性和岩石物性变化的距离20.,21),(e)的发展thermometamorphic光环的顶部第四纪花岗质侵入(10],(f)温暖的液体在超压的存在条件。后的结果圣旁派2 ( 和 外推到2930米的深度,22]),达到K-horizon的附近,超临界流体的存在限制在一个相对薄层也被提出解释其高反射率(例如,10])。远程地震转换波这一假设被用来解释行为(23),最近被深入探讨钻井项目(24]。
我们的研究有四个主要目的:(1)2 d地震线CROP-18A的校准,获得意大利深地壳地震项目(25),通过使用一个三维地质物探模型,(2)的概念模型的定义区域基于岩石物理模型;(3)模型的地震反应三维地质物探模型相关影响处理地震反射数据,和(4)地震储层岩石的签名的定义可能举办超临界流体。
2。地质背景
拉德字段位于亚平宁山脉北部的一部分(图1),一个部门的亚平宁山脉的造山带。
虽然提出了替代的解释关于原点的推力带亚平宁山脉(见,例如,19,26- - - - - -30.]),亚平宁山脉似乎已经开发出的结果westward-directed俯冲的肢体地中海沿retrobelt特提斯海的西南延伸的阿尔卑斯山。在这个假设,westward-directed亚平宁山脉俯冲逐渐取代了“east-ward”高山俯冲31日- - - - - -33]。后的快速向东撤退west-directed俯冲带,新生代沉积覆盖坐落在Apulian-Adriatic被动边缘中累积亚平宁山脉的造山带。收缩变形之后,紧随其后的是弧后伸展构造正交的推力桩。
然而,其他作者也指出多相构造演化的亚平宁山脉北部由于eastward-migrating挤压构造在前面,随后eastward-migrating张性构造,它直接影响了内造山带的一部分,至少从中新世早期([34,35];图2)。Miocene-Pleistocene期间复杂的构造演化与普遍压缩构造到更新世的贡献也被提出(例如,36])。
地球物理数据表明,南部的托斯卡纳的特点是一个浅莫霍面不连续(20 - 25公里深度),岩石圈厚度减少由于起义软流层(37),和一个活跃的张性构造推断通过钻孔突破分析(38]。
构造桩描述研究区本地作物沿着山脊由新第三纪构造盆地中新世的充满了大陆和海洋沉积物年龄(图四元1)。
这项工作中采用的地层方案(参见[10,39,40)是由,从上到下,以下主要单元(图3):(我)Neoautoctonous复杂(Miocene-Quaternary)(2)利古里亚复杂(Jurassic-Eocene)(3)托斯卡纳的推覆体构造楔中新世(三叠纪)和复杂(Paleozoic-Triassic)(iv)(前寒武纪结晶基底?古生代;Pliocene-Quaternary ?)形成的变质单元(由千枚状的复杂,云母片岩复杂,和片麻岩复杂)和侵入性的复杂
Neoautoctonous复杂组成的海洋,湖泊,和存款,大陆集团、砂岩、粘土、泥灰土和蒸发岩。主要的局部构造盆地,它位于不整合在一个畸形的基础。侏罗纪的利古里亚复杂由蛇绿岩序列的海洋地壳及其总结沉积盖层的利古里亚单位和Cretaceous-Oligocene浊烈Sub-Ligurian单位(41- - - - - -43]。利古里亚复杂推力向东在托斯卡纳在Oligocene-Aquitanian推覆体。托斯卡纳的推覆体代表沉积连续沉积从三叠纪到中新世的paleomargin Adria板(43,44]。单位反映了古地理学的发展区域从浅水海洋环境其次是远洋的蒸发条件。托斯卡纳的推覆体的岩相层序特征是蒸发岩、白云岩、石灰岩(三叠纪),其次是浅水石灰岩(Rhaetic侏罗纪早期),由远洋灰岩、硅质石灰岩、泥灰土(侏罗纪到渐新世)。在中新世期间,海洋沉积物是由硅质碎屑的同造山期的存款。拉德地区,托斯卡纳的推覆体强烈剥落,在本地完全缺席(例如,10- - - - - -85年]),而构造楔复杂(TWC)是目前在托斯卡纳的推覆体和变质单元。TWC由古生代变质岩,三叠纪metasiliciclastics和碳酸盐,托斯卡纳的上三叠纪蒸发岩推覆体(10,39,40]。变质单元由三个主要的复合物(10]:(i)千枚状的复杂首先由主要由metagreywacke (Cambrian-Devonian年龄)和本地carbonate-siliciclastic变质沈积物(Silurian-Devonian年龄),(2)云母片岩复杂(前寒武纪吗?初期古生代吗?年龄)和(iii)片麻岩复杂(前寒武纪吗?初期古生代吗?)
