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活斷層探測

城市活斷層試驗探測專題
(一)城市活斷層探測(北京、銀川)
      城市地震活斷層探測工程是一項具有挑戰性的綜合性探測工程,實施中有許多的科學技術難點,如城市內干擾因素多、干擾強度大,且地表 地質條件復雜多變,這給城市活斷層的實際探測將會遇到許多預想不到的困難;各種探測方法有各自的優勢,在什么樣的條件下采用怎樣的組合方式才能更有效地探測出從近地表直到震源深度的隱伏斷 層圖像目前還沒有成熟的經驗;另外,各個探測城市的構造環境、地質地貌特點和工作條件又不相同等,因此,在城市活斷層探測的實施過程中,精心選擇具有一定代表性的城市或地區開展相應的試驗 探測工作是非常必要的。
      地球物理勘探是城市地震活斷層探測最主要的技術手段,其方法主要包括地震方法、電磁方法和重力等,根據國內外的探測 經驗,在這些探測方法中尤以地震方法最為有效。但在一個特定的地區開展工作時,需要將哪些地震勘探方法配合起來使用才能獲得更好的效果;斷層淺部斷到什么層位,是否受深部斷層的控制,斷層 由淺到深的延伸情況采用地震方法如何有效地進行探測追蹤,這同樣也需要通過一定的試驗探測工作才能確定。
 
      工 作現場報道:

(二)試驗探測城市及其特征
      1.北京地區
      從大的區域地質構造來看,北京市位于華北裂谷系,屬拉張性質,北西西向的張家口 —渤海地震帶(張渤地震帶)與北北東向的山西地震帶和華北平原地震帶在北京及鄰區交匯,地質構造較為復雜;北京地區第四系覆蓋層厚度具有一定的變化,山前地帶第四系覆蓋層厚度一般幾米 ~幾十米,盆地內厚約300~500米,可見在該地區有利于針對不同的覆蓋層厚度進行不同的探測方法試驗。北京及鄰近地區的斷裂構造非常復雜,北東向的黃莊—高麗營斷裂、前門—良鄉斷 裂,北西向的南口—孫河等一系列斷裂從北京市區穿過,城區周圍及其鄰近地區還存在有其它的活動斷裂,如夏墊斷裂、天津斷裂和滄東斷裂等。因此,在該地區進行深部試驗探測時不但可以得到 北京市的深部構造情況,還可兼顧到城市周邊及鄰近地區的斷裂探測工作。
      歷史上在北京地區曾發生過多次破壞性地震,近年來不斷有地震活動,且 大都沿著橫穿北京市區的斷裂分布,如黃莊—高麗營斷裂。北京是地質構造研究程度相對較高的城市之一,上世紀七十年代的地質會戰得到了北京地區的基本地質構造特征,九五期間在首都圈又進 行了深地震測深工作,這些探測研究成果為本次試驗探測工作提供了良好的基礎。另外,北京市也是我國的政治、經濟和文化中心,同時也是人口最密集的大都市,因此,在北京市實施活斷層的試驗探 測工作,取得的結果不但具有在城市不利工作環境下開展地球物理勘探的代表性,同時也將具有重要的政治意義和良好的社會效益。
 
      2.銀川市
      銀川市位于銀川盆地的中部,在大地構造上處在華北亞板塊中 的鄂爾多斯塊體西緣斷陷帶--銀川地塹內,盆地東西兩側均以正斷層為邊界,盆地內新生代沉積厚度巨大,垂直差異運動幅度7000余米;銀川盆地新生代構造活動強烈,盆地內第四系最大厚度超過 2400m,銀川市區的第四紀沉積厚度800~1300m左右。可見,探測研究一套巨厚覆蓋層地區的活斷層探測方法技術以及多種探測方法的有效組合,對指導其它城市或地區的城市活斷層探測工作具有重要意 義。
      銀川在我國是地震多發區之一,自公元876年以來,在銀川盆地先后發生了21次破壞性地震,其中8級大地震1次。另外,銀川市地處我國西部的少 數民族地區,隨著西部大開發戰略的實施和民族團結、社會穩定,選擇該城市開展活斷層的試驗探測工作,以便更好地做好活斷層探測工程,無論從政治角度還是從工程的角度出發都是較為理想的。
 
一、淺層地震試驗探測
      1. 目標
      在城市高干擾、低信噪比、地質條件復雜多變等不利工作條件下,通過實施淺層高分辨率地震探測試驗,以期獲得適合于城市環境條件下的抗干擾淺 層高分辨率地震數據采集和數據處理的方法技術,從而提高地震活斷層探測結果的精度,特別是斷層上斷點的位置和性質,以便為判定斷層的空間位置及性質提供可靠的基礎資料。
      2. 擬解決的關鍵技術
      在城市高噪聲環境下首要的關鍵技術是如何針對不同城市環境的復雜性和多 變性來提高資料的信噪比,進而提高對斷層的分辨能力。其次是根據不同城市環境和不同地質條件下的原始地震資料特征,通過試驗并通過引進一些先進的資料處理軟件,獲得一套適合于城市活斷層探測 的淺層高分辨率地震資料處理的方法技術。
淺層地震反射探測儀設備綜合連線示意圖

3. 工作內容與工作量

      淺層地震試驗探測的工作內容主 要包括:二維、三維、縱波和橫波等不同探測方法的試驗,觀測系統參數試驗、震源類型和檢波器的選擇及組合試驗、數據處理方法及流程的試驗。試驗探測地點為北京和銀川兩個城市,其試驗探測工 作量分別為:
      (1)在北京跨斷層布設10公里、在銀川跨斷層布設20公里的二維淺層地震探測剖面;
      (2)在北京和銀川各布設一條寬60~80m、長800 m左右、點距2~5m的寬線三維淺層地震試驗探測剖面。
      (3)在銀川布設一個長度500m×500m的小點距(5m)的三維淺層地震試驗探測區;
      (4)在北 京和銀川各布設一條長800~1000m的淺層橫波和縱波綜合試驗探測剖面。
      4. 技術路線
      針對 上述試驗內容,為了取得好的試驗效果,采用以下技術路線開展試驗探測工作:
      (1)探測方法試驗:包括二維抗干擾淺層地震勘探試驗、三維淺層高分 辨率地震試驗探測、橫波探測試驗。
      (2)觀測系統試驗包括:不同道間距(0.5m、1m、2m、3m和5m)、不同接收道數(48~120道)的單邊和雙邊擴展排列 試驗和不同覆蓋次數(3、6、12、24、48次)的水平疊加探測試驗。
      (3)淺層地震震源試驗:包括脈沖式震源和連續震動源試驗兩大類。
      (4)檢波器試驗包括:通過對不同固有頻率的檢波器(10Hz、38Hz、60Hz、100Hz)進行組合和不組合試驗。
      (5)數據處理方法試驗:引進或開發一些先進的數據處理技術,特別是提高資料信噪比和復雜地區靜較正的數據處理方法。
      5. 設置的子專題
      淺層高分辨率地震試驗探測分為三個子專題:
      (1)二維抗干擾淺層地震試驗探測
      (2)淺層縱橫波反射試驗探測
      (3)三維淺層高分辨率地震試驗探測
      6. 產出成果
      (1)二維、三維高分辨地震縱波試驗探測成果圖,橫波試驗探測成果圖。
      (2)得到適合勘探 城市的活斷層探測的淺層地震勘探觀測系統、地震波激發震源和檢波器類型及其耦合方式。
      (3)得到高分辨地震勘探數據處理的方法和流程。
     下期刊出:二、高分辨地震折射和反射波聯合試驗探測
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