对于侵入性复杂,花岗岩在几个空心深井和马的年龄范围从3.8到1.345]。因此,一些解释Larderello地热田的深层结构提出的存在非常大的基岩(例如,10,11,46]),数据显示仍然活跃与发生部分熔融岩浆侵位深度几公里(例如,12)和引用)。
3所示。地热特征
拉德是一个小镇位于托斯卡纳(意大利)沿着金属的山,这是一个重要的矿业和工业区域(图1)。地热发电量始于1900年代初。过热蒸汽在拉德和周边地区饲料795兆瓦的装机容量(47]。拉德、Travale, Radicondoli属于一个独特的深度系统,占地面积约400公里2(9]。
两个水库用于电力生产。肤浅的水库是驻留在沉积单元和主要由中生代的石灰岩和硬石膏白云岩。深水库是驻留在结晶岩石,气温超过350°C (11,48,49),由千枚岩、云母片岩、片麻岩矽卡岩,角岩和花岗岩。
拉德是归类为“对流侵入地热玩”(50),由于深成热源的存在为热液系统。
地质和地球物理数据和热数值模拟支持的假设仍然熔火的入侵([12,51- - - - - -57)和引用其中),它代表了地热系统的热源。
研究领域集中在Lago Boracifero部门south-easternmost字段(图的一部分1)。最近,研究进行了改进,通过数据集成和多学科的方法,拉德地热区域的概念模型(12- - - - - -29日,31日- - - - - -58]。新的钻探技术也被测试探讨深部资源超临界非常高的温度和压力条件下,通过深化现有的排水井(Venelle 2) (24- - - - - -29日,31日- - - - - -59]。
3.1。K-Horizon
最近的2 d和3 d地震调查清楚地发现两个重要的地震反射镜在深拉德水库(13,14,16,60]:(i) H-horizon和(2)K-horizon(数据2和4)。
H-horizon是不连续的强振幅反射器和代表当前挖掘目标,相应的高产的间隔(10]。K-horizon的一个振幅较强、反射轴局部bright-spot-type,更深、更连续比H-horizon(例如,13,54,61年])。在一些地区,K-horizon代表的上边界区通过lozenge-shape几何(地震反射特征14,15]。尽管许多水井拉德地热田(图5和表S1显示井用于这项工作的研究区域)、K-horizon从未达到文学,其重建主要来自地震线的解释(11,16,84年,86年]。1982年,圣旁派2地热钻探K-horizon的距离,在这一领域达到区域顶点(图3 - 4公里的深度2)。突然增加的温度和意想不到的防阻止在井底直接测量,但> 400°C的温度和压力> 24 MPa的外推到2930米的深度(22]。
的起源和本质K-horizon因此仍然高度在文献中讨论和代表拉德系统的全面理解的关键。在文献中提出的模型来解释的性质K-horizon(表1)主要意味着液体和相关性的存在 等温线(从62年])。
首先,(14,15,62年]解释K-horizon脆塑转变为一个(BDT),相关的强振幅反射液体存储在该接口的附近。作者包括外延沿着K-horizon剪切带的活动在他们的解释,考虑流变边界反射器的运动学上地活跃。(18)也被认为是铲状剪切区域的角色从K-horizon作为流体运移的通道,从而解释了不连续的反射镜反射率的减少(本地)。
类似的流变与完全不同的构造变化的影响在K-horizon的解释解释。例如,[19)相关的地平线岩石圈的主要推力。
进一步对地震反射的性质是由(17),他也被认为是石英的体积热膨胀,哪个更比基底岩石的其他矿产丰富,在其α- - - - - -β相变。K-horizon推测是一层微裂缝岩石大致遵循α- - - - - -β石英转变温度,在这方面特别浅。
提出了一种不同的模式,10)认为K-horizon作为一个年轻的顶部是第四纪花岗质侵入的thermometamorphic晕托管超临界流体。
Vanorio等人,De mattei et al。20.,21各种地震参数)进行了详细的分析突出的发生液体的水平K-horizon归因于自然水力压裂。此外,作者忽视BDT的反射器的作用,占岩性和岩石物性变化立即地平线以下。
Tinivella在al。72年)相关的高反射率K-horizon温暖的液体在超压条件下上升。
最密切的好接近K-horizon Venelle 2, 2017年redrilled和深化DESCRAMBLE项目的框架内(见[24- - - - - -29日,31日- - - - - -59])。这口井深度达到2909米停止在中间厚包的反射镜,而不是穿透K地平线(16- - - - - -24]。然而,新的数据表明,强调地震反射在2750 - 2800米深度对应一个区域增加的热梯度(0.3°C / m和温度约507 - 517°C,海拔2900米)和降低压裂压力。压力减少也与钻井液的气体含量的增加,渗透在钻探活动(63年]。这些结果表明温度略低于K-horizon深度可能高达600°C,对应的熔融阶段花岗岩,观察到的热梯度增加的表现可能是最近的侵位引起的瞬态热状态(< 50 ka)的花岗质侵入(24- - - - - -29日,31日- - - - - -64年]。
4所示。数据和方法
为了生成三维地质物探模型研究的区域,一个集成的方法被用来结合地下和表面数据。综观流程图的方法流程如图S1。
我们使用数据,发布的地质信息,地下地质地图,和地震反射剖面(9- - - - - -11]。研究区(图5)的特点是大量深地热井,和数据从69年都可以从公共数据库(表S1,(65年- - - - - -68年,87年])。我们仔细修改原始的井口坐标和转换成我们的地理系统(即。WGS84-UTM32N;EPSG代码:32632)。没有可用的信息关于他们的偏差调查,因此所有的井都是垂直的。地层数据修订根据地质单元中描述的部分2。
模拟地质单位表示与特定的地震速度(即地震单位。新第三纪沉积,利古里亚复杂,托斯卡纳的推覆体,TWC和变质单元——图3)。托斯卡纳的推覆体和TWC被视为单个地震单元作为地震速度类似于其他地质单元。
数字高程模型(DEM)的决议20米(http://www.sinanet.isprambiente.it/it/sia-ispra/download-mais/dem20/view)和地质图(例如,http://www502.regione.toscana.it/geoscopio/geologia.html)被用来更好的约束地质表面在一个肤浅的水平。
地质图是投射到DEM表面和出露地表的地质边界单元。新第三纪单元的底部和顶部的托斯卡纳推覆体+ TWC数字化定义新兴模型表面的极限。民主党的面积以露头的托斯卡纳推覆体和TWC选择和集成到输入数据定义的新兴部分托斯卡纳推覆体+ TWC表面。此外,地质地下地图(9- - - - - -11)是地理坐标和数字化,以限制变质单元和K-horizon深度。
虽然有些缺点被解读为在该地区(例如,11- - - - - -18]),他们不是模仿在目前的工作因为他们的几何是有争议的,不好定义的可用数据。因此,地质模型表示连续的表面,形状和古地理环境的影响和随后的构造过程。然而,即使这种简化可能影响的地质解释模型表面,它已经稀少的影响我们的分析有关地震成像的表土模型和K-horizon几何和物理参数(例如,(88年])。
收集的数据集(数据,部分民主党露头特征的建模单元,地质边界,以及数字化等深线图)被导入到海燕软件(斯伦贝谢)。数据集成与肤浅的地质资料,以更好地约束模型表面的趋势在较浅的深度(图S2)。对于那些地质单元(即与很少或根本没有数据。,Metamorphic complex and K-horizon surface), digitized isobath maps were used to better constrain the modelling process (FigureS3)。收敛网格插值方法和增量的200米 - - - - - -和 - - - - - -方向是用于创建海燕的表面。
三维地质物探模型被用来合成地震模型运行。模拟地质数据外推的三维地质物探模型沿着一段地震行CROP-18A(从CDP 629年到941年共深度点)。CROP-18A地震反射行(以下CROP-18A)是一个地震线的框架内获得作物项目(意大利深地壳地震项目;(25)可以在原材料堆放数据版本,地震数据库内的作物联盟(http://www.crop.cnr.it)。CROP-18A收购使用炸药来源间距为180米和通过检波器电缆组60米的间距(非对称中间放炮排列几何偏移−3780米和7620米)和一个150米的差距获得3200%的覆盖率。采样时间和记录长度是2女士和25 s,分别。堆叠线(图的数据部分6(一))是获得使用标准处理。
(一)
(b)
模拟地质表面采样的cdp CROP-18A。收集点随后与双三次的样条插值,15米的水平间距。
创建合成地震剖面(图S1),速度模型对研究部分通过分配到每个像素( )P速度(匀速)采用相应的地质单元(表2)在模型校准(见部分5。3)。采用高斯速度扰动探索另一种假说基于物理的岩石模型K-horizon(见部分5。4)。
合成地震堆栈段CROP-18A生成使用反射seismoacoustic爆炸方法(69年船员联盟)在Matlab开发的(85年),部分是由美国在这个应用程序中修改。在细节,我们界面上的“afd_explode。m”脚本函数的船员(85年)的主要脚本允许建设和/或输入速度的变化矩阵推导三维地质物探模型。波模型参数被设置。Matlab脚本开发评估合成输出和数据之间的差异和管理模型和合成渲染输出。
爆炸反射器的方法提供了一种快速计算的零炮检距合成叠部分和帮助我们校准和验证一些地质和地球物理解释的假说有关的地热储层模型拉德区域。
零炮检距合成叠加部分使用这种方法,通过定位模型的来源以及所有反映接口和中期常见的点上的接收器(cmp)。爆炸反射器部分几乎是相当于零炮检距标准CMP叠加剖面获得的地震处理地震波场繁殖不仅旅行时间,而且振幅。
在目前的研究中,接收器的位置是位于CMP的位置通过629年和941年之间的界线,间距为30米,和一个时间窗口的4 s的行波管(图6 (b))。爆炸反射器的方法产生的震动图p波速度模型得到的部分研究。
向上的波场传播的深度使用有限差分算法,然后与输入波卷积(25 Hz的雷克子波中心频率)接收机的地震记录。
中央频率选择通过光谱分析的原始数据CROP-18A叠加剖面(图7)。
图7显示了两种平均光谱计算的结果相对应的痕迹的研究的部分CROP-18A(图6)。第一个意思是光谱(实线在图7(即)得到考虑所有的痕迹。,8064)。第二光谱(虚线图7),选择一个偏移量(即。,between 2000 m and 7770 m) was made to evaluate the signal spectral content for offsets characterized by clear deep reflected events in the shot gathers. In the calculation of both spectra, a time window of 5 s was used for each trace.
两个光谱显示主要峰值约为15赫兹。估计中央频率为两个的意思是光谱 平均频谱的痕迹 的平均光谱选择的痕迹。这些都是计算使用 ,(在哪里 )是谱点。
虽然两个中心频率及其相关的错误非常相似,我们选择25赫兹,因为它直接关系到信号传播深度结构。
有限差分算法使用拉普拉斯算符的9分近似和假设吸收边界的三面模型(底部,右,和左)。时间步模型被设置为0.1毫秒,报最大数量~ 0.2。合成波形的采样2毫秒,类似于CROP-18A数据。
最后,我们的方法本质上是一个运动学标定(适合0-offset反射到达时间)的支持下的quali-quantitative比较完整的波场。
执行校准沿着CROP-18A重建二维模型,然后,我们比较了主要地震视野中生成合成叠加部分处理不同模型的叠加数据部分。
5。结果与讨论
5.1。三维地质物探模型
新第三纪沉积的基础地形,托斯卡纳的推覆体的顶部加上TWC,变质单元的顶部,K-horizon建模(图8)。通过这些表面,可以定义的主要地质单位研究区表现为特定的地震速度和因此可能明显的地震部分。
新第三纪单元和利古里亚复杂并不总是出现在模型(图8)。特别是新第三纪单位不存在东南部的部分模型,该模型的特点是露头利古里亚复杂和托斯卡纳的推覆体+ TWC(图8)。托斯卡纳的推覆体+ TWC总是存在在研究区,和本单元的顶部是受制于可用的井。变质单元位于托斯卡纳推覆体下加上TWC K-horizon底部是封闭的。K-horizon是建模的基础上发表等深线图(11]。模拟接口分离的主要地质单位被提取三维地质物探模型在地震研究的部分线CROP-18A(从CDP 629年到941年共深度点),随后转化为时域地质物探模型。
5.2。速度模型
速度模型的地质单元定义新第三纪存款,利古里亚复杂,托斯卡纳推覆体+ TWC变质单元和地质单元K-horizon以下。速度范围为上述单位定义来自以前的文献数据和报告在表2。将地质单元的纵波速度可能很困难,通常有一个范围的值。
为了获得地震速度模型的研究领域CROP-18A(941年从629年CMP CMP)一个常数纵波速度(Vp)是分配给每个单元(表2)。新第三纪单元和利古里亚复杂,我们选择间隔的算术平均速度(即。、2700 m / s和3850 m / s,分别)通常采用文献[13- - - - - -18]。
托斯卡纳的推覆体加上TWC,我们采用一个间隔5700米/秒的速度。这个值,在文献中描述的速度范围(表2),被定义在数据的仔细分析和考虑广泛的纵波速度报道文献中(例如,[13,18,76年])源于这些地质结构的相当大的异质性。
变质单元,我们采用5150 m / s的速度值,速度范围内(即。,4400 - 5500 m / s)(例如,[几个作者所建议的6,9,13,18,76年])。这个速度值被定义在分析副总裁日志和在实验室中观察到的数据的测量unfractured岩石复杂云母片岩、片麻岩复杂的深度范围1000 - 3500 m,在文献中报道,总结如下6,71年- - - - - -75年]。
最深的地震反射率模型的反射视野内变质单元基于垂直地震剖面测量、日志、地震分析和AVO /艾娃突出,储层岩石的断裂层,用变厚度从1米到几十米,显示15 - 30%的速度变化对储层岩石的平均速度值(71年,72年]。
副总裁的日志Larderello-Travale地区,震源深度在2400到3800米之间,表明一般负不对称分布约20 - 30%的速度对参考副总裁副总裁(5000 - 6000 m / s值(73年])。此外,数据日志表明,生产力水平在对数尺度具有更复杂的速度结构在短波长(几米)无法与地面地震。这可能意味着断裂层厚约20米的速度变化约5 - 10% (73年]。副总裁实验室测量的核心样品变质单元(即。,Mica-schist and the Gneiss complexes) of the Larderello area in a depth range of 1000-3800 m indicate a Vp anisotropy (differences in velocity in the vertical and horizontal directions of the core axis) of about 15% for pressures >40 MPa. In particular, for the core sample of the San Pompeo 2 well (2718.1 m), the Vp velocities in the vertical and horizontal directions are 5117 m/s and 5866 m/s, respectively [6,74年,75年]。此外,实验室测量(75年]表明,linear-asymptotic趋势,对应裂缝闭合,在压力速度图通常开始于范围100 - 150 MPa的压力,和副总裁价值变化的15 - 20%,一个各向异性的百分比高达30%是观察范围15 - 150 MPa的压力。此外,(74年报告,在孔隙和高温水蒸气过渡值只产生微小的变化在Vp度量。他们认为,任何重大下降速度可能与相变有关骨折和骨折区。
由于其地质物探复杂性,转让K-horizon纵波速度值和单位以下K-horizon是更复杂的比其他单位。事实上,它取决于地质物探K-horizon本身的假设。为了降低这种复杂性,有两种可行的假设:(i)大幅不连续可相关例如岩性变化或突然流变转变和/或(2)一层摄动与可能的物理状态的变化部分的地质单元,因此,相应的岩石分化在机械hydro-geophysical属性(即。、封闭、孔隙和有效压力、温度、孔隙度、渗透率)和夹杂物类型及其岩石物性状态(即。、组合、盐度和阶段)。这个扰动层可能是相关的,例如,存在thermometamorphic晕,矿物相变或高度断裂区。
先前的研究,关注的处理和解释CROP-18A数据和从当地地震断层地震重建速度,建议单位的副总裁以下K-horizon介于4300 m / s和6400米/秒(6,20.,21,23,61年,70年,72年]。除了每个解释的不确定性(大约10%),所有这些研究都同意以下单位K-horizon应该分配一个高副参数的内在变化,约15 - 40%,对副总裁平均值。
5.3。模型校准和K-Horizon表征大幅速度不连续
沿着CROP-18A地震地质物探模型线校准了叠加合成地震数据堆栈上堆放的部分反射的事件。
为了模拟反射事件K-horizon对应速度对比应该分配给下面的单位K-horizon对上部变质单元。的基础上讨论的信息部分5。2和假设K-horizon和深度单位的性质,我们指定一个副总裁4400 m / s和5900 m / s K-horizon下面的单位。这些副值接近的最终成员认为K-horizon(下面的单位6,20.,70年,72年,73年),对应于±15%的对比对上部变质单元的副总裁。
为了评估这两个值应该使用的,我们模拟了多层部分模型和速度,然后我们比较的地震特性(移民和极性)反射K-horizon与观测数据的叠加剖面(8和9)。
图9显示初始速度模型(命名模型1)从三维地质物探获得重建。这里,K-horizon接口与光滑背斜形状模型提出的(11]。图10显示了校准速度模型(命名模型2)的几何K-horizon修改生产更好的适合合成叠部分对观察到的部分。
数据9和10报告速度模型(上- a和b),合成地震反应(在底部- a′和b′)的两个假设纵波速度低于K-horizon,即4400 m / s(左边和′)和5900 m / s (b和b′,右边)。合成反应(红色变面积)是叠加在堆叠的数据(在灰色摆动和变量区)为了直接比较两个零炮检距部分。这种表示方法中,使用了相同的情节参数和跟踪正常化,使我们能够直接比较两个数据和合成反应在时间域和相对规范化的振幅。
合成地震反应表明,模型2是类似的地震素描上的所有主要地震反射探测事件堆叠CROP-18A线(图10)。K-horizon,最好的地震响应模型2(图10)是通过引入改变原来的几何重建的三维地质物探模型和报告模型1(图9组成的),坐落在美国旁派2 bulge-like结构区域。在这方面,K-horizon的最小深度模型1和模型2 3270米和2640米,分别。
跟踪时间滞后得到跟踪数据和人工合成物信号之间的互关联两个速度的计算,在200年的一个窗口行波管包括K-event女士有平均值的5 ms和18女士和标准差40毫秒、73 ms 5900 m / s和4400 m / s,分别(图10)。5900 m / s仿真的特点是最好的符合数据,平均延迟时间与数据采样时间4 ms。它繁殖的衍射1.2和2年代之间的主要反射行波管和多个事件(图10)。尽管这证据似乎表明积极的对比以及K-horizon的长度在我们的研究区域,K-reflections的不连续模式意味着可能存在区域负速度对比拉德的其他领域。
有趣的是,美国的钻井作业旁派2停在一个深度约2767由于超压。这个深度近对应K-horizon的顶端,是模仿最适合的模型2。
除了重建三维地质物探的可靠性模型,由地震模型表明,获得的结果(一)管高于0.5秒的地震响应主要受浅单元的几何形状的影响。这一事实应该考虑包括新第三纪沉积的影响和/或静态评价的利古里亚复杂为了优化地震处理和K-event聚焦(b)由于迁移的影响,模仿的形状K-horizon事件范围2500 - 7500米的距离已主要取决于地震部分的几何模型中的K-horizon距离4400 - 6700米的范围。模型2中的K-horizon特点是稍微复杂几何模型的重建平滑K-horizon 1和引入了一个更复杂的模式的K-related事件分为时域与已衍射和多个事件也低于K-horizon。这种模式符合观测数据的叠加剖面。因此,当解释已K-events地震剖面,有风险的分配结构和物理意义不存在的结构。
图11显示了time-migrated部分使用校准模型2和一个副总裁K-horizon以下5900米/秒的价值。迁移后的部分展示了一个明确的改善事件聚焦和减少衍射事件证明校准模型的可靠性。在这种背景下,我们强调的高聚焦或者想通过749年和849年之间的结构和边缘接壤的两个事件结构向北和向南倾斜。特别是,向北倾斜反射镜(右边的图11)似乎继续向上表面约700 CMP和边境浅盆地结构之间通过700年和820年(2500 - 4700米的距离模型,图10)。迁移后的小节所示,在一个行波管大于2000 ms下面边缘结构、扩散反射率,一些事件有一个扩展变量几百米至3公里左右(例如,事件在2250 ms的右端研究段)。
5.4。K-Horizon替代假设和建模:身体摄动层
我们的模型校准和行迁移的结果,和一些地震的处理和分析线在托斯卡纳地热区域在文献中报道,强调地质模型和相关的偏移速度模型(最重要的是最深的反射像H -或K-horizon)需要更详细的为了正确迁移反射率特性(即观察到的区域。,(4,6,61年])。事实上,K-horizon展览一些非常特殊的反射地震的特性。它显示了反射率的横向变化,是偶尔的特点是一个亮点的签名。也,而不是单一的反射活动,它显示了一个扩散反射率垂直空间和局部(通常在空间,延长2 - 5公里和100 - 500 ms TWT)有时“菱形”模式下的扩散反射事件(14,15]。
另一种假设是K-horizon与身体摄动层有关,正如已经声称[4]。支持这一假设地质证据来自厄尔巴岛露头,是一个古老的遗迹和剥露的地热系统被认为是代表最深的托斯卡纳地热系统的结构层次,对应的当前水平地震K-horizon [77年]。开展地质研究的结果在厄尔巴岛露头表明K-horizon特点是渗透在10−9和10−18米2和液体循环。这种液体循环已经从厄尔巴岛的流体包裹体,推断或液体组揭示两个主要阶段:(a)高盐度多相流体(29-49 wt。%氯化钠eq)。较低的温度(< 400°C)和16至29 (b)盐水两相液体(wt。%氯化钠eq。)更高的温度(600°C) (77年]。
下面这个假设,我们模仿K-horizon区由一层身体摄动(PPL)随机纵波速度分布的特征。在我们的模型假设,地质和岩石的物理性质固有的组成、密度和裂缝的形状,流体特征,饱和条件下,温度和压力条件变化的反映速度。
高孔隙压力在该地区一个充满液体的孔隙有助于解释结果的有效密度和地震速度的变化。在孔隙压力增加会迫使围岩谷物分开,因此倾向于增加孔隙体积。有效的密度是岩石的密度和多孔介质的流体成分。孔隙度的增加导致了多孔介质的有效密度减少,像岩石一般密度比液体。有效减少密度往往导致横波速度的增加。孔隙压力增加对纵波速度的影响可以被考虑在多孔建于纵波速度的时间平均方程,各向同性,流体—岩石在高压(78年]。Mavko et al。79年解释威利的方程如下:通过流体—岩石纵波传播时间等于旅行时间之和通过岩石矩阵和充满液体的孔隙。
在我们的模型中,我们假设速度的检测空间尺度变化与地震相当¼地震波长(几十米)。
像素值( )层内的速度扰动被认为与非对称高斯随机速度分布数据显示速度变化观察日志、实验室测量和垂直地震剖面和AVO-AVA分析。
一个不对称的分布(图12),设定的像素速度是固定的最高副总裁PPL等于中使用的一个部分5。3K-horizon下(即为单位。,5900 m/s) and its negative variations are defined by the rock physical model described below.
为了插入速度扰动与岩石物理模型是一致的,我们假设围压等于地压的电荷,孔隙压力等于静水,有效压力是它们之间的差异。我们假设温度约400°C和一个有效的约30 MPa的压力,这是符合这些来自美国的测量旁派2好[22]。3%的孔隙度和密度为2700公斤/米3被使用。密度2700公斤/米3根据[mica-schists的平均价值89年),和非常相似的值被用来模型Larderello重力数据(90年]。3%的孔隙度是云母片岩的平均值,并仔细确认模拟云母片岩中发现了形成在厄尔巴岛77年]。
PPL计算负速度变化,我们计算的有效速度使用散射理论,考虑扩展的参数(0.02)一分钱裂纹形状描述的流体包裹体80年]。模拟流体在孔隙和裂缝的作用空间,我们使用盐水的速度和密度的值(1000 m / s和900公斤/米3(提出)81年],[拉德的其他研究领域的21- - - - - -29日,31日- - - - - -72年]。从5900 m / s的速度单位K-horizon下面,我们获得的最小速度值约4500 m / s由于囊性断裂层的存在,代表PPL速度分布(图的最小值12)。此外,这个值是11%不到的速度值(5150 m / s)分配给整个变质岩,导致负速度对比K-horizon的上限。最后,这个值是在协议获得的值(72年速度测量)和实验室在同一范围的有效压力(见章节5。2和5。3)。
的基础上观察到的地质证据在厄尔巴岛模拟,三个模型被创建(图13):一个模型与圣旁派2下面的凸起结构摄动区和两个模型与连续摄动层厚的100米和500米,分别。
图13显示了与地震反应合成叠加数据(红色)叠加堆放数据(灰色)。
PPL的合成反应局限于凸起结构(数据13(a)和(a′)繁殖K-horizon连续事件的结束线(0 - 2600和8000 - 9270年),它来源于积极的速度对比。在这种情况下,K-horizon事件是摄动和失去连续性隆起区。另一方面,有一个相对连续信号的底部凸起,以一个积极的对比。响应的PPL 100厚(数字13(b)和(b′))类似于前面的模型虽然K-horizon反射率在四肢和底部的凸起变得不那么连续和繁殖响应更多的协议与原堆数据。响应的PPL 500厚(数字13(c)和(c′))显示了一个清楚地反映在该基地的PPL不认清堆数据。正如所料,PPL厚度越高,越高K-horizon下面的反射模式的复杂性。模型2 b(即的反应。,the calibrated velocity model with a sharp discontinuity related, e.g., to a lithological change - Figure10(b′)), PPL的厚度(图10013(b′)非常相似,它们有相同的最佳适合的主要反映K-horizon的事件。K-horizon事件的主要区别是轻微的扰动,在最佳误差范围内,而在横向不连续信号振幅的PPL K-horizon事件模型。
振幅横向变化的主要原因是考虑到PPL模型作为更合适的物理模型,模型2 b(图10(b′))。PPL可能描述的振幅特征K-horizon反射事件中观察到在托斯卡纳地热地区地震勘探的意义。
PPL(图的仿真结果13)显示一个复杂的模式的多个K-events (TWT大于2.3 s)重点是菱形特性。
我们也调查了堆垛机的中心频率源的影响小波合成模型响应。图14报告结果考虑K-horizon视为PPL的厚度(图10013(b)),行波管范围1 - 2.5年代,分别为15赫兹,25赫兹,40 Hz。这些频率的基础上选择的光谱分析原始数据的结果(图7),表示最大峰值约为15赫兹,约25 Hz的中心频率,其高频限制在大约40 Hz。
(一)
(b)
(c)
三种反应显示不同的结果从一个相对连续的重建的K-horizon 15赫兹源小波高度不连续40赫兹源小波反射器。虽然高频响应的特点是一般横向高分辨率,在重建锁相环,响应通常有一个低振幅由于其低速对比敏感度和干扰。
6。结论
起源的强振幅地震反射集中在几乎连续层,名为K-horizon,拉德vapor-dominated地热储层以下,托斯卡纳(意大利),已经争论了几十年。在我们的论文中,我们为K-horizon讨论通过考虑两个假设:第一,模拟纵波速度急剧变化的反应的深度K-horizon,其次,一个身体摄动层(PPL)的变厚度(代表K-horizon)以纵波速度扰动。
比较两个模型的重建(数字10和13)清楚地表明,最适合的PPL随机获得的纵波速度分布厚度为100米。这可以解释地震的反射率特性和模式标记观察几个Larderello地热区域地震剖面。
PPL模仿可以代表强烈的断裂层由深液体在超临界条件下的可能。PPL的存在是在协议与各种假说提出了K-horizon(表在文献中1),这可能产生纵波速度扰动由于模拟岩石的物理性质的变化。此外,PPL假说提出了工作支持的H-horizon,目前研究区由采矿目标与加压液体破碎岩石,显示了类似的地震特性对K-horizon。在这个视图中,甚至连H-horizon可以表现为纵波速度扰动由于模拟岩石的物理性质的变化。
DESCRAMBLE项目结果排除液体Venelle 2的存在,但相比之下,圣旁派2的爆裂显然表明深层超压流体的存在。这个问题需要进一步的研究。
除了可能存在PPL,本文还强调了这一点(我)深反射事件明显的浅形态学的影响新第三纪和利古里亚单位。这种影响应考虑地震资料处理的行,和它带来的问题规模地震静校正量的计算。数据处理的聚焦深度反映视野需要包括新第三纪和利古里亚单位在静力学计算(2)地震建模与Vp的5900 m / s值单位以下K-horizon特点是最好的符合数据(数据10和13)。这些副值与文献中报道的花岗岩([82年,83年]和引用在其中;(84年])。这可能意味着有一个花岗质侵入K-horizon以下(3)不同的PPL厚度显示不同的地震模式K-horizon的反射率。因此,外侧K-horizon反射率的变化,其亮点签名,扩散反射率可以PPL的横向厚度变化的结果(iv)我们的研究也暗示关于地震反射数据的处理和解释在地热地区(v)它证实了困难重建适合复杂的速度模型只使用从地面地震速度分析,因此,在地震的迁移。在这方面,这个问题是由静态的双重效应增强,K-horizon的复杂性。表土的定义异构性问题(各向异性)使用集成高分辨率地震勘探方法0.5年代的行波管,折射层析结合高分辨率反射地震,可能会限制这个问题只是为了更深的地平线反应的复杂性(vi)这表明特别重视地震线的解释。在一般情况下,响应的随机模型,由于建设性和破坏性的干扰,并不是直接和意义明确的连接到微,水库的中尺度结构。因此,只能承认宏观尺度模式(见重建物理过渡层的顶部——图13)。只有K-horizon通常可以发现,尽管不连续地。另一方面,它的内部结构可能不容易辨别的由于分辨率降低相关的定义一个合适的地方速度模型和信号的中心频率(源和传播)(七)反射率取决于微尺度的实际结构,而不能直接重构详细从地面地震数据的处理(垂直地震剖面(VSP -有一个更好的性能比表面地震在这方面)(八)一个优化的地震勘探战略需要增加地表地震的分辨率,通过整合与垂直地震剖面数据可视化详细漫射表面反射率区域检测到地震
数据可用性
所有的数据都是公开的,可以通过使用引用和文本内的网站报道。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
我们感谢两个匿名评论者的评论帮助改善和澄清这手稿。这项工作是支持的欧盟FP7-funded集成先进地热勘探方法(图片)项目赠款协议(608553)。
补充材料
使用的方法论的工作流图S1:综观流程图。图S2:图中显示一些数据用来构建地质表面。特别是,托斯卡纳的推覆体+ TWC的数据和DEM的面积以露头的托斯卡纳推覆体+ TWC显示。图S3:图中显示的地图数字化地下K-horizon进口海燕(斯伦贝谢)。(一)视图从上面K-horizon的数字化数据的。(b)水平K-horizon的数字化数据的视图。表S1:深层地热水井用于校准地质表面(65年- - - - - -68年]。最初的井口坐标转换成我们地理系统(即。WGS84-UTM32N;EPSG代码:32632)。没有可用信息偏差调查。所有井都被认为是垂直的。(补充材料)